高三物理二輪金牌學(xué)案-專項16電場的力的性質(zhì)

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1、 2019 高三物理二輪金牌學(xué)案 - 專項 16 電場的力的性質(zhì) 專題 16 電場的力的性質(zhì) 課時安排： 3 課時 教學(xué)目標(biāo)： 1、理解兩種電荷和電荷守恒定律 2、真空中的庫侖定律，點電荷 3、理解電場、電場強(qiáng)度、電場線、點電荷的場強(qiáng)、勻強(qiáng)電場、電場強(qiáng)度的疊加 4、運用靜電場的有關(guān)概念和規(guī)律解決物理問題 本講重點： 1、庫侖定律 2、電場強(qiáng)度、電場線 本講難點： 運用靜電場的有關(guān)概念和規(guī)律解決物理問題 考點點撥： 1、電荷電荷守恒定律 2、庫侖定律的直接應(yīng)用 3、一條直線上的電荷平衡問題

2、 4、庫侖定律在力學(xué)問題中的綜合應(yīng)用 5、電場強(qiáng)度的分析與計算 6、電場線的有關(guān)問題 7、電場中的力學(xué)問題 9、電場強(qiáng)度的概念 〔 1〕定義：電場中放入一個試探電荷 q，它所受到的電場力 F 跟它所帶電量的比值 F/q 叫這個位置的電場強(qiáng)度。公式： ，單位： N/q 或 V/m。 〔 2〕物理意義：電場強(qiáng)度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，其大小與放入的試探電荷無關(guān)，它表示單位電荷在該點

3、受到的電場力。 〔 3〕矢量性：場強(qiáng)是矢量，規(guī)定跟該點的場強(qiáng)方向一致，那么負(fù)電荷的受力方向與該點場強(qiáng)的方向。 〔 4〕孤立的點電荷在真空中形成的電場是非勻強(qiáng)電場，其決定式，場強(qiáng)的方向在該點和電荷的連線上。 〔 5〕場強(qiáng)的疊加：當(dāng)某一區(qū)域的電場由幾個電場疊加而產(chǎn)生的時候，電場中某點的場強(qiáng)等 于各個電場單獨在該點的場強(qiáng)的矢量和，遵循。 10、電場線 〔 1〕概念：為了形象的描述電場中各點場強(qiáng)的強(qiáng)弱和方向，在電場中畫出一系列的曲線，曲線上各點的切線方向表示該點的方向，曲線的表示電場的強(qiáng)弱。 〔 2〕電場線的特點：始于〔或無窮遠(yuǎn)處〕 ，終于

4、〔或無窮遠(yuǎn)處〕 ，任何兩條電場線都不。 〔 3〕幾種典型電場的電場線分布： a、孤立正、負(fù)點電荷； b、等量異種點電荷和等量同種點電荷； c、勻強(qiáng)電場。 11、勻強(qiáng)電場 場強(qiáng)方向處處相同， 場強(qiáng)大小處處相等的區(qū)域稱為勻強(qiáng)電場。 勻強(qiáng)電場的電場線是的平行線。 平行相對的金屬板帶等量異種電荷后，在兩板之間除邊緣外就是勻強(qiáng)電場。 顯然，兩

5、球心間的距離為 3r ，但由于同種電荷相互排斥，使金屬球電荷分布不均勻，而分 布在兩球外部的球面，這樣兩部分電荷間的距離就大于 3r ，所以 F 小于2 。同理，假 kQ (3r )2 設(shè)兩球帶有異種電荷 Q，那么 F 大于 kQ2 。 (3r ) 2 3、電場強(qiáng)度的計算 〔 1〕定義式： E=F/q 適用于任何電場， E 與 F、q 無關(guān)， E的方向規(guī)定為正電荷受到的電場力的方向。 〔 2〕點電荷的場強(qiáng)： E=kQ/ r 2。僅適用于真空中的點電荷 〔 3〕勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)： E=U/d。

