高中物理电场强度的综合应用 st.docx
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高中物理电场强度的综合应用st
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日期
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课程编号
课型
复习
课题
电场强度的综合应用
教学目标
1、应用所学电场知识分析解决带电物体在电场中的平衡和运动情况
教学重点
2、分析带电粒子在匀强电场中的受力及运动情况
教学安排
版块
时长（分钟）
1
知识点回顾
5
2
知识点讲解
45
3
课堂练习
60
4
课堂总结
10
5
回家作业
40
电场强度的综合应用
知识点回顾
一、电场
定义：
电荷周围存在的一种传递相互作用力的媒介即为电场。
电场是一种特殊的物质。
电场的基本性质：
______________________________，此力称电场力。
二、电场强度E
1、定义：
放入电场中某点的电荷_______________________，叫做该点的电场强度，简称场强。
注意：
电场中某点场强大小和方向，均与该点放不放检验电荷、放那种电荷、放多大检验电荷无关，是电场自身的性质，与外界因素无关。
2、电场强度的定义式：
______
其中的q为________（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。
电场强度是矢量，规定其方向与______在该点受到的______方向相同。
4、电场强度的单位：
______或______。
5、点电荷周围的场强公式是：
______，其中Q是产生该电场的电荷，叫______。
三、匀强电场
1、在电场的某一区域，如果场强的______和______都相同，这个区域的电场叫做匀强电场。
2、匀强电场是最简单的电场，在实验研究中经常用到它。
两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场．匀强电场电场线特征：
_________________________
3、匀强电场中电势差和电场强度的关系：
沿场强方向的两点间的电势差等于______，式中d是______的距离。
知识点讲解
知识点一：
与力相关的问题
一、电场中的平衡问题
分析带电体平衡问题的方法与力学中分析平衡的方法相同。
1、当力在同一直线上时，根据二力平衡的条件求解；
2、三力作用下物体处于平衡状态，一般运用矢量三角形知识求解；
3、三个以上的力作用下物体的平衡问题，一般用正交分解法求解。
二、电场中动力学问题
电场中动力学问题和牛顿第二定律的两类问题类似
1、根据物体受力情况算出合外力，然后求出加速度，最后分析物体的运动情况。
2、根据物体的运动情况分析出加速度，然后求出合外力，最后根据受力分析求出其他力。
2、对物体进行受力分析顺序
重力→电场力（有时候需要自行根据题意判断是否存在电场力）→弹力→摩擦力
重力是否考虑的原则
带点粒子（电子、质子、粒子等）在电场中运动通常不计重力。
而在计算带点微粒、带点小球、带电液滴在电场中运动时，必须考虑重力。
在处理这些问题时，利用重力来表示未知力，是一种重要的方法。
3、解题步骤
确定研究对象
运动情况分析
受力分析
根据规律列方程
解方程，判断合理性
课堂练习
考点一：
带电粒子的平衡问题
【例1】如图所示，用一根绝缘细线悬挂一个带电小球，小球的质量为m，电量为q，现加一水平的匀强电场，平衡时绝缘细线与竖直方向夹θ角。
（1）试求这个匀强电场的场强E大小；
（2）如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后，小球平衡时，绝缘细线仍与竖直方向夹θ角，则E′的大小又是多少？
【例2】如图所示，竖直绝缘墙壁上有个固定的质点A，在A的正上方的P点用丝线恳挂另一质点B，A、B两质点因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角。
由于漏电，使A、B两质点的带电量逐渐减少，在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小（）
A．逐渐减小B．逐渐增大
C．保持不变D．先变大后变小
【变式训练】
