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

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(gè)帶同種電荷的小球，同時(shí)由靜止釋放，則兩小球的加速度和速度大小隨時(shí)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(dòng)方向與排斥力同向，應(yīng)做加速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)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)，則庫侖力對(duì)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(dòng)到D的過程中受力始終向右，所以庫侖力一直對(duì)電荷做正功，故A正確【答案】A3(4分)(多選)要使真空中的兩個(gè)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(gè)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(gè)點(diǎn)電荷間的距離增大到原來的2倍C使一個(gè)點(diǎn)電荷的帶電荷量加1倍，另一個(gè)點(diǎn)電荷帶電荷量保持不變，同時(shí)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知FA4F，A項(xiàng)正確；FB，B項(xiàng)錯(cuò)誤；FC8F；C項(xiàng)錯(cuò)誤FD4F，D項(xiàng)正確【答案】AD課標(biāo)導(dǎo)思1.認(rèn)識(shí)電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的，電場(chǎng)具有力的性質(zhì). 2.理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，會(huì)用電場(chǎng)強(qiáng)度描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，并會(huì)利用EF/q進(jìn)行有關(guān)計(jì)算(重點(diǎn))3.認(rèn)識(shí)電場(chǎng)線，會(huì)用電場(chǎng)線來定性描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向(難點(diǎn))4.理解勻強(qiáng)電場(chǎng).一、什么是電場(chǎng)1電場(chǎng)的產(chǎn)生：電荷周圍存在著一種物質(zhì)，叫做電場(chǎng)電荷之間是通過電場(chǎng)發(fā)生相互作用的2性質(zhì)：電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入場(chǎng)中的電荷有力的作用3電場(chǎng)力：電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力叫做電場(chǎng)力4物質(zhì)性：電場(chǎng)和磁場(chǎng)一樣，都是物質(zhì)的一種形態(tài)二、電場(chǎng)的形象化描述1電場(chǎng)線：在電場(chǎng)中畫出一條條曲線，并規(guī)定電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷；電場(chǎng)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(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱2意義：為了形象地描述電場(chǎng)而人為引入的三、電場(chǎng)的定量表示1電場(chǎng)強(qiáng)度(1)定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)(2)定義式：E.(3)單位：在國(guó)際單位制中其單位是N/C，也可寫成V/m.(4)方向：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，人們規(guī)定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟放在該點(diǎn)的正電荷所受電場(chǎng)力方向相同2勻強(qiáng)電場(chǎng)(1)定義：如果空間某個(gè)區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)叫做勻強(qiáng)電場(chǎng)(2)電場(chǎng)線特點(diǎn)：勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線可以用一組等間距的平行直線來表示根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義及庫侖定律推導(dǎo)點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算公式提示：設(shè)距點(diǎn)電荷Q為r處，場(chǎng)強(qiáng)為E，在r處放一電荷q，q受到Q的電場(chǎng)給它的力，且F，所以E，即距點(diǎn)電荷Q為r處，電場(chǎng)強(qiáng)度E.一、對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量1E是電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身決定的量電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是確定的，其大小、方向只與建立電場(chǎng)的本身(或場(chǎng)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(chǎng)的決定式E由場(chǎng)源電荷Q和試探電荷到場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度是矢量，當(dāng)空間的電場(chǎng)是由幾個(gè)電荷共同產(chǎn)生時(shí)，某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)是每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的矢量和.