高考物理一轮复习第六章静电场第1讲电场的力的性质教案.doc
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1、- 1 - / 16【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第六章静电场第精选高考物理一轮复习第六章静电场第 1 1 讲电讲电场的力的性质教案场的力的性质教案【研透全国卷】高考对本章知识的考查主要以选择、计算为主,主要考点有:(1)电场的基本概念和规律;(2)牛顿运动定律、动能定理及功能关系在静电场中的综合应用问题;(3)带电粒子在电场中的加速、偏转等问题.2018 年的高考中,对本章知识的考查仍将是热点之一,主要以选择题的方式考查静电场的基本知识,以综合题的方式考查静电场知识与其他知识的综合应用.考点内容要求题型物质的电结构、电荷守恒静电现象的解释点电荷库仑定律静电场电场强度、点
2、电荷的电场强度一、电场力的性质电场线选择电势能、电势二、电场能的性质电势差选择匀强电场中电势差与电场强度的关系带电粒子在匀强电场中的运动示波管三、电容器、带电粒子在电场中的运动常见电容器选择、计算- 2 - / 16电容器的电压、电荷量和电容的关系第 1 讲 电场的力的性质知识点一 点电荷 电荷守恒 库仑定律1.点电荷:当带电体本身的 对研究的问题影响可以忽略不计时,可以将带电体视为点电荷.点电荷是一种理想化模型.2.电荷守恒定律(1)内容:电荷既不会创生,也不会消失,只能从一个物体 到另一个物体,或者从物体的一部分 到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量 .(2)三种起电方式: 、 、 .3
3、.库仑定律(1)内容: 中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们的 成正比,与它们的 成反比,作用力的方向在 .(2)表达式:F ,式中 k9.0109 Nm2/C2,叫静电力常量.(3)适用条件: 中的 .答案:1.大小和形状 2.(1)转移 转移 保持不变 (2)摩擦起电 接触起电 感应起电 3.(1)真空 电荷量的乘积 距离的平方 它们的连线上 (2)k (3)真空 静止点电荷知识点二 静电场 电场强度 电场线1.静电场:静电场是客观存在于电荷周围的一种 ,其基本性质是对放入其中的电荷有 .2.电场强度(1)定义式:E ,是矢量,单位:N/C 或 V/m.- 3 - / 16(2)点电荷的
4、场强:E .(3)方向:规定 在电场中某点 为该点的电场强度方向.3.电场线(1)电场线的特点:电场线从正电荷出发,终止于 ,或来自无穷远处,终止于 .电场线在电场中 .在同一电场中,电场线越密的地方电场强度越大.电场线上某点的切线方向表示该点的_.(2)几种典型电场的电场线:答案:1.物质 力的作用 2.(1) (2) (3)正电荷 受力的方向 3.(1)负电荷或无穷远处 负电荷 不相交 电场强度方向(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍.( )(2)点电荷和电场线都是客观存在的.( )(3)根据 Fk,当 r0 时,F.( )(4)电场强度反映了电场力的性质,所以电场中某点的电场强
5、度与试探电荷在该点所受的电场力成正比.( )(5)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向.( )(6)由静止释放的带电粒子(不计重力),其运动轨道一定与电场线重合.( )答案:(1) (2) (3) (4) (5) (6) 考点 电荷守恒定律和库仑定律- 4 - / 161.在用库仑定律公式时,无论是正电荷还是负电荷,均代入电荷量的绝对值;根据同种电荷相斥、异种电荷相吸判断库仑力的方向.2.两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律,大小相等、方向相反.3.库仑力存在极大值,由公式 Fk 可以看出,在两带电体的间距及电荷量之和一定的条件下,当 q1q2 时,F 最大.4.