6、 4、電場線：描述場強(qiáng)的大小和方向。 場強(qiáng)方向：某點場強(qiáng)方向即該點切線方向； 場強(qiáng)大?。河秒妶鼍€的疏密度表示 比較幾種常見電場的電場線： 正點電荷電場 負(fù)點電荷電場 等量同種電荷電場 勻強(qiáng)電場 等量異種電荷 電場線的方向與電荷所受電場力方向共線，但不一定是電荷的運動方向。 5、電場力與受力分析結(jié)合 在電場中帶電體還可能受到多種外力， 電場力是一種基本形式的力， 分析時一定要遵循受力 分析的一般思維程序。 【二】高考要點精析

7、 解析 ：元電荷是指與質(zhì)子帶電量或電子帶電量絕對值相等的電荷量，不是質(zhì)子也不是電子， 故 A 選項錯； 點電荷是一種理想化模型， 實際帶電體的大小遠(yuǎn)小于帶電體之間的距離時， 帶 電體的形狀和大小對于作用力的影響可忽略不計，這樣的帶電體就可視為點電荷，所以 B 項不對；摩擦起電的實質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移， 并不是創(chuàng)造了電荷， 故 C項不對； 選項 D 準(zhǔn)確表述 了庫侖定律的適用條件，所以 D正確。 答案： D ☆考點精煉

8、 1、以下關(guān)于電荷量的說法哪些是正確的選項是〔〕 A、物體所帶的電荷量可以為任意實數(shù) B、物體所帶的電荷量只能是某些值 C、物體帶正電荷 1.6 10-9 C，這是因為失去了 1.0 1010 個電子 D、物體帶電量的最小值是 1.6 10-19 C 〔二〕庫侖定律的直接應(yīng)用 ☆考點點撥 庫侖定律描述了真空中兩靜止的點電荷之間的相互作用力所遵循的規(guī)律，公式 F= kq1q2 2 。 r 2 點電荷是無大小、 無形狀且有電荷量的一個理想化模型。 在實際問

9、題中， 只有當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大的多， 以至于帶電體的形狀和大小對相互作用的影響可以忽略不計 時，帶電體才可以視為點電荷。 【例 2】真空中兩個相同的帶等量異種電荷的小球 A 和 B〔 A、 B可看成點電荷〕分別固定在兩處，兩球間庫侖力是 F，用一個不帶電的小球 C，先和 A 球接觸，再和 B 球接觸，然后移 去 C，那么 A、 B間的庫侖力變?yōu)?F 的幾倍？假設(shè)再使 A、B 間的距離增大一倍，那么它們之間的庫侖力又為多少？ ☆考點精煉

10、 2、電荷量分別為 q1、 q2 的兩個點電荷，相距 r 時相互作用力為 F，那么〔〕A、如果 q1、 q2 恒定，當(dāng)距離變?yōu)?r /2 時，作用力將變?yōu)?2F B、如果其中一個電荷的電荷量不變，而另一個電荷的電荷量和它們之間的距離都減半時， 作用力變?yōu)?2F C、如果它們的電荷量和距離都加倍，那么作用力不變 D、如果它們的電荷都加倍，距離變?yōu)? 時，作用力變?yōu)? 8F 1 r 2 第二課時 〔三〕一條直線上的電荷平衡問題 ☆考點點撥 如果三個點電荷處于一條直線上同時處于平衡狀態(tài)， 那么每一個電荷所受合外力均為零

11、，時可以對每個電荷分別進(jìn)行受力分析， 由平衡條件求解。 如果其中兩個電荷是固定的，只需對第三個電荷列平衡方程。要注意判斷相鄰電荷的正負(fù)。  此 那么 【例  3】固定的兩個帶正電的點電荷  q1、q2 ，電荷之比為  1： 4，相距為  d，引入第三個點電 荷 q3，要使  q3 能處于平衡狀態(tài)，對  q3 的位置、正負(fù)、電荷量都有何要求？

