（京津瓊魯專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場章末總結(jié)學(xué)案 新人教版必修2.doc

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第1章 靜電場 章末總結(jié) 一、電場的力的性質(zhì) 1.庫侖力實質(zhì)上就是電場力，與重力、彈力一樣，它也是一種基本力.帶電粒子在電場中的平衡問題實際上屬于力學(xué)平衡問題，只是多了一個電場力而已. 2.電場力作用下帶電體的平衡和加速問題的分析步驟是：先進(jìn)行正確的受力分析，然后利用平衡條件或牛頓第二定律求解，主要方法有合成法、正交分解法等. 例1　(多選)如圖1所示，在一電場強(qiáng)度沿紙面方向的勻強(qiáng)電場中，用一絕緣細(xì)線系一帶電小球，小球的質(zhì)量為m，電荷量為q.為了保證當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角為60時，小球處于平衡狀態(tài)，則勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小可能為(細(xì)線不會斷開)(　　) 圖1 A.B.C.D. 答案　ACD 解析　取小球為研究對象，它受到重力mg、細(xì)線的拉力F和電場力Eq的作用.因小球處于平衡狀態(tài)，則它受到的合外力等于零，由平衡條件知，F(xiàn)和Eq的合力與mg是一對平衡力.根據(jù)力的平行四邊形定則可知，當(dāng)電場力Eq的方向與細(xì)線拉力方向垂直時，電場力最小，如圖所示，則Eq＝mgsin60，得最小場強(qiáng)E＝.所以，選項A、C、D正確. 例2　如圖2所示，質(zhì)量為m的小球A放在絕緣固定斜面上，斜面的傾角為α，小球A帶正電，電荷量為q.在斜面上B點處固定一個電荷量為Q的正電荷，將小球A由距B點豎直高度為H處無初速度釋放.小球A下滑過程中電荷量不變.不計A與斜面間的摩擦，整個裝置處在真空中.已知靜電力常量k和重力加速度g. 圖2 (1)A球剛釋放時的加速度是多大？ (2)當(dāng)A球的動能最大時，求此時A球與B點的距離. 答案　(1)gsinα－　(2) 解析　(1)根據(jù)牛頓第二定律得mgsinα－F＝ma 根據(jù)庫侖定律：F＝k，r＝ 聯(lián)立以上各式解得a＝gsinα－. (2)當(dāng)A球受到的合力為零，即加速度為零時，速度最大，動能最大.設(shè)此時A球與B點間的距離為d，則mgsinα＝，解得d＝. 二、電場的能的性質(zhì) 1.電荷在電場中具有電勢能，正電荷在電勢高的地方電勢能大，負(fù)電荷在電勢低的地方電勢能大.電場力做功引起電勢能的變化，電場力做正功，電荷的電勢能減小，電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增大. 2.電場中的功能關(guān)系 功能關(guān)系也貫穿于電場當(dāng)中，要會運用動能定理、能量守恒定律分析電場問題. 例3　如圖3所示，在粗糙的絕緣水平面上固定一個點電荷Q，在M點無初速度釋放一個帶有恒定電荷量的小物塊，小物塊在Q的電場中沿水平面運動到N點停止，不計空氣阻力，則從M到N的過程中，下列說法錯誤的是(　　) 圖3 A.小物塊所受的靜電力逐漸減小 B.小物塊具有的電勢能逐漸減小 C.M點的電勢一定高于N點的電勢 D.小物塊電勢能的減少量一定等于克服摩擦力做的功 答案　C 解析　小物塊在從M運動到N的過程中，一定受到向右的摩擦力，所以靜電力一定向左.由M運動到N，離點電荷Q距離越來越大，所以小物塊受到的靜電力一定減小，A正確；由動能定理可得μmgx－WE＝0，即WE＝μmgx，靜電力做正功，小物塊具有的電勢能減小，其減少量等于克服滑動摩擦力做的功，B、D正確；因點電荷Q的電性未知，不能判斷M、N兩點電勢的高低，C錯誤. 例4　(2018山東濱州市高一下期末)如圖4所示，絕緣光滑斜面AB與絕緣光滑水平面BC平滑連接，AB斜面的傾角為45，AB與BC的長度均為L.空間中存在一勻強(qiáng)電場，帶電荷量為＋q的小球以初速度v0＝自A點開始下滑，小球在AB段做勻速直線運動，在BC段做勻減速直線運動，運動到C點時速度恰好減小到零.已知小球的質(zhì)量為m，重力加速度為g.若取B點為零勢能點，求： 圖4 (1)A、C兩點的電勢； (2)電場強(qiáng)度E. 答案　(1)－　　(2)，方向水平向左 解析　(1)對AB過程由動能定理得qUAB＋mgL＝0 UAB＝φA－φB且φB＝0 聯(lián)立解得 φA＝－ 對BC過程由動能定理得 qUBC＝0－mv02 UBC＝φB－φC且φB＝0 聯(lián)立解得φC＝ (2)在CB的延長線上存在一點D，使得φD＝φA，由電場知識可知BD的長度BD＝L AD的連線即是電場的等勢面，由幾何知識可知， AD⊥CD 因此，電場強(qiáng)度的方向水平向左，電場強(qiáng)度的大小E＝＝－＝. 三、帶電體在電場中的運動 1.帶電體在電場中的運動是指帶電體在運動過程中同時受到電場力及其他力的作用.較常見的是在運動過程中，帶電體同時受到重力和電場力的作用. 2.帶電體在電場和重力復(fù)合場中的運動是一個綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題，研究的方法與質(zhì)點動力學(xué)的研究方法相同，它同樣遵循牛頓運動定律、動能定理、功能關(guān)系等力學(xué)規(guī)律. 例5　如圖5所示，MN為水平放置的金屬板，板中央有一個小孔O，板下存在豎直向上的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E.AB是一根長為l、質(zhì)量為m的均勻帶正電的絕緣細(xì)桿.現(xiàn)將桿下端置于O處，然后將桿由靜止釋放，桿運動過程中始終保持豎直，不計空氣阻力.當(dāng)桿下落時速度達(dá)到最大，求： 圖5 (1)細(xì)桿帶電荷量； (2)桿下落的最大速率； (3)若桿沒有全部進(jìn)入電場時速度減小為零，求此時桿下落的位移大小. 答案　(1)　(2)　(3)l 解析　(1)由于下落時速度最大，此時加速度a＝0. 所以有mg＝qE，即q＝. (2)從靜止釋放到下落的過程中，由動能定理得 mg－＝mvm2－0. 所以vm＝. (3)設(shè)下落的高度為h時，速度為零，由動能定理得 mgh－h(huán)＝0－0. 所以h＝＝＝l.