6、不能根据公式错误地推论:当 r0 时,F.其实,在这样的条件下,两个带电体已经不能再看成点电荷了.考向 1 对库仑定律的理解典例 1 如图所示,两个质量均为 m 的完全相同的金属球壳 a与 b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架上,两球心间的距离为 l,l 为球壳外半径 r 的 3 倍.若使它们带上等量异种电荷,电荷量的绝对值均为 Q,那么,a、b 之间的万有引力 F1 与库仑力 F2 为( )A.F1G,F2kQ2 l2B.F1G,F2kQ2 l2C.F1G,F2kQ2 l2D.F1G,F2kQ2 l2解析 虽然两球心间的距离 l 只有球壳外半径 r 的 3 倍,但由于其壳层的
7、厚度和质量分布均匀,两球壳可看做质量集中于球心的质点,因此,可以应用万有引力定律求 F1;而本题中由于 a、b 两球壳所带异种电荷相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布比较密集,又因两球心间的距离 l 只有其外半径 r 的3 倍,不满足 l 远大于 r 的要求,故不能将两带电球壳看成点电荷,- 5 - / 16所以库仑定律不适用,D 正确.答案 D考向 2 库仑定律与电荷守恒定律的综合典例 2 (2017河南安阳调研)两个分别带有电荷量Q 和5Q 的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为 r 的两处,它们间库仑力的大小为 F,两小球相互接触后将其固定距离变为,则两
8、球间库仑力的大小为( )B. A.D.C. 16F 5解析 两球相距 r 时,根据库仑定律 Fk,两球接触后,带电荷量均为 2Q,则 Fk,由以上两式可解得 F,D 正确.答案 D完全相同的带电体接触后电荷的分配原则(1)若两带电体带同种电荷 q1、q2,则接触后电荷量平均分配,即 q1q2.(2)若两带电体带异种电荷 q1、q2,则接触后电荷量先中和后平分,即 q1q2,电性与带电荷量大的带电体相同.考点 库仑力作用下的平衡问题1.静电场中带电体平衡问题的解题思路(1)确定研究对象.如果有几个物体相互作用时,要依据题意,适当选取“整体法”或“隔离法” ,确定研究对象.(2)受力分析.注意多了
9、一个库仑力.2.三个自由点电荷的平衡问题(1)条件:两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零,或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反.- 6 - / 16(2)规律“三点共线”三个点电荷分布在同一直线上;“两同夹异”正负电荷相互间隔;“两大夹小”中间电荷的电荷量最小;“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷.考向 1 “三个自由点电荷平衡”的问题典例 3 如图所示,在一条直线上有两个相距 0.4 m 的点电荷A、B,A 带电Q,B 带电9Q.现引入第三个点电荷 C,恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态,则 C 的带电性质及位置应为( )B.正,B 的左边A.正,B 的右边
10、0.4 m 处0.2 m 处D.负,A 的右边 0.2 mC.负,A 的左边 0.2 m 处 处解析 要使三个电荷均处于平衡状态,必须满足“两同夹异” 、“两大夹小”的原则,所以选项 C 正确.答案 C考向 2 共点力作用下的平衡问题典例 4 (2016浙江卷)(多选)如图所示,把 A、B 两个相同的导电小球分别用长为 0.10 m 的绝缘细线悬挂于 OA 和 OB 两点.用丝绸摩擦过的玻璃棒与 A 球接触,棒移开后将悬点 OB 移到 OA 点固定.两球接触后分开,平衡时距离为 0.12 m.已测得每个小球质量是 8.0104 kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度取 g10 m/s2,静电力
11、常量 k9.0109 Nm2/C2,则( )A.两球所带电荷量相等- 7 - / 16B.A 球所受的静电力为 1.0102 NC.B 球所带的电荷量为 4108 CD.A、B 两球连线中点处的电场强度为 0解题指导 两球接触后分开,带电量相等,根据平衡条件结合几何关系可求出静电力及电荷量.解析 因 A、B 两球相同,故接触后两球所带的电荷量相同,故 A 项正确;由题意知平衡时 A、B 两球离悬点的高度为 h m0.08 m,设细线与竖直方向夹角为 ,则 tan ,由 tan ,知 A球所受的静电力 Fmgtan 6.0103 N,B 项错误;由库仑定律 Fk,得 B 球所带的电荷量 Qr0.
12、12 C4108 C,则 C 项正确;A、B 两球带同种电荷,则 A、B 两球连线中点处的电场强度为 0,故 D 项正确.答案 ACD变式 1 (多选)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为 0.1 kg 的小球 A 悬挂到水平板的 M、N 两点,A 上带有Q3.0106 C 的正电荷.两线夹角为 120,两线上的拉力大小分别为 F1 和 F2.A 的正下方 0.3 m 处放有一带等量异种电荷的小球B,B 与绝缘支架的总质量为 0.2 kg(重力加速度取 g10 m/s2;静电力常量 k9.0109Nm2/C2,A、B 球可视为点电荷),则( )A.支架对地面的压力大小为 2.0 NB
13、.两线上的拉力大小 F1F21.9 NC.将 B 水平右移,使 M、A、B 在同一直线上,此时两线上的拉力大小 F11.225 N,F21.0 ND.将 B 移到无穷远处,两线上的拉力大小 F1F20.866 N答案:BC 解析:A、B 间库仑力为引力,大小为 Fk0.9 - 8 - / 16N,B 与绝缘支架的总重力 G2m2g2.0 N,由力的平衡可知,支架对地面的压力为 1.1 N,A 项错.由于两线的夹角为 120,根据对称性可知,两线上的拉力大小相等,与 A 的重力和库仑力的合力大小相等,即 F1F2G1F1.9 N,B 项正确;将 B 水平右移,使M、A、B 在同一直线上,此时库仑
14、力为 F0.225 N,没有 B 时,F1、F2 上的拉力与 A 的重力相等,即等于 1.0 N,当 B 水平右移,使M、A、B 在同一直线上时,F2 上拉力不变,则根据力的平衡可得F11.0 N0.225 N1.225 N,C 项正确;将 B 移到无穷远处,B 对A 的作用力为零,两线上的拉力等于 A 球的重力大小,即为 1.0 N,D项错误.共点力作用下平衡问题的分析方法考点 电场强度和电场线的理解及应用1.电场强度的性质矢量性电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量,规定正电荷受力方向为该点场强的方向唯一性电场中某一点的电场强度E是唯一的,它的大小和方向与放入该点的电荷q无关,它决定于形
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