二、對(duì)電場(chǎng)線的理解1電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的，實(shí)際并不存在，因此電場(chǎng)線是一種理想化的模型2電場(chǎng)線始于正電荷，止于負(fù)電荷在正電荷形成的電場(chǎng)中，電場(chǎng)線起于正電荷，延伸到無窮遠(yuǎn)處；在負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中，電場(chǎng)線起于無窮遠(yuǎn)處，止于負(fù)電荷3電場(chǎng)線分布的疏密反映了電場(chǎng)的強(qiáng)弱表示場(chǎng)強(qiáng)的大小相對(duì)而言，電場(chǎng)線越密的區(qū)域，電場(chǎng)強(qiáng)度就越大4電場(chǎng)線上任意一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向一致5電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交，不中斷【深化探究】電場(chǎng)線是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡嗎？提示：電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而引入的假想線，規(guī)定電場(chǎng)線上每點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向沿該點(diǎn)的切線方向，也就是正電荷在該點(diǎn)受電場(chǎng)力產(chǎn)生的加速度的方向(負(fù)電荷受力方向相反).運(yùn)動(dòng)軌跡是帶電粒子在電場(chǎng)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(shí)我們知道.只有當(dāng)電場(chǎng)線是直線，而帶電粒子又只受電場(chǎng)力作用由靜止開始或初速度沿電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡才有可能與電場(chǎng)線重合.6幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布及特點(diǎn).電場(chǎng)電場(chǎng)線圖樣簡(jiǎn)要描述電場(chǎng)特點(diǎn)正點(diǎn)電荷發(fā)散狀直線離點(diǎn)電荷近處電場(chǎng)強(qiáng)度大，方向背離正點(diǎn)電荷負(fù)點(diǎn)電荷會(huì)聚狀直線離點(diǎn)電荷近處電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)最小(為零)，向外移動(dòng)先變大后變小等量異種電荷相吸狀曲線兩點(diǎn)電荷連線上：中點(diǎn)場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)最大，向外移動(dòng)逐漸變小勻強(qiáng)電場(chǎng)(二平行板正對(duì)，中間部分為勻強(qiáng)電場(chǎng))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(chǎng)強(qiáng)越小【特別提醒】沒有畫出電場(chǎng)線的地方不一定沒有電場(chǎng).只有在同一幅電場(chǎng)線圖中，才能根據(jù)電場(chǎng)線的疏密比較電場(chǎng)的強(qiáng)弱.一、電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算在真空中O點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷Q1.0×109 C，直線MN通過O點(diǎn)，OM的距離r30 cm，M點(diǎn)放一個(gè)試探點(diǎn)電荷q1.0×1010 C，如圖1­3­2所示，求： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17592011】圖1­3­2(1)q在M點(diǎn)受到的作用力(2)M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)(3)拿走q后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)(4)M、N兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)哪點(diǎn)大？(5)如果把Q換成1.0×109 C的點(diǎn)電荷，情況又如何？【導(dǎo)析】電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)由電場(chǎng)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(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)【解析】(1)q在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力由庫侖定律可得Fk9.0×109× N1.0×108 N(2)M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E N/C100 N/C，方向由M指向N.(3)拿走q后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不變，場(chǎng)強(qiáng)與試探電荷q無關(guān)(4)由Ek可知，離場(chǎng)源電荷Q越遠(yuǎn)，E越小，由于rOM<rON，所以EM>EN，(5)若把Q換成1.0×109 C的點(diǎn)電荷，各處的場(chǎng)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)考查了對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度概念的理解，試探電荷q只是用來量度電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小的，電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定，與試探電荷無關(guān)1空間存在電場(chǎng)，在電場(chǎng)中的A點(diǎn)放入電荷量為2×109 C的正電荷，電荷受到方向向右、大小為4×104 N的電場(chǎng)力，A點(diǎn)的電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度，大小為E N/C2×105 