步步高・2015高三物理总复习(江苏专用)【配套课件】：第6章 静电场 第2课时电场力的性质

第六章静电场第2课时电场力的性质题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质题组答案1.C2.B3.CD考点梳理答案1、（1）物质（2）电场力的作用2、（1）强弱方向（2）电荷量q（4）平行四边形题组扣点5.D4.B1、大小方向切线疏密2、（1）无限远负电荷（2）不相交（3）大（4）切线（5）电势逐渐降低一、电场强度二、电场线题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质考点一电场强度的计算1．场强的公式三个公式E＝Fq适用于任何电场与检验电荷是否存在无关E＝kQr2适用于点电荷产生的电场Q为场源电荷的电荷量E＝Ud适用于匀强电场U为两点间的电势差，d为沿电场方向两点间的距离2．电场的叠加(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和．(2)运算法则：平行四边形定则．课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质【例1】N(N1)个电荷量均为q(q0)的小球，均匀分布在半径为R的圆周上，如图4所示．若移去位于圆周上P点(图中未标出)的一个小球，则圆心O点处的电场强度大小为_______，方向．(已知静电力常量为k)P点的带电小球在圆心O处的电场强度大小为E1＝kqR2，方向沿PO指向ON个小球在O点处电场强度叠加后，合场强为零；移去P点的小球后，则剩余N－1个小球在圆心O处的电场强度与P点的小球在圆心O处的电场强度等大反向即E＝E1＝kqR2，方向沿OP指向PkqR2沿OP指向P课堂探究图4题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质利用补偿法和对称法求电场强度(1)补偿法：题给条件建立的模型不是一个完整的标准模型，比如说模型A，这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B，并且模型A与模型B恰好组成一个完整的标准模型，这样求解模型A的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值问题．(2)对称法：利用带电体(如球体、薄板等)产生的电场具有对称性的特点来求电场强度的方法．课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质【突破训练1】如图5所示，在水平向右、大小为E的匀强电场中，在O点固定一电荷量为Q的正电荷，A、B、C、D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点，B、D连线与电场线平行，A、C连线与电场线垂直．则()A．A点的场强大小为E2＋k2Q2r4B．B点的场强大小为E－kQr2C．D点的场强大小不可能为0D．A、C两点的场强相同A课堂探究图5题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质考点二两个等量点电荷电场的分布等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线的比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线中点O处的场强连线上O点场强最小，指向负电荷一方为零连线上的场强大小(从左到右)沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大沿中垂线由O点向外场强大小O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小关于O点对称的A与A′、B与B′的场强等大同向等大反向课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质【例2】如图6所示，两个带等量负电荷的小球A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑的绝缘水平面上,P、N是小球A、B连线的水平中垂线上的两点，且PO＝ON．现将一个电荷量很小的带正电的小球C(可视为质点)由P点静止释放，在小球C向N点运动的过程中，下列关于小球C的说法可能正确的是()A．速度先增大，再减小B．速度一直增大C．加速度先增大再减小，过O点后，加速度先减小再增大D．加速度先减小，再增大EO=0在AB的中垂线上，从无穷远处到O点，电场强度先变大后变小，到O点变为零，故正电荷受库仑力沿连线的中垂线运动时，电荷的加速度先变大后变小，速度不断增大，在O点加速度变为零，速度达到最大；由O点到无穷远处时，速度变化情况与另一侧速度的变化情况具有对称性如果P、N相距很近，加速度则先减小，再增大．AD课堂探究图6题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质【突破训练2】如图7所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a和c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上．以下判断正确的是()A．b点场强大于d点场强B．b点场强小于d点场强C．a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D．试探电荷＋q在a点的电势能小于在c点的电势能BC课堂探究图7题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质28．带电体的力电综合问题的分析方法1．基本思路学科素养培养题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质2．运动情况反映受力情况(1)物体静止(保持)：F合＝0．(2)做直线运动①匀速直线运动，F合＝0．②变速直线运动：F合≠0，且F合与速度方向总是一致．(3)做曲线运动：F合≠0，F合与速度方向不在一条直线上，且总指向运动轨迹曲线凹的一侧．(4)F合与v的夹角为α，加速运动：0°≤α90°；减速运动：90°α≤180°．(5)匀变速运动：F合＝恒量．学科素养培养题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质【例3】如图8所示，一根长为L＝1．5m的光滑绝缘细直杆MN竖直固定在电场强度大小为E＝1．0×105N/C、与水平方向成θ＝30°角的斜向上的匀强电场中，杆的下端M固定一个带电小球A，带电荷量为Q＝＋4．5×10－6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，带电荷量为q＝＋1．0×10－6C，质量为m＝1．0×10－2kg．现将小球B从杆的N端由静止释放，小球B开始运动．(静电力常量k＝9．0×109N·m2/C2，g＝10m/s2)(1)求小球B开始运动时的加速度a；(2)当小球B的速度最大时，求小球距M端的高度h1；(3)若小球B从N端运动到距M端的高度为h2＝0．61m时，速度v＝1．