1、如图所示，将两个摆长均为l的单摆悬于O点，摆球质量均为m，带电量均为q（q＞0）。
将另一个带电量也为q（q＞0）的小球从O点正下方较远处缓慢移向O点，当三个带电小球分别处在等边三角形abc的三个顶点上时，摆线的夹角恰好为120°，则此时摆线上的拉力大小等于（）
A．
B．
C．
D．
2、用两根长度相等的绝缘细线系住两个质量相等的带电小球A和B，A带正电，B带负电，且|qA|＝3|qB|，悬挂在水平向右的匀强电场中，保持平衡状态，能正确表示系统平衡状态的图是（）
B
O
E
A
B
O
E
A
B
O
A
B
O
E
A
B
A
C
D
3、如图所示，有三根长度均为L＝0.3m的不可伸长的绝缘细线，其中两根的一端分别固定在天花板上的P、Q点，另一端分别拴有质量均为m＝0.12kg的带电小球A和B，其中A球带正电，电荷量为q＝3×10－6C，B球带负电，与A球带电荷量相同．A、B之间用第三根线连接起来．在水平向左的匀强电场作用下，A、B保持静止，悬线仍处于竖直方向，且A、B间细线恰好伸直．（静电力常量k＝9×109N·m2/C2）
（1）求此匀强电场的电场强度E的大小．
（2）现将PA之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置．求此时细线QB所受的拉力T的大小，并求出A、B间细线与竖直方向的夹角θ
4、如图所示，用轻质细线1将质量为
、电量为
的小球A悬挂于固定点O，再用轻质细线2，将质量为
、电量为
的小球B悬挂在小球A下，两根线都处于竖直绷紧状态。
若在挂两小球的空间，引入电场强度为E的水平向右方向的匀强电场，试问：
（1）当
、
（
）时，线1和线2各向何方倾斜？
并求它们与竖直方向之间的夹角。
（2）在
、
（
）的情况下，要使线l的倾斜方向与线2倾斜方向相反，但与竖直方向的夹角相等，
应为多大？
考点二：
带电粒子的动力学问题
【例2】如图所示，质量为m的小球用绝缘细线悬挂在O点，放在匀强电场中，在图示位置处于平衡状态。
细线与竖直方向的夹角为θ＝60°，匀强电场场强的大小为E，方向水平向右，那么小球的带电性质是_______，其带电量q＝_____，此时，将细线剪断，小球在电场中的运动轨迹是_______，小球的加速度为_______。
【例2】如图所示，水平放置的平行板间的匀强电场正中有一带电微粒正好处于静止状态，如果两平行带电板改为竖直放置，带电微粒的运动状态将是（）
A．保持静止状态
B．从P点开始做自由落体运动
C．从P点开始做曲线运动
D．从P点开始做初速度为零，加速度为
g的匀加速直线运动
【变式训练】
1、如图所示，在匀强电场E中，一带电粒子－q的初速度v0恰与电场线方向相同，则带电粒子－q在开始运动后，将（）
A．沿电场线方向做匀加速运动
B．沿电场线方向做变加速运动
C．沿电场线方向做匀减速运动
D．偏离电场线方向做曲线运动
2、在匀强电场中，有一质量为m，带电荷量为q的带电小球静止在O点，然后从O点自由释放，其运动轨迹为一直线，直线与竖直方向的夹角为θ，如图，那么关于匀强电场的场强大小，下列说法中正确的是（）
A．唯一值是
B．最大值是
C．最小值是
D．不可能是
3、如图所示，质量为m、带电量为＋q的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑至竖直向下的匀强电场区时，滑块运动的状态为（）
A．继续匀速下滑
B．加速下滑
C．减速下滑
D．先加速下滑后减速下滑
3、如图所示，有一水平向左的匀强电场，场强为E＝1.25×104N/C，一根长L＝1.5m、与水平方向的夹角θ＝37°的光滑绝缘细直杆MN固定在电场中，杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q＝＋4.5×10－6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q＝＋1.0×10－6C，质量m＝1.0×10－2kg。
现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动。
（静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：
（1）小球B开始运动时的加速度为多大？
（2）小球B的速度最大时，与M端的距离r为多大？
