2014屆物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案-電場的力的質(zhì).doc

南京化學(xué)工業(yè)園區(qū)史獻(xiàn)計工作室制作 2014屆高中物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案靜電場 第 4 頁 共 4 頁 電場的力的性質(zhì) 一考點整理 基本概念 1物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：原子是由帶正電的 和帶負(fù)電的 構(gòu)成，原子核的正電荷數(shù)與電子的負(fù)電荷數(shù) ；金屬中離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動，這種電子叫做 2點電荷、元電荷：把最小的電荷量叫做元電荷，用e表示，e = C，所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的 倍本身的線度比相互之間的距離小得多的帶電體叫做點電荷，點電荷是理想化模型3電荷守恒定律：電荷既不能 ，也不能 ，只能從物體的一部分 到另一部分，或者從一個物體 到另一個物體，在轉(zhuǎn)移的過程中電荷的總量保持 4起電方法： 起電、 起電、 起電物體帶電實質(zhì)是物體帶電的實質(zhì)是得失 5庫侖定律：真空中兩個 點電荷之間的相互作用力與它們的電荷量的乘積成 ，與它們的距離的平方成 作用力的方向在它們的 上用公式F = 表示，式中k = 9.0109 ，叫靜電力常量庫侖定律的適用條件是 中的 電荷6靜電場：存在于電荷周圍，能 電荷間相互作用的一種特殊物質(zhì)；電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有 7電場強度：放入電場中某點的電荷受到的電場力F與它的電荷量q的 叫做電場中該點的電場強度，它反映電場的 定義式：E = ；單位：N/C或V/m； 點電荷形成電場中某點的電場強度：真空中點電荷形成的電場：E = 方向：規(guī)定 電荷在電場中某點所受電場力的方向為該點的電場強度方向 疊加：電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的 和1場強的公式三個公式 8電場線：為了形象地描述電場中各點電場強度的強弱及方向，在電場中畫出一些曲線，曲線上每一點的 方向都跟該點的電場強度方向一致，曲線的疏密表示電場的 電場線的基本特點： 不閉合：電場線起始于 （或無窮遠(yuǎn)），終止于 處（或負(fù)電荷）； 不相交：在電場中兩條電場線不相交； 在同一電場中，電場線的密的地方場強 ；疏的地方電場強度 ； 電場線上某點的切線方向表示該點的 方向； 沿電場線方向電勢 ； 電場線和等勢面 常見電場的電場線分布圖：孤立點電荷的電場等量異種點電荷等量同種點電荷點電荷與金屬板 二思考與練習(xí) 思維啟動 1關(guān)于元電荷的下列說法中正確的是 （ ）A元電荷實質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身 B所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍C元電荷的值通常取e = 1.601019 C D電荷量e數(shù)值最早由美國科學(xué)家密立根通過實驗測得的2如圖所示，兩個質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b，殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，將它們分別固定于絕緣支座上，兩球心間的距離為l，為球半徑的3倍若使它們帶上等量異種電荷，兩球電量的絕對值均為Q，那么，a、b兩球之間的萬有引力F引、庫侖力F庫分別為 （ ）AF引 = Gm2/l2，F(xiàn)庫 = kQ2/l2 BF引 Gm2/l2，F(xiàn)庫 kQ2/l2CF引 Gm2/l2，F(xiàn)庫 = kQ2/l2 DF引 = Gm2/l2，F(xiàn)庫 kQ2/l23下列說法中正確的是 （ ）A由E = F/q知，電場中某點的電場強度與檢驗電荷在該點所受的電場力成正比B電場中某點的電場強度等于F/q，但與檢驗電荷的受力大小及帶電量無關(guān)C電場中某點的電場強度方向即檢驗電荷在該點的受力方向D公式E = F/q和E = kQ/r2 對于任何靜電場都是適用的4如圖所示為電場中的一條電場線，在該電場線上有a、b兩點，用Ea、Eb分別表示兩點電場強度的大小，則 （ ）Aa、b兩點的場強方向相同 B因為電場線由a指向b，所以Ea EbC因為電場線是直線，所以Ea = Eb D Ea、Eb的大小關(guān)系不能確定 三考點分類探討 典型問題 考點1電場強度的理解與應(yīng)用【例1】如圖所示，在某一點電荷Q產(chǎn)生的電場中，有a、b兩點，其中a點的場強大小為Ea，方向與ab連線成30角；b點的場強大小為Eb，方向與ab連線成60角則關(guān)于a、b兩點場強大小及電勢高低，下列說法中正確的是 （ ）AEa = 3Eb，a bCEa = 2Eb，a b DEb = 2Ea，a 2）兩小球突然失去各自所帶電荷后開始擺動，最大速度分別為vA和vB，最大動能分別為EkA和EkB，則 （ ）AmA一定小于mB BqA一定大于qBCvA一定大于vB DEkA一定大于EkB【變式跟蹤5】如圖所示，在光滑絕緣水平面上放置三個電荷量均為q（q 0）的相同小球，小球之間用勁度系數(shù)均為k0的輕質(zhì)彈簧絕緣連接當(dāng)三個小球處在靜止?fàn)顟B(tài)時，每根彈簧長度為l，已知靜電力常量為k，若不考慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長為 （ ）Al + Bl Cl Dl 四考題再練 高考試題 ABCD1【2013江蘇卷】下列選項中的各 1/4圓環(huán)大小相同，所帶電荷量已在圖中標(biāo)出，且電荷均勻分布，各 1/4 圓環(huán)間彼此絕緣坐標(biāo)原點O處電場強度最大的是 （ ）【預(yù)測1】如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點，O點為半圓弧的圓心，MOP = 60電荷量相等、符號相反的兩個點電荷分別置于M、N兩點，這時O點電場強度的大小為E1；若將N點處的點電荷移至P點，則O點的場強大小變?yōu)镋2，E1與E2之比為 （ ）A12 B21 C2 D42【2013江蘇卷】將一電荷量為 +Q的小球放在不帶電的金屬球附近，所形成的電場線分布如圖所示，金屬球表面的電勢處處相等a、b為電場中的兩點，則 （ ）Aa點的電場強度比b點的大Ba點的電勢比b點的高C檢驗電荷 q 在a點的電勢能比在b點的大D將檢驗電荷 q從a點移到b點的過程中，電場力做負(fù)功【預(yù)測2】如圖所示，實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運動軌跡粒子先經(jīng)過M點，再經(jīng)過N點可以判定 （ ）A粒子在M點受到的電場力大于在N點受到的電場力 BM點的電勢高于N點的電勢C粒子帶正電 D粒子在M點的動能大于在N點的動能 五課堂演練 自我提升 1三個相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上，各球之間的距離遠(yuǎn)大于小球的直徑球1的帶電荷量為q，球2的帶電荷量為nq，球3不帶電且離球1和球2很遠(yuǎn)，此時球1、2之間作用力的大小為F現(xiàn)使球3先與球2接觸，再與球1接觸，然后將球3移至遠(yuǎn)處，此時球1、2之間作用力的大小仍為F，方向不變由此可知 （ ）An = 3 Bn = 4 Cn = 5 Dn = 62如圖所示，光滑絕緣水平面上有三個帶電小球a、b、c（均可視為點電荷），三球沿一條直線擺放，僅在它們之間的靜電力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，則以下判斷正確的是 （ ）Aa對b的靜電力一定是引力 Ba對b的靜電力可能是斥力Ca的電荷量可能比b的少 Da的電荷量一定比b的多3如圖所示，將兩個擺長均為l的單擺懸于O點，擺球質(zhì)量均為m，帶電荷量均為q（q 0）將另一個帶電荷量也為q（q 0）的小球從O點正下方較遠(yuǎn)處緩慢移向O點，當(dāng)三個帶電小球分別處于等邊三角形abc的三個頂點上時，擺線的夾角恰好為120，則此時擺線上的拉力大小等于 （ ）Amg Bmg C2kq2/l2 