0m/s，求此过程中小球B电势能的改变量ΔEp．审题与关联①审题切入点：B球的受力分析和运动情景分析②明情境，析过程：B球释放后先做加速运动，然后做减速运动，速度最大时，所受合力为零，加速度为零③理思路、选规律：第(1)问求a，应该对B在释放位置受力分析，要利用牛顿第二定律求解；小球速度最大时，a＝0，要利用平衡条件求解；电势能的变化对应电场力的功，应通过动能定理求解．④巧布局，详解析学科素养培养图8题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质【例3】如图8所示，一根长为L＝1．5m的光滑绝缘细直杆MN竖直固定在电场强度大小为E＝1．0×105N/C、与水平方向成θ＝30°角的斜向上的匀强电场中，杆的下端M固定一个带电小球A，带电荷量为Q＝＋4．5×10－6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，带电荷量为q＝＋1．0×10－6C，质量为m＝1．0×10－2kg．现将小球B从杆的N端由静止释放，小球B开始运动．(静电力常量k＝9．0×109N·m2/C2，g＝10m/s2)(1)求小球B开始运动时的加速度a；(2)当小球B的速度最大时，求小球距M端的高度h1；(3)若小球B从N端运动到距M端的高度为h2＝0．61m时，速度v＝1．0m/s，求此过程中小球B电势能的改变量ΔEp．解析(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆的方向运动，由牛顿第二定律得mg－kQqL2－qEsinθ＝ma解得a＝3．2m/s2(2)小球B速度最大时受到的合力为零，即kQqh21＋qEsinθ＝mg代入数据得h1＝0．9m(3)小球B在从开始运动到速度为v的过程中，设重力做功为W1，电场力做功为W2，库仑力做功为W3，则根据动能定理得W1＋W2＋W3＝12mv2W1＝mg(L－h2)又由功能关系知ΔEp＝|W2＋W3|代入数据得ΔEp＝8．4×10－2J学科素养培养题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质高考题组12模拟题组34高考模拟1．(2013·江苏·3)下列选项中的各14圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各14圆环间彼此绝缘．坐标原点O处电场强度最大的是()B题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质高考模拟高考题组12模拟题组342．(2013·全国新课标Ⅰ·15)如图9，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷．已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)()图9A．k3qR2B．k10q9R2C．kQ＋qR2D．k9Q＋q9R2B题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质3．如图10所示，可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为30°的固定斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数μ＝2345，A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为mA＝0．60kg，mB＝0．30kg，mC＝0．50kg，其中A不带电，B、C均带正电，且qC＝1．0×10－5C，开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用，B、C间相距L＝1．0m．现给A施加一平行于斜面向上的力F，使A在斜面上做加速度a＝1．0m/s2的匀加速直线运动，假定斜面足够长．已知静电力常量k＝9．0×109N·m2/C2，g＝10m/s2．求：(1)B物块的带电量qB；(2)A、B运动多长距离后开始分离．解析(1)设B物块的带电量为qB，A、B、C处于静止状态时，C对B的库仑斥力F0＝kqCqBL2以A、B为研究对象，根据力的平衡有F0＝(mA＋mB)gsin30°联立解得qB＝5．0×10－5C高考模拟图10高考题组12模拟题组34题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质(2)给A施加力F后，A、B沿斜面向上做匀加速直线运动，C对B的库仑斥力逐渐减小，A、B之间的弹力也逐渐减小．设经过时间t，B、C间距离变为L′，A、B两者间弹力减小到零，此后两者分离．则t时刻C对B的库仑斥力为F0′＝kqCqBL′2，以B为研究对象，由牛顿第二定律有F0′－mBgsin30°－μmBgcos30°＝mBa联立以上各式解得L′＝1．5m则A、B分离时，A、B运动的距离ΔL＝L′－L＝0．5m高考模拟高考题组12模拟题组343．如图10所示，可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为30°的固定斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数μ＝2345，A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为mA＝0．60kg，mB＝0．30kg，mC＝0．50kg，其中A不带电，B、C均带正电，且qC＝1．0×10－5C，开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用，B、C间相距L＝1．0m．现给A施加一平行于斜面向上的力F，使A在斜面上做加速度a＝1．0m/s2的匀加速直线运动，假定斜面足够长．已知静电力常量k＝9．0×109N·m2/C2，g＝10m/s2．求：(1)B物块的带电量qB；(2)A、B运动多长距离后开始分离．题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电场力的性质4．如图11所示，绝缘光滑水平轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接，圆弧的半径R＝0．40m．在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度E＝1．0×104N/C．现有一质量m＝0．10kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s＝1．0m的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的C端时，速度恰好为零．已知带电体所带电荷量q＝8．0×10－5C，求：(1)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力；(2)带电体沿圆弧形轨道从B端运动到C端的过程中，摩擦力做的功．解析(1)设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为a根据牛顿第二定律有qE＝ma解得a＝qEm＝8．0m/s2设带电体运