4、如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h，将另一点电荷从A点由静止释放，此时电荷在A点处的加速度大小为
，试求：
（1）Q在A点产生的场强；
（2）此电荷在B点处的加速度大小。
挑战自我
1、如图所示，半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上，场强为E的匀强电场与环面平行。
一电量为＋q、质量为m的小球穿在环上，可沿环作无摩擦的圆周运动。
若小球经A点时，速度vA的方向恰与电场垂直，且此时圆环与小球间沿水平方向无力的作用，则速度vA的大小等于______；当小球运动到与A点对称的B点时，小球对环在水平方向的作用力是______。
（不计小球受到的重力）
2、如图所示，在竖直边界线O1O2左侧空间存在一竖直向下的匀强电场，电场强度E＝100N/C，电场区域内有一固定的粗糙绝缘斜面AB，其倾角为30°，A点距水平地面的高度为h＝4m，BC段为一粗糙绝缘平面，其长度为L＝
m。
斜面AB与水平面BC由一段极短的光滑小圆弧连接（图中未标出），竖直边界线O1O2右侧区域固定一半径为R＝0.5m的半圆形光滑绝缘轨道，CD为半圆形光滑绝缘轨道的直径，C、D两点紧贴竖直边界线O1O2，位于电场区域的外部（忽略电场对O1O2右侧空间的影响）。
现将一个质量为m＝1kg、电荷量为q＝0.1C的带正电的小球（可视为质点）在A点由静止释放，且该小球与斜面AB和水平面BC间的动摩擦因数均为μ＝
，（g取10m/s2），求：
（1）小球到达C点时的速度大小；
（2）小球到达D点时所受轨道的压力大小
思考与总结
1、简述怎么处理电场中动力学问题？
回家作业
1、如图所示，质量为m的带电小球用绝缘丝线悬挂于O点，并处在水平向左的匀强电场E中，小球静止时丝线与竖直方向夹角为θ，若剪断丝线，则小球的加速度的大小为（）
A．0B．g，方向竖直向下
C．gtanθ，水平向右D．g/cosθ，沿绳向下
2、电荷量为q＝1×10－4C的带正电的小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向始终不变的电场，电场强度E的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图甲、乙所示，若重力加速度g取10m/s2，根据图象所提供的信息，下列说法正确的是（）（多选）
A．物块在4s内的总位移s＝6m
B．物块的质量m＝0.5kg
C．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2
D．物块的平均速度是1m/s
3、如图所示，两质量均为m的小球A和B分别带有＋q和－q的电量，被绝缘细线悬挂，两球间的库仑引力小于球的重力mg。
现加上一个水平向右的匀强电场，待两小球再次保持静止状态时，下列结论正确的是（）（多选）
A．悬线OA向右偏，OA中的拉力大于2mg
B．悬线OA向左偏，OA中的拉力大于2mg
C．悬线OA不发生偏离，OA中的拉力等于2mg
D．悬线AB向左偏，AB线的拉力比不加电场时要大
4、如图所示，电荷量为Q1、Q2的两个正点电荷分别置于A点和B点，两点相距L.在以AB为直径的光滑绝缘半圆上，穿着一个带电小球＋q（可视为点电荷），在P点平衡．不计小球的重力，那么，PA与AB的夹角α与Q1、Q2的关系应满足（）
A．tan3α＝
B．tan2α＝
C．tan3α＝
D．tan2α＝
5、如图所示，在光滑绝缘水平面上B点的正上方O处固定一个质点，在水平面上的A点放另一个质点，两个质点的质量均为m，带电量均为＋Q。
C为AB直线上的另一点（O、A、B、C位于同一竖直平面上），AO间的距离为L，AB和BC间的距离均为
，在空间加一个水平方向的匀强电场后A处的质点处于静止。
试问：
（1）该匀强电场的场强多大？
其方向如何？
（2）给A处的质点一个指向C点的初速度，该质点到达B点时所受的电场力多大？
（3）质点到达C点时的加速度为多少？
O
A
B
C
6、如图所示，两根长为L的丝线下端悬挂一质量为m、带电量分别为＋q和－q的小球A和B，处于场强为E，方向水平向左的匀强电场之中，使长度也为L的连线AB拉紧，并使小球处于静止状态，问E的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态?
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