高考物理復習 高效學習方略 61 靜電場課件

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1、第六章靜電場 考綱導航 考綱展示 1.物質的電結構、電荷守恒 2靜電現(xiàn)象的解釋 3點電荷 4庫侖定律 5靜電場 6電場強度、點電荷的場強 7電場線 8電勢能、電勢 9電勢差 10勻強電場中電勢差與電場強度的關系 11帶電粒子在勻強電場中的運動 12示波管13常見電容器 14電容器的電壓、電荷量和電容的關系 權威解讀 1.理解點電荷、元電荷、電場強度、電勢、電勢能、電場線、等勢面、電容等概念 2掌握庫侖定律并能應用該定律處理靜電平衡和靜電加速等問題 3掌握點電荷，等量同種點電荷、等量異種點電荷，勻強電場等電場的電場線和等勢面分布特點 4掌握平行板電容器及其動態(tài)變化問題的兩種模型始終與電源相連接和

2、充電以后與電源斷開的特點和處理方法 5電場和力學中的平衡、運動學、牛頓運動定律、功能關系、能量守恒定律等知識結合起來的力、電綜合題，并綜合應用力學和電場知識處理帶電粒子在電場中的運動問題 6注重知識的實際應用，能夠運用靜電場相關的知識解釋物理現(xiàn)象，分析和解決實際問題.一、點電荷、電荷守恒定律1點電荷、元電荷(1)元電荷：e 所有帶電體的電荷量都是元電荷的，其中質子和正電子的電荷量與元電荷相等，電子帶電的電荷量q.(2)點電荷：有一定的電荷量，忽略的理想化模型，是對實際帶電體的科學抽象1.61019 C整數(shù)倍整數(shù)倍1.61019 C形狀和大小形狀和大小 2電荷守恒定律 (1)內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生

3、，也不會消滅，它只能從一個物體轉移到，或者從物體的一部分轉移到；在轉移過程中，電荷的總量 (2)起電方式：使物體帶電有三種方法： 、和 另一個物體另一個物體另一部分另一部分保持不變保持不變摩擦起電摩擦起電接觸起電接觸起電感應起電感應起電 (3)物體帶電的實質是 (4)電荷的分配原則：完全相同的金屬球接觸時，若兩者帶同種電荷，則電荷總量分配，若二者帶異種電荷，則得失電子得失電子平均平均先中和后平分先中和后平分真空真空 電荷量的乘積電荷量的乘積 距離的平方距離的平方 連線上連線上 9.0109 3適用條件：中的 ，空氣中也可以近似使用電荷間的作用力遵守牛頓第三定律，即無論q1、q2是否相等，兩個電

4、荷之間的靜電力一定是大小 ，方向 ，作用在同一條直線上真空真空點電荷點電荷相等相等相反相反力的作用力的作用 任何電場任何電場 V/m (3)方向：規(guī)定 在電場中某點 的方向為該點的電場強度方向 (4)電場強度的疊加：電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的真空真空 正電荷正電荷所受電場力所受電場力矢量和矢量和四、電場線1定義：為了形象地描述 中各點場強的強弱及方向，在電場中畫出一些曲線，曲線上每一點的 都跟該點的場強方向一致，曲線的 表示電場的強弱電場電場切線方向切線方向疏密疏密 2特點 (1)電場線從或無限遠處出發(fā)，終止于或無限遠處 (2)電場線在電場中 (3)在同一電場里

5、，電場線 的地方場強越大 (4)電場線上某點的切線方向表示該點的 (5)沿電場線方向電勢逐漸 (6)電場線和等勢面在相交處正電荷正電荷負電荷負電荷不相交不相交越密越密場強方向場強方向降低降低互相垂直互相垂直 3幾種典型電場的電場線(1)電場中某一點的電場強度E與試探電荷q無關，由場源電荷和該點在電場中的位置決定(2)場強的疊加即空間某一點的場強，應是各場源電荷單獨在該點激發(fā)的電場強度的矢量和1下列哪些物體可看做點電荷()A電子和質子在任何情況下都可看做點電荷B均勻帶電的絕緣體在計算庫侖力時可視為點電荷C帶電的細桿在一定條件下可視為點電荷D帶電的金屬球一定不能視為點電荷解析C帶電體能否被看做點電

