第9章 培优课2 静电力的性质（word练习）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

培优课二　静电力的性质 [学习目标]　1.学会利用几种特殊方法求解电场强度（科学思维）.2.会分析电场线与带电粒子运动轨迹相结合的问题（科学思维）.3.学会分析电场中的动力学问题（科学思维）. 课堂·深度探究 （见学生用书P18） 考点一　电场强度的计算 电场强度的三种计算方法 对称法 对称法实际上就是根据某些物理现象、物理规律、物理过程或几何图形的对称性进行解题的一种方法.在电场中，当电荷的分布具有对称性时，应用对称性解题可将复杂问题大大简化 微元法 当一个带电体的体积较大，已不能视为点电荷时，求这个带电体产生的电场在某处的电场强度时，可用微元法的思想把带电体分成很多小块，每块都可以看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算 补偿法 有时由题给条件建立的模型不是一个完整的模型，这时需要给原来的问题补充一些条件，组成一个完整的新模型.这样，求解原模型的问题就变为求解新模型与补充条件的差值问题.如采用补偿法将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而将问题化难为易 【例题1】如图所示，电荷量为＋q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，A、B为垂线上的两点，到薄板的距离均为D.已知图中A点的电场强度为（k为静电力常量），方向沿AB向右，则图中B点的电场强度 （　　） A.大小为，方向沿BA向左 B.大小为，方向沿AB向右 C.大小为，方向沿BA向左 D.大小为，方向沿AB向右 思维导引：分别计算出点电荷在A、B两点的电场强度，根据电场强度的叠加，求出带电薄板在A点的电场强度，由对称法可得带电薄板在B点的电场强度，再进行叠加，计算出B点的电场强度. A　解析＋q在A点形成的电场强度大小为E1＝，方向向左，设带电薄板在A点的场强大小为E2，方向向右，可得＝E2－E1，解得E2＝，由对称性可知，薄板在B点的电场强度大小等于E2，方向向左，则B点的电场强度大小为EB＝＋＝，方向向左（沿BA向左），选项A正确. 【变式1】均匀带电的完整球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示，在半球面AB上均匀分布着正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球面顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，＝＝2R.已知M点的场强大小为E，则N点的场强大小为 （　　） A.－E B. C.－E D.＋E A　解析完整球壳在M点产生的电场的场强大小为k＝，根据电场叠加原理，右半球壳在M点产生电场的场强大小为－E，根据对称性可知，左半球壳在N点产生的电场的场强大小也为－E，选项A正确. 考点二　电场线与带电粒子的运动轨迹 1.带电粒子做曲线运动时，合力指向轨迹曲线的凹侧，速度方向沿轨迹的切线方向. 2.分析思路： （1）由轨迹的弯曲情况结合电场线确定静电力的方向. （2）由静电力和电场线的方向可判断带电粒子所带电荷的正负. （3）由电场线的疏密程度可确定静电力的大小，再根据牛顿第二定律F＝ma可判断带电粒子加速度的大小. 【例题2】带电粒子仅在电场力作用下，从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点，如图所示，则从a到b过程中，下列说法正确的是 （　　） A.粒子带负电荷 B.粒子先加速后减速 C.粒子加速度一直增大 D.粒子的动能先减小后增大 思维导引：由带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子受到的静电力沿着电场方向，可得所带电性，由电场线的疏密可得静电力的大小，结合动力学知识可得出物理量的变化情况. D　解析带电粒子在a点时，所受电场力的方向需指向运动轨迹的凹侧，故带电粒子所受电场力的方向与场强方向相同，粒子带正电荷，选项A错误；粒子所受合外力的方向与速度的方向的夹角先为钝角再为锐角，带电粒子先减速再加速，选项B错误；带电粒子先从电场线密的地方往电场线疏的地方运动，再从电场线疏的地方往密的地方运动，粒子所受电场力先减小后增大，因此加速度先减小后增大，选项C错误；粒子所受合外力的方向与速度的方向的夹角先为钝角再为锐角，带电粒子先减速再加速，即粒子的动能先减小后增大，选项D正确. 【变式2】某电场线分布如图所示，一带电粒子沿图中虚线所示途径运动，先后通过M点和N点，下列说法正确的是 （　　） A.M、N点的场强EM＞EN B.粒子在M、N点的加速度aM＞aN C.粒子在M、N点的速度vM＞vN D.粒子带正电 D　解析电场线越密场强越大，根据图可知EM＜EN，粒子在M点场强小，受到的电场力就小，加速度小，选项A、B错误；根据粒子运动的轨迹弯曲方向可知受到的电场力斜向上，所以粒子带正电，又因为从M到N点，电势降低，粒子电势能减小，动能增大，所以有vM＜vN，选项C错误，D正确. 考点三　电场中的动力学问题 1.带电体在多个力作用下处于平衡状态，带电体所受合外力为零，