2018-2019高中物理 第1章 從富蘭克林到庫侖 1.3 物質(zhì)的又一種形態(tài)學(xué)案 滬科版選修1-1

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1、13物質(zhì)的又一種形態(tài)1(3分)在絕緣光滑水平面上，相隔一定距離有兩個帶同種電荷的小球，同時由靜止釋放，則兩小球的加速度和速度大小隨時間變化的情況是()A速度變大，加速度變大B速度變小，加速度變小C速度變大，加速度變小D速度變小，加速度變大【解析】根據(jù)庫侖定律知，同種電荷的小球由靜止釋放后，由于互相排斥，兩球間的距離增大，排斥力減小，根據(jù)牛頓第二定律知加速度減小，但兩球運(yùn)動方向與排斥力同向，應(yīng)做加速運(yùn)動，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯誤【答案】C2(3分)如圖131所示，A、B兩點(diǎn)分別固定著電荷量為Q和Q的點(diǎn)電荷，A、B、C、D四點(diǎn)在同一直線上，且ACCDDB.現(xiàn)將一帶正電的電荷從C點(diǎn)沿直線移到D點(diǎn)

2、，則庫侖力對試探電荷()圖131A一直做正功B一直做負(fù)功C先做正功再做負(fù)功 D先做負(fù)功再做正功【解析】由于A帶正電，B帶負(fù)電，正電荷從C運(yùn)動到D的過程中受力始終向右，所以庫侖力一直對電荷做正功，故A正確【答案】A3(4分)(多選)要使真空中的兩個點(diǎn)電荷間的庫侖力增大到原來的4倍，下列方法可行的是()A每個點(diǎn)電荷的帶電荷量都增大到原來的2倍，點(diǎn)電荷間的距離不變B保持點(diǎn)電荷的帶電荷量不變，使兩個點(diǎn)電荷間的距離增大到原來的2倍C使一個點(diǎn)電荷的帶電荷量加1倍，另一個點(diǎn)電荷帶電荷量保持不變，同時使兩點(diǎn)電荷間的距離減小為原來的D保持點(diǎn)電荷的帶電荷量不變，將兩點(diǎn)電荷間的距離減小為原來的【解析】據(jù)庫侖定律Fk

3、知FA4F，A項(xiàng)正確；FB，B項(xiàng)錯誤；FC8F；C項(xiàng)錯誤FD4F，D項(xiàng)正確【答案】AD課標(biāo)導(dǎo)思1.認(rèn)識電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，電場具有力的性質(zhì). 2.理解電場強(qiáng)度的概念，會用電場強(qiáng)度描述電場的強(qiáng)弱和方向，并會利用EF/q進(jìn)行有關(guān)計(jì)算(重點(diǎn))3.認(rèn)識電場線，會用電場線來定性描述電場的強(qiáng)弱和方向(難點(diǎn))4.理解勻強(qiáng)電場.一、什么是電場1電場的產(chǎn)生：電荷周圍存在著一種物質(zhì)，叫做電場電荷之間是通過電場發(fā)生相互作用的2性質(zhì)：電場的基本性質(zhì)是對放入場中的電荷有力的作用3電場力：電場對電荷的作用力叫做電場力4物質(zhì)性：電場和磁場一樣，都是物質(zhì)的一種形態(tài)二、電場的形象化描述1電場線：在電場中畫出一條條

4、曲線，并規(guī)定電場線從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷；電場線上某點(diǎn)的切線方向表示正電荷在該點(diǎn)的受力方向；電場線的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱2意義：為了形象地描述電場而人為引入的三、電場的定量表示1電場強(qiáng)度(1)定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷所受電場力F跟它的電荷量q的比值叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)(2)定義式：E.(3)單位：在國際單位制中其單位是N/C，也可寫成V/m.(4)方向：電場強(qiáng)度是矢量，人們規(guī)定電場強(qiáng)度的方向跟放在該點(diǎn)的正電荷所受電場力方向相同2勻強(qiáng)電場(1)定義：如果空間某個區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個區(qū)域內(nèi)的電場叫做勻強(qiáng)電場(2)電場線特點(diǎn)：勻強(qiáng)電場的電場線可以用一組等間距的平行