6、荷不能僅看其體積大小，而應根據(jù)其體積對所研究問題的影響有些情況下即使體積很小的帶電體也不能被看做點電荷，而有些情況下體積很大的帶電體一樣可以看成是點電荷 2一個試探電荷q在電場中某點受到的電場力為F，這點的電場強度為E，下圖中能正確反映q、E、F三者關系的是() 3.如圖所示，兩個完全相同的絕緣金屬殼a、b的半徑為R，質量為m，兩球心之間的距離為l3R.若使它們帶上等量的異種電荷，電荷量為q那么兩球之間的萬有引力F引，庫侖力F庫分別為() 4在如圖所示的四種電場中，分別標記有a、b兩點其中a、b兩點電場強度大小相等、方向相反的是() A甲圖中與點電荷等距的a、b兩點 B乙圖中兩等量異種電荷連線

7、的中垂線上與連線等距的a、b兩點 C丙圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點 D丁圖中非勻強電場中的a、b兩點解析C甲圖中與點電荷等距的a、b兩點，場強大小相等，方向不相反，選項A錯誤；對乙圖來說，根據(jù)電場線的疏密及對稱性可判斷，b點和a點場強大小、方向均相同，選項B錯誤；丙圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點，場強大小相等，方向相反，選項C正確；對丁圖來說，根據(jù)電場線的疏密可判斷，b點的場強大于a點的場強，選項D錯誤 5如圖所示，在一條直線上的A、B、C三點上分別放置QA3109 C、QB4109 C、QC3109 C的點電荷，試求作用在點電荷A上的作用力解

8、析由于點電荷A處在B和C的電場中，故同時受到B和C的庫侖力作用，因此作用在A上的作用力應為兩庫侖力的合力可先根據(jù)庫侖定律分別求出B和C對A的庫侖力的大小，再求合力 A受到B、C電荷的庫侖力，如圖所示，根據(jù)庫侖定律有規(guī)定沿這條直線由A指向C為正方向，則A點電荷受到的合力大小為FAFBAFCA(1.081039.0105) N9.9104 N.【答案】9.9104 N要點一對庫侖定律的進一步理解1.適用條件只適用于真空中的兩個靜止點電荷之間的相互作用力或者靜止點電荷對運動點電荷的作用力的計算，r0時，公式不適用，因為這時兩電荷已不能再看做點電荷了 2三個點電荷的平衡問題 如圖在一條直線上的A、B、

9、C三點，自由放置點電荷QA、QB、QC，每個電荷在庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：(1)計算庫侖力大小時，只代入電荷量的絕對值，不需要代入符號(2)庫侖力的方向單獨判斷【例1】在真空有兩個完全相同的金屬小球，如圖所示，A球帶qA6.41010 C的正電荷，B球球帶qB1.61010 C的負電荷，均可視為點電荷，兩球相距0.4 m，則(1)A、B間的庫侖力為多大？(2)現(xiàn)引入第三個點電荷C，恰好使三個點電荷處于平衡狀態(tài)，則C應帶什么性質的電？應放于何處，所帶電量為多少？【思路點撥】解答本題應選擇合適的研究對象，并能正確進行受力分析，同時理清距離關系，利用庫侖定律進行解答(2)根據(jù)平衡條件判斷

10、，C球應帶正電，放在B球右邊且和AB在一條直線上，如圖所示設C帶電荷量為q，與B點相距為x，則以B為研究對象，由平衡條件：要點二場強的公式、電場的疊加 2電場的疊加 (1)電場疊加：多個電荷在空間某處產(chǎn)生的電場為各電荷在該處所產(chǎn)生的電場場強的矢量和 (2)計算法則：平行四邊形定則電場強度是靜電學中重要的物理量，也是高考考查重點，三個公式有不同的意義及使用范圍，應用時應根據(jù)具體問題選用相應的公式【例2】如圖所示，A、B、C、D、E是半徑為r的圓周上等間距的五個點，在這些點上各固定一個點電荷，除A點處的電荷量為q外，其余各點處的電荷量均為q，則圓心O處()【思路點撥】解答本題可按以下思路分析：(1

11、)可以先假設A處也放正電荷q時分析O點的場強(2)根據(jù)對稱性分析在A處換為負電荷q時O點的場強【規(guī)律方法】(1)在求解電場強度問題時，應明確所求的場強是合場強，還是分場強，若求分場強，要注意選擇適當?shù)墓竭M行計算，求合場強時，應先求出分場強，然后再根據(jù)矢量的合成法則(平行四邊形定則)進行求解(2)在處理多個電荷形成電場的疊加問題時，應注意計算電場強度的各個公式的適用條件若帶電體不能看做點電荷時，可采用微元法，然后應用場強的疊加原理來求如圖所示，分別在A、B兩點放置點電荷Q121014 C和Q221014 C在AB的垂直平分線上有一點C，且ABACBC6102 m試求： (1)C點的場強 (2)

