专题一 电场力的性质 课件 -2026-2027学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

专题一 电场力的性质 一、两等量点电荷的电场与力学特点 1. 带电荷量都为Q的两个绝缘金属小球放在真空中，两小球距离为l。若两 球都带负电，则在两小球连线中点处电场强度为 ；若两球带的是异 种电荷，则在两小球连线中点处电场强度的大小为 ，方向指向 带 电荷的小球。 0 ​ 负 知识梳理： 2. 如图所示，竖直平面内直线AB和CD垂直相交于O点，AB和CD关于O点 对称，M是AO的中点，N是OB的中点。 在AB两点放置等量同种正点电荷，则C、D两点的场强 ；若在 M点释放一个质子，不计质子重力，则质子由M向N运动过程，加速度 将 ；若在C点垂直于竖直面向里射入一个电子，电 子 (选填“可能”或“不可能”)做匀速圆周运动。 不相同 先减小后增大 可能 二、电场力方向与运动轨迹的关系 带电粒子仅受静电力作用做曲线运动时，静电力指向轨迹曲线的 ⁠ 。静电力与电场线切线方向相同或 ；粒子速度方向沿轨迹 的 方向。 内 侧 相反 切线 考点一　等量点电荷周围的电场 例1　(多选)如图所示为竖直面内两个固定在同一水平线上的点电荷，电荷 量均为＋Q。O为两点电荷连线的中点，A、B、C位于两点电荷连线的中 垂线上，D、E、F位于两点电荷连线上，位置关系如图。将一电子分别从 A、B、C处由静止释放，从D、E、F处以一定的初速度沿两点电荷连线向 右射出，在电子第一次到达O点的过程中，已知由B和E点出发的电子都做 加速度逐渐减小的变速运动，则对于电子从开始到第一次到达O点的运 动，下列说法正确的是(　BCD　)。　 BCD A. 从A出发的电子一定做加速度逐渐减小的加速运动 B. 从C出发的电子一定做加速度逐渐减小的加速运动 C. 从D出发的电子一定做加速度逐渐减小的减速运动 D. 从F出发的电子一定做加速度逐渐减小的减速运动 典例精析： 归纳: 电场线是认识和研究电场问题的有力工具，必须掌握典型电场的电场线分布，知道电场线的切线方向与场强方向一致，其疏密可反映电场强度大 小，同时还需关注电场分布的对称性特点。 变式训练1:(多选)用电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度 的强弱，如图(甲)是等量异种点电荷形成电场的电场线，图(乙)是电场中 的一些点。O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两 点，B、C和A、D也相对O对称。则下列说法中正确的是(　ABD　)。 A. E、O、F三点比较，三点电场强度方向相同 B. A、D两点电场强度大小相等，方向相同 C. B、O、C三点比较，O点电场强度最强 D. E、O、F三点比较，O点电场强度最强 ABD 变式训练2: 等量异种点电荷的连线和中垂线如图所示，现将一个带负电的试探电荷先从图中的a点沿直线移动到b点，再从b点沿直线移动到c点，则试探电荷在此全过程中(　B　)。 A. a、c两点的电场强度大小相等 B. a、b两点的电场强度方向相同 C. 所受静电力的方向不断发生变化 D. 所受静电力的大小恒定 B 考点二　电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析 例2　(多选)如图所示，为某一点电荷所形成的一簇电场线，a、b、c三条 虚线为三个带电粒子以相同的速度从O点射入电场的运动轨迹，其中b虚线 为一圆弧，AB的长度等于BC的长度，且三个粒子的电荷量大小相等，不 计粒子重力，则以下说法正确的是(　CD　)。 CD A. a虚线一定是正粒子的运动轨迹，b虚线和c虚线一 定是负粒子的运动轨迹 B. a虚线对应的粒子的动能增加，c虚线对应的粒子的 动能减少，b虚线对应的粒子的动能不变 C. a虚线对应的粒子的加速度越来越小，c虚线对应的粒子的加速度越来 越大，b虚线对应的粒子的加速度大小不变 D. b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量 由三个粒子运动轨迹的弯曲方向可知，a虚线对应的粒子与场源电荷为同 种电荷，b和c虚线对应的粒子与场源电荷为异种电荷，又因为不知道场源 电荷的带电性质，则无法确定三个粒子的电性，选项A错误。