5、直線來表示根據(jù)電場強(qiáng)度的定義及庫侖定律推導(dǎo)點(diǎn)電荷周圍電場強(qiáng)度的計(jì)算公式提示：設(shè)距點(diǎn)電荷Q為r處，場強(qiáng)為E，在r處放一電荷q，q受到Q的電場給它的力，且F，所以E，即距點(diǎn)電荷Q為r處，電場強(qiáng)度E.一、對電場強(qiáng)度的理解電場強(qiáng)度是描述電場的力的性質(zhì)的物理量1E是電場強(qiáng)度的定義式，適用于任何情況雖然E，但E與F和q都無關(guān)，電場強(qiáng)度是由電場本身決定的量電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)是確定的，其大小、方向只與建立電場的本身(或場源電荷)有關(guān)，而與放入的試探電荷無關(guān)2Ek是點(diǎn)電荷所形成的電場的決定式E由場源電荷Q和試探電荷到場源電荷的距離決定，與是否放入試探電荷無關(guān)【特別提醒】電場強(qiáng)度是矢量，當(dāng)空間的電場是由幾個電荷共同

6、產(chǎn)生時，某點(diǎn)的場強(qiáng)應(yīng)是每個點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時在該點(diǎn)場強(qiáng)的矢量和.二、對電場線的理解1電場線是為了形象地描述電場而假想的，實(shí)際并不存在，因此電場線是一種理想化的模型2電場線始于正電荷，止于負(fù)電荷在正電荷形成的電場中，電場線起于正電荷，延伸到無窮遠(yuǎn)處；在負(fù)電荷形成的電場中，電場線起于無窮遠(yuǎn)處，止于負(fù)電荷3電場線分布的疏密反映了電場的強(qiáng)弱表示場強(qiáng)的大小相對而言，電場線越密的區(qū)域，電場強(qiáng)度就越大4電場線上任意一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)場強(qiáng)方向一致5電場線在電場中不相交，不中斷【深化探究】電場線是電荷的運(yùn)動軌跡嗎？提示：電場線是為了形象地描述電場而引入的假想線，規(guī)定電場線上每點(diǎn)的場強(qiáng)方向沿該點(diǎn)的切線方向，也就是

7、正電荷在該點(diǎn)受電場力產(chǎn)生的加速度的方向(負(fù)電荷受力方向相反).運(yùn)動軌跡是帶電粒子在電場中實(shí)際通過的軌跡，徑跡上每點(diǎn)的切線方向?yàn)閹щ娏Ｗ釉谠擖c(diǎn)的速度方向.結(jié)合力學(xué)知識我們知道.只有當(dāng)電場線是直線，而帶電粒子又只受電場力作用由靜止開始或初速度沿電場線方向運(yùn)動時軌跡才有可能與電場線重合.6幾種常見電場的電場線分布及特點(diǎn).電場電場線圖樣簡要描述電場特點(diǎn)正點(diǎn)電荷發(fā)散狀直線離點(diǎn)電荷近處電場強(qiáng)度大，方向背離正點(diǎn)電荷負(fù)點(diǎn)電荷會聚狀直線離點(diǎn)電荷近處電場強(qiáng)度大，方向指向負(fù)點(diǎn)電荷等量同種電荷相斥狀曲線兩點(diǎn)電荷連線上：中點(diǎn)場強(qiáng)最小(為零)，靠近電荷變大；兩點(diǎn)電荷連線的中垂線：中點(diǎn)場強(qiáng)最小(為零)，向外移動先變大后變小

8、等量異種電荷相吸狀曲線兩點(diǎn)電荷連線上：中點(diǎn)場強(qiáng)最小，靠近電荷變大兩點(diǎn)電荷連線的中垂線：中點(diǎn)場強(qiáng)最大，向外移動逐漸變小勻強(qiáng)電場(二平行板正對，中間部分為勻強(qiáng)電場)平行的、等間距的、同向的直線大小相等，方向相同點(diǎn)電荷與帶電極板上部為發(fā)散狀曲線下部為相吸狀曲線離點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)場強(qiáng)越小【特別提醒】沒有畫出電場線的地方不一定沒有電場.只有在同一幅電場線圖中，才能根據(jù)電場線的疏密比較電場的強(qiáng)弱.一、電場強(qiáng)度的計(jì)算在真空中O點(diǎn)放一個點(diǎn)電荷Q1.0109 C，直線MN通過O點(diǎn)，OM的距離r30 cm，M點(diǎn)放一個試探點(diǎn)電荷q1.01010 C，如圖132所示，求： 【導(dǎo)學(xué)號：17592011】圖132(1)q在M點(diǎn)