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(chǎng)線的應(yīng)用如圖1­3­3所示為靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線的分布，下列說法正確的是()圖1­3­3A這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷形成的BC點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，因?yàn)槟抢餂]有電場(chǎng)線C點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力比在B點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大D負(fù)電荷在B點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力的方向沿B點(diǎn)切線方向【導(dǎo)析】(1)由電場(chǎng)線的疏密程度可以判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿電場(chǎng)線在該點(diǎn)的切線方向(3)電荷所受電場(chǎng)力的方向與電荷的電性有關(guān)【解析】負(fù)電荷的電場(chǎng)線是指向負(fù)電荷的直線，故A錯(cuò)誤；電場(chǎng)線只是形象地描述電場(chǎng)，沒有電場(chǎng)線的地方，場(chǎng)強(qiáng)不一定為零，故B錯(cuò)誤；電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，因EA>EB，F(xiàn)qE，所以FA>FB，故C正確；負(fù)電荷在B點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向與B點(diǎn)的切線方向相反，故D錯(cuò)誤【答案】C對(duì)電場(chǎng)線的理解分析這類題目時(shí)，要理解電場(chǎng)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(gè)帶電量相等的點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)線分布(電場(chǎng)線方向未標(biāo)出)，則() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(chǎng)線為兩個(gè)帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布，由電場(chǎng)的分布可以判斷C正確、D錯(cuò)誤；但沒有標(biāo)注電場(chǎng)線的方向，所以不能判斷A、B的電性，A、B錯(cuò)誤【答案】C1有關(guān)對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解，下述正確的是()A由E可知，電場(chǎng)強(qiáng)度E跟放入電荷q所受的電場(chǎng)力成正比B當(dāng)電場(chǎng)中存在試探電荷時(shí)，電荷周圍才出現(xiàn)電場(chǎng)這種特殊的物質(zhì)，才存在電場(chǎng)強(qiáng)度C由EkQ/r2可知，在離點(diǎn)電荷很近，r接近于零時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)無窮大D電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)本身特性的物理量，與是否存在試探電荷無關(guān)【解析】電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷有電場(chǎng)力的作用是電場(chǎng)的基本性質(zhì)，我們?yōu)榱朔从畴妶?chǎng)具有這一力的性質(zhì)，引入了物理量電場(chǎng)強(qiáng)度E，E反映了電荷周圍存在的特殊物質(zhì)電場(chǎng)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(duì)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(shí)，都可看成是點(diǎn)電荷，但當(dāng)r0時(shí)，則不能把電荷看成是點(diǎn)電荷了，即EkQ/r2，在r0時(shí)已不適用，由上述可知只有D選項(xiàng)正確【答案】D2在電場(chǎng)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(chǎng)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)電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度為E【解析】電場(chǎng)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(shí)，F(xiàn)與q的比值不變，電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定【答案】D3A、B為帶電荷量分別為Q和Q的兩個(gè)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(chǎng)強(qiáng)度的情況是()圖1­3­5A由c到d電場(chǎng)強(qiáng)度由大變小B由c到d電場(chǎng)強(qiáng)度由小變大C由c到d電場(chǎng)強(qiáng)度不變D由c到d電場(chǎng)強(qiáng)度先變小后變大【解析】c、d兩點(diǎn)處于A、B兩異種點(diǎn)電荷所形成的疊加場(chǎng)，各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)可由EAEB表示，但計(jì)算起來較為繁雜，可借助電場(chǎng)線來描繪如圖所示，從電場(chǎng)線分布看，從cd過程中電場(chǎng)線密疏密，因此電場(chǎng)強(qiáng)度先變小后變大【答案】D4如圖所示的各電場(chǎng)中，A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相等的是()【解析】電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向不同；B選項(xiàng)中A、B兩點(diǎn)場(chǎng)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(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，故大小、方向相同；D選項(xiàng)中，A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小不同，方向相同【答案】C5為了確定電場(chǎng)中P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小，用細(xì)絲線懸掛一個(gè)帶負(fù)電的小球去探測(cè)，當(dāng)球在P點(diǎn)靜止后，測(cè)出懸線與豎直方向夾角為37°，如圖1­3­6所示，已知P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向是水平方向，小球重力為4.0×103 N，帶電荷量為0.01 C，則P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小是多少？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17592013】圖1­3­6【解析】對(duì)小球受力分析如圖所示，根據(jù)平衡條件可知：F電mg·tan 37°4.0×103× N3.0×103 NE0.3 N/C.【答案】0.3 N/C9