12、 ☆考點精煉 3、有 A、 B兩個帶電小球，電荷分別為 +Q和+9Q，相距 0.4m，如果引入第三個小球 C，正好 使三個小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)， 那么 C小球應(yīng)帶電， 應(yīng)放在離 A 球多遠(yuǎn)處？且 C球所帶電荷量 為多少？ 〔四〕庫侖定律在力學(xué)問題中的綜合應(yīng)用 ☆考點點撥 庫侖定律給出了真空中兩靜止的點電荷之間的相互作用力。 在歷年高考試題中， 常常是與力 學(xué)知識聯(lián)系起來考查帶電體的運動問題。 解答這一類題目的關(guān)鍵還是在力學(xué)上， 只要在對物 體進(jìn)行受力分析時， 注意對帶電體所受的庫侖力分析， 再應(yīng)用力學(xué)相關(guān)知識

13、即可求解。 必須 注意的是：當(dāng)帶電體運動過程中與其它導(dǎo)體有接觸時，有可能所帶電量要發(fā)生變化。 ☆考點精煉 4、如圖，在光滑絕緣水平面上有三個質(zhì)量都是 的相同小球，彼此間的距離都是 l ， 、 m A B 電荷量都是 +q。給 C一個外力 F，使三個小球保持相對靜止共同加速運動。求： C球的帶電 性和電荷量；外力 F 的大小。 〔五〕電場強(qiáng)度的分析與計

14、算 ☆考點點撥 電場強(qiáng)度的計算有以下幾種方法： 〔 1〕定義式： E=F/q 適用于任何電場， E 與 F、q 無關(guān)， E的方向規(guī)定為正電荷受到的電場力的方向。 〔 2〕真空中點電荷的場強(qiáng)： E=kQ/ r 2。 〔 3〕勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)： E=U/d。 當(dāng)某一區(qū)域的電場由幾個電場疊加而產(chǎn)生的時候， 電場中某點的場強(qiáng)等于各個電場單獨在該點的場強(qiáng)的矢量和，遵循平行四邊形定那么。

15、 〔2〕電子在點所受的電場力 F=qEC=0.8 10-20 N。因為電子帶負(fù)電，所以 F方向與 EC方向相 反。 ☆考點精煉 5、圖中邊長為 a 的正三角形 ABC的三個頂點分別固定三個點電荷 +q、 +q、 - q，求該三角形中心 O點處的場強(qiáng)大小和方向。 第三課時 〔六〕電場線 ☆考點點撥 要牢記以下 6 種常見的電場的電場線： ①電場線上某點的切線方向為該點的場強(qiáng)方向，電場線的疏密表

16、示場強(qiáng)的大小。 ②電場線互不相交。 【例 6】如下圖， 在等量異種點電荷的電場中， 將一個正的試探電荷由 A 點沿直線移到 O點，再沿直線由 O點移到 c 點。在該過程中， 試探電荷所受的電場力大小和方向如何改變？電場 力所做的功又如何改變？ c 解：根據(jù)電場線的分布可知：電場力一直減小而方向不變； 從 a 到 O電場力做正功，從 O到 c 電場力不做功。 ☆考點精煉 6、如下圖是電場中的一條電場線，關(guān)于該電場線，有以下說法，其中 正確的選項是〔〕 A、它可能是勻強(qiáng)電場中的電場線，也可能是點電荷周圍的電場線B、由 A 到 C，場強(qiáng)可能逐漸

17、變大，也可能逐漸變小  + － a O C、一正電荷僅在電場力作用下由 A 向 C 運動，其加速度一定變大 D、一負(fù)電荷僅在電場力作用下由 A 向 C 運動，其加速度一定減小 〔七〕電場中的力學(xué)問題 ☆考點點撥 在歷年高考試題中， 常常是電場知識與力學(xué)知識聯(lián)系起來考查。 解答這一類題目的關(guān)鍵還是 在力學(xué)上， 只要在對物體進(jìn)行受力分析時， 注意分析帶電體所受的電場力， 再應(yīng)用力學(xué)相關(guān)知識即可求解。

18、 ☆考點精煉 7、如下圖，在勻強(qiáng)電場中，有一質(zhì)量為 m，電量為 q 的小球從 A 點由靜止釋放，運動軌跡 為一直線，該直線與豎直方向的夾角為 ，那么勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為〔〕 A、唯一值， mg tan / q B、最大值， mg tan / q C、最小值， mg sin / q D、最大值， mg / q 【三】考點落實訓(xùn)練 1、電場強(qiáng)度 E 的定義式為