Dkq2/l24如圖所示為兩個點電荷在真空中所產(chǎn)生電場的電場線（方向未標(biāo)出）圖中C點為兩點電荷連線的中點，MN為兩點電荷連線的中垂線，D為中垂線上的一點，電場線的分布關(guān)于MN左右對稱，則下列說法中正確的是 （ ）A這兩點電荷一定是等量異種電荷 B這兩點電荷一定是等量同種電荷CD、C兩點的電場強度一定相等 DC點的電場強度比D點的電場強度小5有一個負(fù)點電荷只受電場力的作用，從電場中的a點由靜止釋放，在它沿直線運動到b點的過程中，動能Ek隨位移x變化的關(guān)系圖象如圖所示，則能與圖線相對應(yīng)的電場的電場線分布圖是下圖中的 （ ）6如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球用細(xì)線系住，線的一端固定在O點若在空間加上勻強電場，平衡時線與豎直方向成60角則電場強度的最小值為 （ ）A B C D7如圖所示，一根長L = 1.5 m的光滑絕緣細(xì)直桿MN，豎直固定在場強為E = 1.0105 N/C、與水平方向成 = 30角的傾斜向上的勻強電場中，桿的下端M固定一個帶電小球A，電荷量Q = +4.5106C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，電荷量q = +1.0106C，質(zhì)量m = 1.0102 kg. 現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運動（靜電力常量k = 9.0109 Nm2/C2，取g = 10 m/s2）求： 小球B開始運動時的加速度為多大？ 小球B的速度最大時，距M端的高度h1為多大？參考答案： 一考點整理 基本概念 1原子核 電子 相等 自由電子21.601019 整數(shù)3創(chuàng)生 消失 轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移 不變4摩擦 感應(yīng) 接觸 電子5靜止 正比 反比 連線 kq1q2/r2 Nm2/C2 真空 點6傳遞 力的作用7比值 強弱 F/q kQ/r2 正 矢量8切線 強弱 正電荷 無窮遠(yuǎn) 大 小 場強 降低 垂直 二思考與練習(xí) 思維啟動 1BCD；元電荷只是一個電荷量單位，沒有正、負(fù)，不是物質(zhì)，電子、質(zhì)子是實實在在的粒子，不是元電荷，其帶電荷量為一個元電荷，A錯誤；實驗得出，所有帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍，這就是說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量，B正確；電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根測得的，D正確2D；萬有引力定律適用于兩個可看成質(zhì)點的物體，雖然兩球心間的距離l只有半徑的3倍，但由于殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，兩球殼可看做質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點因此，可以應(yīng)用萬有引力定律對于a、b兩帶電球殼，由于兩球心間的距離l只有半徑的3倍，不能看成點電荷，不滿足庫侖定律的適用條件，故D正確3B；E = F/q只是電場強度的定義式，不能由此得出電場中某點的場強與檢驗電荷在該點所受的電場力成正比、與電荷量成反比，因為電場中某點的電場強度只與電場本身的性質(zhì)有關(guān)，與檢驗電荷的電量及受力無關(guān)，A錯，B對；電場中某點的電場強度方向為正電荷在該點的受力方向，C錯；公式E = F/q對于任何靜電場都是適用的，E = kQ/r2只適用于點電荷的電場，D錯4AD；電場線上某點的切線方向表示該點電場強度的方向，本題中的電場線是直線，因此a、b兩點的電場強度方向相同；電場線的疏密表示電場強度的大小，一條電場線不能確定a、b兩點的電場強度的大小關(guān)系 三考點分類探討 典型問題 例1 B；通過作圖找出點電荷Q的位置，并設(shè)a、b間距為2l，則a、b兩點距點電荷的距離分別為l和l，如圖所示；根據(jù)點電荷周圍的場強公式E = kQ/r2 1/r2，及ra = l和rb = l，可知EaEb = 13，即Eb = 