12、如果將一個電子放置在C點，它所受的庫侖力的大小和方向如何？要點三常見電場的電場線特點1.孤立點電荷的電場(1)正(負)點電荷的電場線呈空間球對稱分布指向外(內(nèi))(2)離點電荷越近，電場線越密(場強越大)(3)以點電荷為球心作一球面，則電場線處處與球面垂直，在此球面上場強大小相等，但方向不同 2兩種等量點電荷的電場線比較比較比較等量異種點電荷等量異種點電荷等量同種點電荷等量同種點電荷電場線分布圖電場線分布圖比較比較等量異種點電荷等量異種點電荷等量同種點電荷等量同種點電荷連線中點連線中點O處的場強處的場強最小，指向負電荷最小，指向負電荷一方一方為零為零連線上的場強大小連線上的場強大小沿連線先變小，

13、再沿連線先變小，再變大變大沿連線先變小，沿連線先變小，再變大再變大沿中垂線由沿中垂線由O點點向外場強大小向外場強大小O點最大，向外點最大，向外逐漸減小逐漸減小O點最小，向外點最小，向外先變大后變小先變大后變小關于關于O點對稱的點對稱的A與與A，B與與B的場的場強特點強特點等大同向等大同向等大反向等大反向 3.電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡的關系 根據(jù)電場線的定義，一般情況下帶電粒子在電場中的運動軌跡不會與電場線重合，只有同時滿足以下三個條件時，兩者才會重合 (1)電場線為直線； (2)電荷初速度為零，或速度方向與電場線平行； (3)電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向與電場線平行根據(jù)電場線

14、的分布可以判斷電場強度的大小和方向，但僅一條電場線不能判斷場強的強弱【例3】如圖所示，圖中實線是一簇未標明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上兩點若帶電粒子在運動過程中只受到電場力作用，根據(jù)此圖可以做出的正確判斷是()A帶電粒子所帶電荷的正、負B帶電粒子在a、b兩點的受力方向C帶電粒子在a、b兩點的加速度何處較大D帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大【思路點撥】解答該題應注意以下三點：(1)由軌跡彎曲方向判斷電場力的方向(2)由電場線的疏密判斷加速度的大小(3)根據(jù)動能定理分析速度的大小解析BCD由電場線的疏密可知，a點的場強大，帶電粒子在a點的

15、加速度大，故C正確；畫出初速度方向結合運動軌跡的偏轉方向，可判斷帶電粒子所受電場力的方向，但由于電場的方向未知，所以不能判斷帶電粒子的電性，故A錯B對；利用初速度方向和電場力方向的關系，可判斷電場力對帶電粒子由a到b做負功，動能減小，因此vavb，選項D對 【規(guī)律方法】(1)根據(jù)電場線的分布可以判斷電場強度的大小和方向，但僅由一條電場線無法判斷電場強弱和場源情況(2)沿電場線的方向電勢雖然越來越低，但電場強度不一定越來越小A、B是一條電場線上的兩個點，一帶負電的粒子僅在電場力作用下以一定的初速度從A點沿電場線運動到B點，其速度v和時間t的關系圖象如右圖所示，則此電場的電場線分布可能是下圖中的(

16、)解析A由vt圖象可知，粒子的速度隨時間逐漸減小，粒子的加速度逐漸變大，則電場強度逐漸變大，從A到B電場線逐漸變密綜合以上分析可知，帶負電的粒子沿電場線方向運動，由電場線疏處到達密處，故選項A正確.要點四帶電體的力、電綜合問題1.解答思路 2運動情況反映受力情況 (1)物體靜止(保持)：F合0. (2)做直線運動 勻速直線運動，F(xiàn)合0. 變速直線運動：F合0，且F合一定沿直線方向 (3)做曲線運動，F(xiàn)合0，F(xiàn)合與速度方向不在一條直線上，且總指向曲線凹的一側 (4)加速運動：F合與v的夾角為，090；減速運動：900)的相同小球，小球之間用勁度系數(shù)均為k0的輕質絕緣彈簧連接當3個小球處于靜止狀態(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，則每根彈簧的原長為()5.(2012濱州模擬)如圖所示，勻強電場方向與水平線間夾角30，方向斜向右上方，電場強度為E，質量為m的小球帶負電，以初速度v0開始運動，初速度方向與電場方向一致