通用版2021版高考物理大一轮复习第7章静电场第1节电场力的性质教学案.doc
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1、第7章 静电场高考导航考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析201720182019命题分析物质的电结构、电荷守恒卷T20: r图象、电场强度及电场力做功T25:带电粒子在电场中的运动、牛顿第二定律卷T25:带电粒子在电场中的运动、动能定理卷T21:电场线与等势面的关系、电场强度与电势差的关系卷T16:电场强度的叠加、库仑定律T21:等势面、电场力做功以及电势能卷T21:电场强度方向和大小、电场力做功、电势差卷T21:带电粒子在匀强电场中的运动卷T15:库仑力、电场力作用下的平衡卷T20:带电粒子在电场中的运动T24:带电体在电场中运动、功能关系卷T21:电场的叠加、电势T24:带电体
2、在电场中的运动、功能关系1.从题型上看,既有选择题,也有计算题。2从命题内容上看,以电场线、等势面为背景,考查电场强度、电势(差)、电场力做功、电势能的变化等知识以选择题的形式呈现。对带电粒子或带电体在电场中的运动选择题、计算题均有考查,且有一定的综合性,常与功能关系相结合。静电现象的解释点电荷库仑定律静电场电场强度、点电荷的场强电场线电势能、电势电势差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常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系核心素养物理观念:静电现象、库仑力、电场强度、电势能、电势、电势差、电容器及电容(如2019年全国卷T15,2018年全国卷T16)。科学
3、思维:电荷守恒定律、点电荷、库仑定律、电场线、电势差与电场强度的关系、电压和电荷量与电容的关系、电场的叠加原理(如2019年全国卷T20,全国卷T21、T24)。科学探究:库仑力与电荷量及电荷间距离的关系、电容与电压和电荷量的关系。科学态度与责任:静电现象应用与安全。第1节电场力的性质一、点电荷电荷守恒定律库仑定律1点电荷元电荷(1)点电荷:当带电体本身的大小和形状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)元电荷:把最小的电荷量叫做元电荷,用e表示,e1.601019 C。所有带电体的电荷量或者等于e,或者等于e的整数倍。2电荷守恒定律(1)内容:电
4、荷既不能创生,也不能消失,只能从物体的一部分转移到另一部分,或者从一个物体转移到另一个物体,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。(2)物体的带电方式:电子转移,电荷重新分配,遵循电荷守恒定律。(3)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的导体,接触后再分开,二者带相同电荷,若两导体原来带异种电荷,则电荷先中和,余下的电荷再平分。3库仑定律(1)内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比。作用力的方向在它们的连线上。(2)表达式:Fk,式中k9.0109 Nm2/C2,叫静电力常量。(3)适用条件:真空中静止的点电荷。二、静电场电场强度
5、电场线1静电场(1)定义:静电场是客观存在于电荷周围的一种物质。(2)基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。2电场强度(1)定义式:E,是矢量,单位:N/C或V/m。(2)点电荷的场强:E。(3)方向:规定正电荷在电场中某点受电场力的方向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,终止于负电荷或无穷远处,或来自于无穷远处,终止于负电荷。电场线在电场中不相交。在同一电场中,电场线越密的地方场强越大。电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。沿电场线方向电势逐渐降低。电场线和等势面在相交处互相垂直。(2)几种典型电场的电场线。1思考辨析(正确的画“”,错误的画“”)(1)
6、电场强度反映了电场力的性质,所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比。()(2)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。()(3)真空中点电荷的电场强度表达式E中,Q就是产生电场的点电荷。()(4)在点电荷产生的电场中,以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同。()(5)电场线的方向即为带电粒子的运动方向。()(6)英国物理学家法拉第最早引入了电场概念,并提出用电场线表示电场。()2.(人教版选修31P9T3改编)如图所示,半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相等的电荷,相隔一定的距离,两球之间的距离远大于小球的直径,两球之间的相互吸引力大小为
7、F。今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两个球接触后移开,这时,A、B两个球之间的相互作用力大小是()AF BF CF DFA由于A、B间有吸引力,故A、B带异种电荷。设A、B带的电荷量分别为Q、Q,则两球之间的相互吸引力即为静电力:Fk。当C球与A球接触后,A、C两球的电荷量都为:q1。当C球再与B球接触后,B、C两球的电荷量都为:q2。所以此时A、B两球之间的相互作用力的大小为Fk,故A正确。3(人教版选修31P15T5改编)(多选)某电场区域的电场线如图所示,a、b是其中一条电场线上的两点,下列说法正确的是()A负电荷在a点受到的电场力一定小于它在b点受到的电场力Ba点的场
8、强方向一定沿着a点的电场线向右C正电荷在a点受到的电场力一定大于它在b点受到的电场力Da点的场强一定大于b点的场强答案BCD4(人教版选修31P15T6改编)用一条绝缘细线悬挂一个带电小球,小球质量为m1.0102 kg,所带电荷量为q2.0108 C,现加一水平方向的匀强电场,平衡时绝缘细线与竖直方向的夹角为30,重力加速度g10 m/s2,则匀强电场的电场强度E大小为()A5106 V/m B106 V/mC106 V/mD5106 V/mB小球处于平衡状态,有tan 30,所以E V/m106 V/m,B正确。 库仑定律的理解及应用依题组训练1.如图所示,两个带电金属小球中心距离为r,带
9、电荷量相等为Q,则它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是()A若是异种电荷FkC若是异种电荷FkD不论是何种电荷FkC当是异种电荷时,电荷间相互吸引,导致电荷间距比r还小,因此库仑力Fk,故A错误,C正确;若是同种电荷,则出现相互排斥,导致电荷间距比r还大,因此库仑力Fk,故B、D错误。2(2018全国卷)如图所示,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab5 cm,bc3 cm,ca4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则()Aa、b的电荷同号,kBa、b的电荷异号,kCa、b的电荷同号,kDa、b的电荷异号,kD如
10、果a、b带同种电荷,则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力,此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力一定不为零,因此a、b不可能带同种电荷,A、C错误;若a、b带异种电荷,假设a对c的作用力为斥力,则b对c的作用力一定为引力,受力分析如图所示,由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线,则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零,由几何关系可知a37、b53,则Fasin 37Fbcos 37,解得,又由库仑定律及以上各式代入数据可解得,B错误,D正确。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
11、力的作用下处于平衡状态,则C的带电性质及位置应为()A正,B的右边0.4 m处B正,B的左边0.2 m处C负,A的左边0.2 m处D负,A的右边0.2 m处C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”“近小远大”的原则,所以点电荷C应在A左侧,带负电。设C带电荷量为q,A、C间的距离为x,A、B间距离用r表示,由于处于平衡状态,所以k,解得x0.2 m,选项C正确。1应用库仑定律的三条提醒(1)作用力的方向判断根据:同性相斥,异性相吸,作用力的方向沿两电荷连线方向。(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,在两带电体的间距
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