高中物理 1.3 电场强度学案2 新人教版选修3-1

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1、1.3电场强度学案2（人教版选修3-1）1．三价铝离子的电荷量为________C.2．真空中有两个相距0.2m的点电荷A和B.已知QA＝4QB，且A受B的斥力为3.6×10－2N，则QB＝______C，且A受B的斥力FA和B受A的斥力FB的大小之比FA：FB＝________.3．将一电荷量为4×10－9C的检验电荷放入电场中，电荷所受的电场力为2×10－5N，则该点的场强为________N/C.4．匀强电场的电场线是__________________．5．在点电荷Q＝2.0×10－8C产生的电场中有一点A，已知A点距点

2、电荷Q的距离为30cm，那么点电荷在A点产生的场强为______N/C.答案　1.＋4.8×10－19　2.±2×10－7　1∶1　3.5×103　4.间距相等的平行线　5.2×103一、静电场中的受力平衡问题1．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．库仑力实质也是电场力，与重力、弹力一样，它也是一种基本力，注意力学规律的应用及受力分析．2．明确带电粒子在电场中的平衡问题，实际上属于力学平衡问题，其中仅多了一个电场力而已．3．求解这类问题时，需应用有关力的平衡知识，在正确的受力分析基础上，运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面直

3、角坐标系，应用共点力作用下物体的平衡条件去解决问题．例1　一根长为3l的丝线穿着两个相同的质量均为m的小金属圆环A和B，将丝线的两端系于同一点O，如图1所示．当金属环带电后，由于两环间的静电斥力使丝线构成一等边三角形，此时两环处于同一水平线上．如果不计环与线的摩擦，问两环各带多少电荷量？(已知静电力常量为k)图1问题引导　1.本题中研究对象是什么？研究对象受哪些力作用？2.题中有几根线？同一条丝线上各处的力有什么特点？解析　因为两个小环完全相同，它们的带电情况可认为相同，设两小环带电均为q，同时小环又可视为点电荷．取右环B为研究

4、对象，受力分析如图所示，将OB线对小环B的拉力沿竖直方向和水平方向分解，由库仑定律得B受到A的斥力F＝k.根据平衡条件，竖直方向有FTcos30°＝mg；水平方向有FT＋FTsin30°＝F；联立解得：q＝答案　qA＝，qB＝变式训练1　如图2所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°，则为(　　)图2

5、A．2B．3C．2D．3答案　C解析　确定研究对象，对研究对象进行受力分析，根据平衡条件列方程求解．设细线长为l，A的带电荷量为Q.A与B处在同一水平线上，以A为研究对象，受力分析作出受力图，如图所示．根据平衡条件可知，库仑力跟重力的合力与细线的拉力等大反向，由几何关系列式得tanθ＝，其中F＝k两式整理得：q＝将题干中的两种情况代入得：＝＝2.例2　如图3所示，在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中，用一绝缘丝线系一带电小球，小球的质量为m，电荷量为q.为了保证当丝线与竖直方向的夹角θ＝60°时，小球处于平衡状态，则匀强电场的电场

6、强度大小可能为(　　)图3A.B.C.D.解析　取小球为研究对象，它受到重力mg、丝线的拉力F和电场力Eq的作用．因小球处于平衡状态，则它受到的合外力等于零．由平衡条件知，F和Eq的合力与mg是一对平衡力．根据力的平行四边形定则可知，当电场力Eq的方向与丝线的拉力方向垂直时，电场力为最小，如右图所示．则Eq＝mgsinθ，得E＝＝所以，该匀强电场的场强大小可能值为E≥.答案　ACD变式训练2　如图4所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘，两个带有同种电荷的小球A、B分别处于竖直墙面和水平地面上，且处于同一竖直平面内．若用图示方向的

7、水平推力F作用于小球B，则两球静止于图示位置；如果将小球B向右推动少许，则两球重新达到平衡时，两个小球的受力情况与原来相比(　　)图4A．推力F将增大B．竖直墙面对小球A的弹力将减小C．地面对小球B的弹力一定不变D．两个小球之间的距离增大答案　BCD解析　将A、B视为整体进行受力分析，在竖直方向只受重力和地面对整体的支持力FN(也是地面对B的支持力)，将B向右推动少许后，竖直方向受力不变，所以FN＝(mA＋mB)g为一定值，C正确．然后对B受力分析，如图所示，由平衡条件可知竖直方向：FN＝mBg＋F斥cosθ，向右推B，θ减小，

8、所以F斥减小，由F斥＝k得，A、B间距离r增大，D正确．而F＝F斥sinθ，θ减小，F斥减小，所以推力F减小，A错误．墙面对A的弹力FN′＝F斥·sinθ将减小，B正确．方法总结　例1是在多个力作用而平衡时采用了正交分解法，变式训练1则采用了力的合成的方法；例2