（京津瓊魯專(zhuān)用）2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng)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(chǎng) 章末總結(jié) 一、電場(chǎng)的力的性質(zhì) 1.庫(kù)侖力實(shí)質(zhì)上就是電場(chǎng)力，與重力、彈力一樣，它也是一種基本力.帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡問(wèn)題實(shí)際上屬于力學(xué)平衡問(wèn)題，只是多了一個(gè)電場(chǎng)力而已. 2.電場(chǎng)力作用下帶電體的平衡和加速問(wèn)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(chǎng)強(qiáng)度沿紙面方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)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(shí)，小球處于平衡狀態(tài)，則勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小可能為(細(xì)線不會(huì)斷開(kāi))(　　) 圖1 A.B.C.D. 答案　ACD 解析　取小球?yàn)檠芯繉?duì)象，它受到重力mg、細(xì)線的拉力F和電場(chǎng)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(duì)平衡力.根據(jù)力的平行四邊形定則可知，當(dāng)電場(chǎng)力Eq的方向與細(xì)線拉力方向垂直時(shí)，電場(chǎng)力最小，如圖所示，則Eq＝mgsin60，得最小場(chǎng)強(qiáng)E＝.所以，選項(xiàng)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(diǎn)處固定一個(gè)電荷量為Q的正電荷，將小球A由距B點(diǎn)豎直高度為H處無(wú)初速度釋放.小球A下滑過(guò)程中電荷量不變.不計(jì)A與斜面間的摩擦，整個(gè)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(shí)的加速度是多大？ (2)當(dāng)A球的動(dòng)能最大時(shí)，求此時(shí)A球與B點(diǎn)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(kù)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(shí)，速度最大，動(dòng)能最大.設(shè)此時(shí)A球與B點(diǎn)間的距離為d，則mgsinα＝，解得d＝. 二、電場(chǎng)的能的性質(zhì) 1.電荷在電場(chǎng)中具有電勢(shì)能，正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大，負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大.電場(chǎng)力做功引起電勢(shì)能的變化，電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大. 2.電場(chǎng)中的功能關(guān)系 功能關(guān)系也貫穿于電場(chǎng)當(dāng)中，要會(huì)運(yùn)用動(dòng)能定理、能量守恒定律分析電場(chǎng)問(wèn)題. 例3　如圖3所示，在粗糙的絕緣水平面上固定一個(gè)點(diǎn)電荷Q，在M點(diǎn)無(wú)初速度釋放一個(gè)帶有恒定電荷量的小物塊，小物塊在Q的電場(chǎng)中沿水平面運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)停止，不計(jì)空氣阻力，則從M到N的過(guò)程中，下列說(shuō)法錯(cuò)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(shì)能逐漸減小 C.M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì) D.小物塊電勢(shì)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(yùn)動(dòng)到N的過(guò)程中，一定受到向右的摩擦力，所以靜電力一定向左.由M運(yùn)動(dòng)到N，離點(diǎn)電荷Q距離越來(lái)越大，所以小物塊受到的靜電力一定減小，A正確；由動(dòng)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(shì)能減小，其減少量等于克服滑動(dòng)摩擦力做的功，B、D正確；因點(diǎn)電荷Q的電性未知，不能判斷M、N兩點(diǎn)電勢(shì)的高低，C錯(cuò)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(zhǎng)度均為L(zhǎng).空間中存在一勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電荷量為＋q的小球以初速度v0＝自A點(diǎn)開(kāi)始下滑，小球在AB段做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在BC段做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)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(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)，求： 圖4 (1)A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)； (2)電場(chǎng)強(qiáng)度E. 答案　(1)－　　(2)，方向水平向左 解析　(1)對(duì)AB過(guò)程由動(dòng)能定理得qUAB＋mgL＝0 UAB＝φA－φB且φB＝0 聯(lián)立解得 φA＝－ 對(duì)BC過(guò)程由動(dòng)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(zhǎng)線上存在一點(diǎn)D，使得φD＝φA，由電場(chǎng)知識(shí)可知BD的長(zhǎng)度BD＝L AD的連線即是電場(chǎng)的等勢(shì)面，由幾何知識(shí)可知， AD⊥CD 因此，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向水平向左，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E＝＝－＝. 三、帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1.帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是指帶電體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中同時(shí)受到電場(chǎng)力及其他力的作用.較常見(jiàn)的是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，帶電體同時(shí)受到重力和電場(chǎng)力的作用. 2.帶電體在電場(chǎng)和重力復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)綜合電場(chǎng)力、電勢(shì)能的力學(xué)問(wèn)題，研究的方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的研究方法相同，它同樣遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)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(gè)小孔O，板下存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E.AB是一根長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持豎直，不計(jì)空氣阻力.當(dāng)桿下落時(shí)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(méi)有全部進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度減小為零，求此時(shí)桿下落的位移大小. 答案　(1)　(2)　(3)l 解析　(1)由于下落時(shí)速度最大，此時(shí)加速度a＝0. 所以有mg＝qE，即q＝. (2)從靜止釋放到下落的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得 mg－＝mvm2－0. 所以vm＝. (3)設(shè)下落的高度為h時(shí)，速度為零，由動(dòng)能定理得 mgh－h(huán)＝0－0. 所以h＝＝＝l.