(京津瓊魯專用)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.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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