19、 E=F/ q，根據(jù)此式，以下說法中正確的選項是〔〕 ①此式只適用于點電荷產(chǎn)生的電場②式中 q 是放入電場中的點電荷的電荷量， F 是該點電荷 在電場中某點受到的電場力， E 是該點的電場強(qiáng)度③式中 q 是產(chǎn)生電場的點電荷的電荷量， F 是放在電場中的點電荷受到的電場力， E 是電場強(qiáng)度④在庫侖定律的表達(dá)式 F=kq1q2/ r 2 中， 2 2 看作是點電荷 2 產(chǎn)生的電場在點電荷 1 1 2 看作 可以把 kq / r q q 處的場強(qiáng)大小，也可以把 kq / r 是點電荷 q1 產(chǎn)生的電

20、場在點電荷 q2 處的場強(qiáng)大小 A、只有①② B、只有①③ C、只有②④ D、只有③④ 2、一個檢驗電荷 q 在電場中某點受到的電場力為 F，以及這點的電場強(qiáng)度為 E，圖中能正確 反映 q、 E、 F 三者關(guān)系的是〔〕 3、如下圖，一電子沿等量異種電荷的中垂線由 A→ O→ B勻速飛過，電子重力不計，那么電 子所受另一個力的大小和方向變化情況是〔〕 A、先變大后變小

21、，方向水平向左 B、先變大后變小，方向水平向右 C、先變小后變大，方向水平向左 D、先變小后變大，方向水平向右 4、如下圖，帶箭頭的線段表示某一電場中的電場線的分布情況、 一帶電粒子在電場中運動的軌跡如圖中虛線所示、假設(shè)不考慮其他力，那么以下判斷中正確的選項是〔〕 A、假設(shè)粒子是從 A 運動到 B，那么粒子帶正電；假設(shè)粒子是從 B運動 到 A，那么粒子帶負(fù)電 B、不論粒子是從 A運動到 B，還是從 B運動到 A，粒子必帶負(fù)電 C、假設(shè)粒子是從 B運動到 A，那么其加速度減小 D、假設(shè)粒子是從 B運動到 A，那么其速度減小

22、 6、在圖所示的豎直向下的勻強(qiáng)電場中，用絕緣的細(xì)線拴住的帶電 小球在豎直平面內(nèi)繞懸點 O做圓周運動， 以下說法正確的選項是 〔〕 ①帶電小球有可能做勻速率圓周運動②帶電小球有可能做變速率圓周運動③帶電小球通過最高點時，細(xì)線拉力一定最?、軒щ娦∏蛲ㄟ^最低點時，細(xì)線拉力有可能最小 A、② B、①② C、①②③ D、①②④ 7、質(zhì)量為 m的帶正電小球 A 懸掛在絕緣細(xì)線上，且處在場強(qiáng)為 E 的勻強(qiáng)電場中，當(dāng)小球 A 靜止時，細(xì)線與豎直方向成 30角，此電場方向

23、恰使小球受到的電場力最小，那么小球所 〔〕 A、 3mg B、 3mg C、 2mg D、 mg 3E E E 2E 12、已經(jīng)證實，質(zhì)子、中子都是由上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電為 2 e ， 3 下夸克帶電為 1 e ， e 為電子所帶電量的大小，如果質(zhì)子是由三個夸克組成的，且

24、各個夸 3 克之間的距離都為 l , l 1.5 10 15 m , 試計算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個夸克之間的靜電力 〔庫侖力〕。 考點落實訓(xùn)練參考答案 1、 C2、 D 3、 B 根據(jù)電場線分布和平衡條件判斷、 4、 BC 5、 C 利用等效場處理、 6、 D 7、 D 依題意做出帶正電小球 A的受力圖，電場力最小時，電場力方向應(yīng)與絕緣細(xì)線垂直， qE=mgsin30 ，從而得出結(jié)論、 8、 C 9、 1∶ 16；0 恒謙 www.heng＃ qia.co 恒謙教育﹡資源庫 www.﹡ heng﹡ qian. ﹡com