第9章素养培优专题 电场力的性质-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019必修第三册）

高中物理必修三素养提升学案 第九章 静电场及其应用 素养培优专题　电场力的性质 培优目标： 1．掌握库仑定律及适用条件，熟悉完全相同的金属小球接触后电荷分配规律。　 2．会对带电体进行受力分析，能求解带电体平衡与加速类问题。　 3．会根据带电粒子在电场中的运动轨迹，分析受力及运动的相关问题。 【合作探究】 考点1　两等量点电荷周围的电场 1．等量同号点电荷的电场(电场线分布如图1) 图1 等量同号点电荷的电场 【电场特点】 (1)两点电荷连线上，中点O处电场强度为零，向两侧电场强度逐渐增大。 (2)两点电荷连线的中垂线上由中点O到无限远，电场强度先变大后变小。 (3)关于中心点O对称的点，电场强度等大反向。 2．等量异号点电荷的电场(电场线分布如图2) 图2 等量异号点电荷的电场 【电场特点】 (1)两点电荷连线上，沿电场线方向电场强度先变小再变大，中点处电场强度最小。 (2)两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都相同，总与中垂线垂直且指向负点电荷一侧。沿中垂线从中点到无限远处，电场强度一直减小，中点处电场强度最大。 (3)关于中心点对称的点，电场强度等大同向。 【典例1】　如图所示，a，b两点处分别固定有等量异种点电荷＋Q和－Q，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e是ab的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在d，c，e点，它所受的静电力分别为Fd，Fc，Fe，则下列说法中正确的是(　　) A．Fd，Fc，Fe的方向都是水平向右 B．Fd，Fc的方向水平向右，Fe的方向竖直向上 C．Fd，Fe的方向水平向右，Fc＝0 D．Fd，Fc，Fe的大小都相等 　 【迁移应用】 1．两个带等量正电荷的点电荷如图所示，O点为两点电荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，关于电子的运动，下列说法正确的是(　　) A．电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大 B．电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C．电子运动到O点时，加速度为零，速度最大 D．电子通过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到速度为零 考点2　电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析 1．几个矢量的方向 (1)合力方向：做曲线运动的带电粒子所受合外力方向指向运动曲线的凹侧。 (2)速度方向：速度方向沿运动轨迹的切线方向。 (3)静电力方向：正电荷的受力方向沿电场线的切线方向。 2．分析方法 (1)根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向，判断出带电粒子所受静电力的方向。 (2)把电场线方向、静电力方向与电性相联系进行分析。 (3)把电场线的疏密和静电力大小、加速度大小相联系进行分析。 【典例2】　如图所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示。若不考虑其他力，则下列判断正确的是(　　) A．若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电 B．不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电 C．若粒子是从B运动到A，则其加速度减小 D．若粒子是从B运动到A，则其速度减小 　 【方法归纳】 做曲线运动的物体受到的合力指向曲线凹侧，静电力方向与电场线相切，同一带电粒子在电场线密集的地方加速度大，在电场线稀疏的地方加速度小。 【迁移应用】 2．(多选)图中实线是一簇未标明方向的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动过程中只受静电力的作用，根据此图可做出正确判断的是(　　) A．带电粒子所带电荷的符号 B．电场强度的方向 C．带电粒子在a、b两点的受力方向 D．带电粒子在a、b两点的加速度何处较大 考点3　静电力与力学规律的综合应用 处理静电场中力与运动的问题时，根据牛顿运动定律，再结合运动学公式、运动的合成与分解等运动学知识即可解决问题，与力学问题分析方法完全相同，在进行受力分析时不要漏掉静电力。 【典例3】　如图所示，光滑固定斜面(足够长)倾角为37°，一带正电的小物块质量为m，电荷量为q，置于斜面上，当沿水平方向加如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强度变化为原来的，(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)求： (1)原来的电场强度大小； (2)小物块运动的加速度； (3)小物块2 s末的速度大小和2 s内的位移大小。 【方法归纳】 解决带电体在电场中综合问题的基本思路 (1)先对处于平衡状态的带电体进行受力分析，画出受力图，然后选用合成法或分解法列方程。 (2)在非平衡问题中，分析和解题程序与平衡问题相似，要依据牛顿第二定律列方程，有时要结合运动学公式列方程组。 【迁移应用】 3．电荷量为q＝1×10－4 C的带正