2017_2018学年高中物理专题一电场力的性质学案新人教版选修3_.docVIP

专题一 电场力的性质 一、库仑定律与库仑力作用下的平衡 1．库仑定律 F＝k适用于真空中两个点电荷．当r→0时，公式不再适用． 2．库仑力作用下的平衡问题 (1)特点：F合＝0 (2)分析方法 ①同一直线上三个自由电荷的平衡 电荷间的关系：“三点共线”、“两大夹小”、“两同夹异”、“近小远大”． ②不共线力作用下的平衡 用共点力平衡的知识分析，常用的方法有正交分解法、合成法等． [复习过关] 1．在光滑、绝缘的水平面上，沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C(可视为质点)，如图1所示．若它们恰能处于平衡状态，那么这三个小球所带电荷量及电性的关系，下面情况可能的是(　　) 图1 A．9、－4、36 B．4、9、36 C．－3、2、8 D．2、－3、6 答案　A 解析　根据“两同夹异”“两大夹小”可知，B、C、D错误，A正确． 2．(多选)A、B两带电小球，质量分别为mA、mB，用绝缘不可伸长的细线如图2悬挂，静止时A、B两球处于相同高度．若B对A及A对B的库仑力分别为FA、FB，则下列判断正确的是(　　) 图2 A．FA＜FB B．细线AC对A的拉力FTA＝ C．细线OC的拉力FTC＝(mA＋mB)g D．同时烧断AC、BC细线后，A、B在竖直方向的加速度相同 答案　CD 解析　对小球A受力分析，受重力、库仑力、拉力，如图所示，两球间的库仑力是作用力与反作用力，一定相等，与两个球带电荷量是否相等无关，故A错误；根据平衡条件有：mAg＝FTAcos30°，因此FTA＝mAg，故B错误；由整体法可知，细线的拉力等于两球的重力，故C正确；同时烧断AC、BC细线后，A、B在竖直方向只受重力，所以加速度相同，故D正确． 二、电场强度及其叠加 1．场强的公式 E＝ E＝ 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． (3)注意事项 ①弄清场源电荷是正电荷还是负电荷．②弄清求哪一点的场强，各场源电荷在该点产生场强的大小和方向．③明确场强是矢量，矢量的合成满足平行四边形定则． [复习过关] 3.如图3所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成60°角，b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成30°角．关于a、b两点场强大小Ea、Eb的关系，以下结论正确的是(　　) 图3 A．Ea＝Eb B．Ea＝Eb C．Ea＝Eb D．Ea＝3Eb 答案　D 解析　由题图可知，rb＝ra，再由E＝可知，＝＝3，故D正确． 4.图4中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷＋q、＋q、－q，则该三角形中心O点处的场强为(　　) 图4 A.，方向由C指向O B.，方向由O指向C C.，方向由C指向O D.，方向由O指向C 答案　B 解析　每个点电荷在O点处的场强大小都是E＝＝，画出矢量叠加的示意图，如图所示，由图可得O点处的合场强为E合＝2E＝，方向由O指向C.B项正确． 5.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(　　) 图5 A．A点的场强大小为 B．B点的场强大小为E－k C．D点的场强大小不可能为0 D．A、C两点的场强相同 答案　A 三、电场线的应用 1．电场线的应用 (1)判断电场强度的大小 电场线越密的地方电场强度越大，电场线越疏的地方电场强度越小． (2)判断电场力的方向 电场线上某点的切线方向为电场强度的方向．正电荷所受的电场力方向与电场强度方向相同，负电荷所受的电场力方向与电场强度方向相反． (3)判断电势高低 沿着电场线的方向电势逐渐降低． (4)电场线与等势面垂直 电场线与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面． 2．电场线与电荷运动的轨迹 (1)电荷运动的轨迹与电场线一般不重合．若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合： ①电场线是直线． ②电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行． (2)由粒子运动轨迹判断粒子运动情况： ①粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切． ②由电场线的疏密判断加速度大小． ③由电场力做功的正负判断粒子动能的变化． [复习过关] 6．(多选)某静电场中的电场线如图6所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，由M运动到N，其运动轨迹如图中虚线所示，以下说法正确的是(　　) 图6 A．粒子必定带正电荷 B．由于M点没有电场线，粒子在M点不受电场力的作用 C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度 D．粒子在M点的动能小于在N点的动能 答案　ACD 解析　根据带电粒子运动轨迹