3Ea；根據(jù)電場線的方向可知場源電荷是負(fù)電荷，又因為越靠近場源負(fù)電荷電勢越低，所以a b；綜上可知，選項B正確變式1 A；若1/4圓AB帶電荷量為q，弧AB在圓心處場強為E，方向由O指向弧CD中點，若1/4圓CD帶電荷量為 q，弧CD在圓心處的場強也是E，且方向與獨1/4 圓AB在圓心處場強相同；同理，1/4圓BC、AD在圓心處的場強也是E，方向由O指向弧AD中點合成各場強可得，圓心O處的場強大小為2E，方向由O指向D，因此A正確例2 C；分別對兩小球進(jìn)行受力分析，如圖所示，由平衡條件得F - Tsin1 = 0；Tcos1 - m1g = 0，所以tan1 = F/m1g = kq1q2/m1gr2；同理tan2 = F/m2g = kq1q2/m2gr2因為1 = 2，所以m1 = m2變式2 C；要使三個電荷均處于平衡狀態(tài)，必須滿足“兩同夾異”“兩大夾小”的原則，所以選項C正確例3 AC；等量異種點電荷電場分布如圖，P點電場強度沿x軸正向，在N點放一負(fù)電荷可以使P點合場強為零；由P到N移動試探電荷 +q，電勢能增加，答案為AC變式3 BD；兩個點電荷之間的連線上場強不為零，A選項錯誤；負(fù)試探電荷從a點向b點移動的過程中，電場力方向向右，電場力一直做負(fù)功，電勢能增大，C選項錯誤，D選項正確；從a點到b點的過程中，電場強度先變小后變大，故電場力先減小后增大，B選項正確例4 C；由庫侖定律F = kq1q2/r2和電場強度的定義式E = F/q知點電荷在某點產(chǎn)生電場的電場強度E = kQ/r2，電場強度大小與該點到場源電荷的距離的二次方成反比，則EAEB = rB2rA2 = 91，選項C正確變式4 C；本題考查電場的疊加因為電勢是標(biāo)量，并在題中的四個電場中具有對稱性，故四個電場中a、b兩點的電勢都是相等的；而電場強度則是矢量，所以A圖中點電荷的電場對稱點的電場強度大小相等方向相反；B圖中疊加后a點斜向右上方，b點斜向右下方；C圖中疊加后都是水平向右；D圖中疊加后a點向上，b點向下，因此只有選項C正確例5 ACD；當(dāng)兩小球平衡時tan = F/mg，1 2，則mA 2，則vA vB，EkAEkB，ACD正確變式5 C；從左往右數(shù)，第三個小球受三個力的作用，它們的關(guān)系是k0x = k + k，得x = ；l0 = l-x = l 四考題再練 高考試題 1B；設(shè)每個1/4圓環(huán)產(chǎn)生的電場的場強大小為E，則圖A產(chǎn)生的電場的場強如圖甲所示；圖B中兩個1/4 圓環(huán)各自產(chǎn)生的電場如圖乙所示，合場強的大小為E；圖C中第一、三象限產(chǎn)生的電場的場強大小相等，方向相反，合場強為0，整個3/4圓環(huán)產(chǎn)生的電場就相當(dāng)于第二象限的 1/4圓環(huán)產(chǎn)生的電場，如圖丙所示； 圖D中產(chǎn)生的電場的合場強為零，故選項B正確預(yù)測1 B；因為兩個點電荷的電荷量相等，符號相反，設(shè)一個點電荷產(chǎn)生的電場強度大小為E，則在M、N兩點時電場強度方向是相同的，故有E1 = 2E，將N點的點電荷移到P點后，通過假設(shè)其中一個點電荷為正電荷，作電場強度的矢量圖，可知兩個電場強度的方向夾角為120，故由平行四邊形定則可得，其合電場強度的大小E2 = E，所以 E1/E2 = 2E/E = 2/1，所以正確答案為B2ABD；在電場中電場線越密的地方電場越強，故選項A正確；電場線總是指向電勢降低的方向，故選項B正確；在電場中移動電荷時，負(fù)電荷順著電場線移動時，電場力做負(fù)功，電勢能增加，故選項C錯誤，選項D正確預(yù)測2 BC；電場線的疏密表示場強的大小，電場線越密集，場強越大M點所在區(qū)域電場線比N點所在區(qū)域電場線疏，所以M點的場強小，粒子在M點受到的電場力小故A錯誤沿電場線方向，電勢逐漸降低從總的趨勢看，電場線的方向是從M到N的，所以M點的電勢高于N點的電勢故B正確；如圖所示，用“速度線與力線”的方法，在粒子運動的始點M作上述的兩條線，顯然電場力的方向與電場線的方向基本一致，所以粒子帶正電，C正確；“速度線與力線”夾角為銳角，所以電場力做正功粒子的電勢能減小，由能量守恒知其動能增加故D錯誤五課堂演練 自我提升 1D；根據(jù)庫侖定律知原來1、2兩球的作用力為F = kqnq/r2，后來球3與球2接觸后q2