由三个粒子 的运动轨迹可知，a、c虚线对应的粒子的速度方向与受力方向夹角小于 90°，因而静电力对它们做正功，而b虚线对应的粒子的速度方向与受力 方向始终垂直，故静电力对b虚线对应的粒子不做功，选项B错误。因为a 虚线对应的粒子经过区域的电场线越来越稀疏，电场强度变小，所以加速 度变小；b虚线对应的粒子的轨迹为圆弧，经过区域的电场强度大小不 变，所以加速度大小不变； c虚线对应的粒子经过区域的电场线越来越密，电场强度变大，所以加速度变大，选项C正确。b和c虚线对应的粒子从O点以相同速度射入，b虚线对应的粒子恰好做圆周运动，则有 k＝mb，而c虚线对应的粒子做近心运动，k＞mc，由此可得mb＞mc，选项D正确。 归纳: 分析运动轨迹类问题的技巧 1. 由轨迹的弯曲方向确定粒子所受合外力的方向，由电场线的疏密程度确 定静电力的大小，进而确定合外力的大小。 2. 速度或动能的变化要根据合外力做功情况来判断，当静电力恰为合外力 时，静电力做正功，速度或动能增加，静电力做负功，速度或动能减少。 变式训练1:垂直电场方向射入的粒子流分离成如图所示的三束，关于 三束粒子流带电情况的判断，下列说法正确的是(　B　)。　 A. a带正电，b带负电，c不带电 B. a带负电，b带正电，c不带电 C. a带正电，c带负电，b不带电 D. a带负电，c带正电，b不带电 B 变式训练2:如图所示，实线为三条方向未知的电场线，a、b两个带电粒子从电场中的M点以相同的速度飞入，a、b的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b只受静电力作用)，则(　D　)。 A. a一定带正电，b一定带负电 B. 静电力对a做正功，对b做负功 C. a的速度将越来越小，b的速度将越来越大 D. a的加速度将越来越小，b的加速度将越来越大 D 考点三　静电力与力学规律的综合应用 例3　如图所示，在E＝1×103 N/C的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆 形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆轨道所在平 面与电场线平行，其半径R＝40 cm，一带正电荷q＝1×10－4 C的小滑块质 量为m＝40 g，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，取g＝10 m/s2，求： (1)要使小滑块恰好能运动到半圆形轨道的最高点L，滑块应在水平轨道上 离N点多远处由静止释放？ 20 m (2)这样释放的小滑块通过P点时对轨道的压力是多大？ (P为半圆轨道中点) 1.5 N 解析：(1)小滑块恰好能运动到半圆形轨道最高点的条件是mg＝m， 解得v＝2 m/s，小滑块由释放点到最高点过程， 由动能定理得 qEs－μmgs－mg•2R＝mv2， 代入数据得s＝20 m。 (2)小滑块从P到L过程，由动能定理得 －mgR－qER＝mv2－ ， 在P点，由牛顿第二定律有FN－qE＝m，联立得FN＝1.5 N，由 牛顿第三定律知，小滑块通过P点时对轨道的压力为1.5 N。 归纳: 解决带电体在电场中综合问题的基本思路 1. 处于平衡状态的带电体应先进行受力分析，画出受力分析图，然后选用 合成法或分解法列方程。 2. 非平衡问题中，分析和解题步骤与平衡问题相似，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。 变式训练1:在匀强电场中将一质量为m、带电荷量为q的带电小球，由 静止释放，带电小球运动轨迹为一直线，该直线与竖直方向夹角为θ，如 图所示。重力加速度大小为g，则下列关于该匀强电场电场强度的说法 中，正确的是(　B　)。 B A. 唯一值是 B. 最小值是 C. 最大值是 D. 最小值是 变式训练2: 如图所示，实线为三条方向未知的电场线，a、b两个带电粒子从电场中的M点以相同的速度飞入，a、b的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b只受静电力作用)，则(　D　)。 A. a一定带正电，b一定带负电 B. 静电力对a做正功，对b做负功 C. a的速度将越来越小，b的速度将越来越大 D. a的加速度将越来越小，b的加速度将越来越大 D $