9、受到的作用力(2)M點(diǎn)的場強(qiáng)(3)拿走q后M點(diǎn)的場強(qiáng)(4)M、N兩點(diǎn)的場強(qiáng)哪點(diǎn)大？(5)如果把Q換成1.0109 C的點(diǎn)電荷，情況又如何？【導(dǎo)析】電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)由電場本身決定，與該點(diǎn)所放電荷無關(guān)，但是可以利用E來量度電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)【解析】(1)q在M點(diǎn)受到的電場力由庫侖定律可得Fk9.0109 N1.0108 N(2)M點(diǎn)的場強(qiáng)E N/C100 N/C，方向由M指向N.(3)拿走q后M點(diǎn)的場強(qiáng)不變，場強(qiáng)與試探電荷q無關(guān)(4)由Ek可知，離場源電荷Q越遠(yuǎn)，E越小，由于rOMEN，(5)若把Q換成1.0109 C的點(diǎn)電荷，各處的場強(qiáng)大小不變，但方向與原來相反【答案】見解析E的應(yīng)用此題重點(diǎn)考查了

10、對電場強(qiáng)度概念的理解，試探電荷q只是用來量度電場中某點(diǎn)場強(qiáng)大小的，電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)由電場本身性質(zhì)決定，與試探電荷無關(guān)1空間存在電場，在電場中的A點(diǎn)放入電荷量為2109 C的正電荷，電荷受到方向向右、大小為4104 N的電場力，A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為多少，方向向哪？【解析】根據(jù)E，代入數(shù)據(jù)可求A點(diǎn)的電場強(qiáng)度，大小為E N/C2105 N/C，方向?yàn)檎姾墒芰Ψ较颍蛴摇敬鸢浮?105 N/C方向向右二、電場線的應(yīng)用如圖133所示為靜電場的一部分電場線的分布，下列說法正確的是()圖133A這個電場可能是負(fù)點(diǎn)電荷形成的BC點(diǎn)處的場強(qiáng)為零，因?yàn)槟抢餂]有電場線C點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)受到的電場力比在B點(diǎn)受到的電場

11、力大D負(fù)電荷在B點(diǎn)時受到的電場力的方向沿B點(diǎn)切線方向【導(dǎo)析】(1)由電場線的疏密程度可以判斷電場強(qiáng)度的大小(2)電場強(qiáng)度的方向沿電場線在該點(diǎn)的切線方向(3)電荷所受電場力的方向與電荷的電性有關(guān)【解析】負(fù)電荷的電場線是指向負(fù)電荷的直線，故A錯誤；電場線只是形象地描述電場，沒有電場線的地方，場強(qiáng)不一定為零，故B錯誤；電場線的疏密表示電場的強(qiáng)弱，因EAEB，F(xiàn)qE，所以FAFB，故C正確；負(fù)電荷在B點(diǎn)所受電場力的方向與B點(diǎn)的切線方向相反，故D錯誤【答案】C對電場線的理解分析這類題目時，要理解電場線的特點(diǎn)，并能應(yīng)用其特點(diǎn)根據(jù)實(shí)際情況分析判斷2如圖134所示為兩個帶電量相等的點(diǎn)電荷周圍的電場線分布(電場

12、線方向未標(biāo)出)，則() 【導(dǎo)學(xué)號：17592012】圖134AA只能帶正電BA只能帶負(fù)電C若A帶正電，則B肯定是帶負(fù)電的D若A帶正電，則B肯定是帶正電的【解析】圖示的電場線為兩個帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷形成電場的電場線分布，由電場的分布可以判斷C正確、D錯誤；但沒有標(biāo)注電場線的方向，所以不能判斷A、B的電性，A、B錯誤【答案】C1有關(guān)對電場強(qiáng)度的理解，下述正確的是()A由E可知，電場強(qiáng)度E跟放入電荷q所受的電場力成正比B當(dāng)電場中存在試探電荷時，電荷周圍才出現(xiàn)電場這種特殊的物質(zhì)，才存在電場強(qiáng)度C由EkQ/r2可知，在離點(diǎn)電荷很近，r接近于零時，電場強(qiáng)度達(dá)無窮大D電場強(qiáng)度是反映電場本身特性的物理量，

13、與是否存在試探電荷無關(guān)【解析】電場對處于其中的電荷有電場力的作用是電場的基本性質(zhì)，我們?yōu)榱朔从畴妶鼍哂羞@一力的性質(zhì)，引入了物理量電場強(qiáng)度E，E反映了電荷周圍存在的特殊物質(zhì)電場本身的特性，試探電荷的引入僅僅是用來檢驗(yàn)這一特性，因此與試探電荷是否存在無關(guān)，物理學(xué)中的點(diǎn)電荷是一種理想化的模型，對實(shí)際的帶電體在滿足它本身的線度遠(yuǎn)小于問題中所涉及的空間距離時，都可看成是點(diǎn)電荷，但當(dāng)r0時，則不能把電荷看成是點(diǎn)電荷了，即EkQ/r2，在r0時已不適用，由上述可知只有D選項(xiàng)正確【答案】D2在電場中某一點(diǎn)放一試探電荷q，它受到的靜電力為F，則該點(diǎn)的電場強(qiáng)度為E，那么下列說法正確的是()A若移去試探電荷，該點(diǎn)電

14、場強(qiáng)度為0B若該點(diǎn)放一電荷量為2q的試探電荷，則該點(diǎn)的電場強(qiáng)度為2EC若該點(diǎn)放一電荷量為2q的試探電荷，則該點(diǎn)的電場強(qiáng)度為D若該點(diǎn)放一電荷量為2q的試探電荷，則該點(diǎn)的電場強(qiáng)度為E【解析】電場強(qiáng)度是根據(jù)試探電荷受力情況用比值的方法定義的，公式E中，雖然有試探電荷的電荷量q，但更換試探電荷時，F(xiàn)與q的比值不變，電場強(qiáng)度由電場本身決定【答案】D3A、B為帶電荷量分別為Q和Q的兩個等量異種點(diǎn)電荷，c、d為A、B連線上的兩點(diǎn)，且AcBd，如圖135所示，關(guān)于c、d兩點(diǎn)間電場強(qiáng)度的情況是()圖135A由c到d電場強(qiáng)度由大變小B由c到d電場強(qiáng)度由小變大C由c到d電場強(qiáng)度不變D由c到d電場強(qiáng)度先變小后變大【解

15、析】c、d兩點(diǎn)處于A、B兩異種點(diǎn)電荷所形成的疊加場，各點(diǎn)場強(qiáng)可由EAEB表示，但計(jì)算起來較為繁雜，可借助電場線來描繪如圖所示，從電場線分布看，從cd過程中電場線密疏密，因此電場強(qiáng)度先變小后變大【答案】D4如圖所示的各電場中，A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相等的是()【解析】電場強(qiáng)度相等是指大小相等，方向相同A選項(xiàng)中A、B兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相等，方向不同；B選項(xiàng)中A、B兩點(diǎn)場強(qiáng)大小不相等，但方向相同；C選項(xiàng)中兩平行金屬板間電場是勻強(qiáng)電場，故大小、方向相同；D選項(xiàng)中，A、B兩點(diǎn)場強(qiáng)的大小不同，方向相同【答案】C5為了確定電場中P點(diǎn)場強(qiáng)大小，用細(xì)絲線懸掛一個帶負(fù)電的小球去探測，當(dāng)球在P點(diǎn)靜止后，測出懸線與豎直方向夾角為37，如圖136所示，已知P點(diǎn)場強(qiáng)方向是水平方向，小球重力為4.0103 N，帶電荷量為0.01 C，則P點(diǎn)場強(qiáng)大小是多少？ 【導(dǎo)學(xué)號：17592013】圖136【解析】對小球受力分析如圖所示，根據(jù)平衡條件可知：F電mgtan 374.0103 N3.0103 NE0.3 N/C.【答案】0.3 N/C9