高考物理 靜電場(chǎng)課件

內(nèi)容要求物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒靜電現(xiàn)象的解釋點(diǎn)電荷 庫(kù)侖定律靜電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)內(nèi)容要求電場(chǎng)線電勢(shì)能電勢(shì)電勢(shì)差勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示波管常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系 從近五年的高考試題分析可知，試題主要集中在兩個(gè)大的方面：其一是電場(chǎng)的描述，涉及電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線、電勢(shì)差、電勢(shì)、平行板電容器的電容，以及平行板電容器所形成的勻強(qiáng)電場(chǎng)此方面重點(diǎn)考查了對(duì)基本概念的建立、物理規(guī)律的確切含義、物理規(guī)律的適用條件、相關(guān)知識(shí)的區(qū)別與聯(lián)系等知識(shí)點(diǎn)的理解其二是電場(chǎng)力、電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能的變化，還有帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)將電場(chǎng)的概念、規(guī)律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系、動(dòng)量定理等有機(jī)地結(jié)合起來此方面重點(diǎn)考查分析綜合能力 本章涉及的概念較多，知識(shí)零亂，可運(yùn)用力學(xué)中的類比法加深理解要求我們將力學(xué)中的研究方法遷移到電場(chǎng)中來，解決問題的思路仍然遵守牛頓定律、動(dòng)量守恒、能的轉(zhuǎn)化和守恒等 今后的高考熱點(diǎn)，除了歷年考的熱點(diǎn)外，由于素質(zhì)教育的要求，對(duì)靜電防止，靜電應(yīng)用與環(huán)保相關(guān)的知識(shí)也應(yīng)引起重視 對(duì)本章的復(fù)習(xí)應(yīng)著重抓好以下幾個(gè)方面： 1重視基本概念的理解科學(xué)知識(shí)是科學(xué)素質(zhì)的重要組成部分，即便是能力立意十分突出的試題，也絕不會(huì)脫離基本的知識(shí)、概念 2重視物理學(xué)的科學(xué)研究方法本章的物理學(xué)科學(xué)習(xí)方法主要有理想化模型、比值法定義以及類比法等 3重視能與實(shí)際相結(jié)合的出題點(diǎn)如電場(chǎng)中的導(dǎo)體的性質(zhì)和特點(diǎn)，帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)，以及電容器的一些知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)、生活中都有廣泛的應(yīng)用 4重視電場(chǎng)與其他物理知識(shí)的聯(lián)系本章易出綜合性強(qiáng)、難度大的題目，就在于它能與力學(xué)、磁場(chǎng)等知識(shí)聯(lián)系起來課時(shí)1電場(chǎng)力的性質(zhì) 知識(shí)點(diǎn)一電荷與電荷守恒定律 知識(shí)回顧 1電荷：自然界中存在著兩種電荷， 電荷， 電荷 2點(diǎn)電荷 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 、 及 對(duì)它們之間相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，這樣的帶電體，就可以看作帶電的點(diǎn)，叫做點(diǎn)電荷類似于力學(xué)中的 也是一種理想化的模型正正負(fù)負(fù)形狀形狀 大小大小電荷分布電荷分布質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn) 3元電荷：科學(xué)發(fā)現(xiàn)最小的電荷量就是 所帶的電荷量 質(zhì) 子 、 正 電 子 電 荷 量 與 它 相 同 ， 用 e 表 示 ， e ，所有帶電體的電荷量都是元電荷的 電子電子1.601019 C整數(shù)倍整數(shù)倍 4電荷守恒定律 (1)內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消失，它只能從一個(gè)物體 到另一物體或從物體的這一部分 到另一部分，系統(tǒng)的電荷總量 (2)物體帶電的實(shí)質(zhì)： (3)物體帶電的方式有： 、 、 (4)當(dāng)完全相同的帶電金屬球相接觸時(shí)電荷的分配規(guī)律： 同種電荷總量 ，異種電荷先 后 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移不變不變得失電子得失電子摩擦起電摩擦起電感應(yīng)起電感應(yīng)起電接觸帶電接觸帶電平均分配平均分配中和中和平分平分 要點(diǎn)深化 如何理解電荷量、元電荷、點(diǎn)電荷和試探電荷？ 電荷量是物體帶電的多少，電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍；元電荷不是電子也不是質(zhì)子，而是最小的電荷量，電子和質(zhì)子帶最小的電荷量，即e1.61019 C；點(diǎn)電荷要求“線度遠(yuǎn)小于研究范圍的空間尺度”，是一種理想化的模型，對(duì)其帶電荷量無限制；試探電荷要求放入電場(chǎng)后對(duì)原來的電場(chǎng)不產(chǎn)生影響，且要求在其占據(jù)的空間內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)“相同”，故其應(yīng)為帶電荷量“足夠小”的點(diǎn)電荷基礎(chǔ)自測(cè)基礎(chǔ)自測(cè) 解析：根據(jù)題目列表信息可知，帶一個(gè)單位的正電荷，帶一個(gè)單位的負(fù)電荷只要想到了電荷守恒定律，就可以輕松判斷A、D正確由于受思維慣性的影響，有些學(xué)生總認(rèn)為任何物體的帶電量都是基本電荷e的整數(shù)倍其實(shí)，近代物理學(xué)認(rèn)為，夸克是比質(zhì)子和中子等亞原子粒子更基本的物質(zhì)組成單位，夸克組成了質(zhì)子和中子，質(zhì)子和中子組成原子核，最終才由原子構(gòu)成宇宙萬物科學(xué)研究還表明，一般沒有自由的單個(gè)夸克，只有兩個(gè)或三個(gè)夸克的集合體才能夠處于自由狀態(tài) 答案：AD 知識(shí)點(diǎn)二庫(kù)侖定律 知識(shí)回顧 1內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的相互作用力跟它們所帶 的乘積成正比，跟它們之間的 成反比，作用力的方向在兩點(diǎn)電荷的 3適用條件： ； 電荷量電荷量距離平方距離平方連線上連線上點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷真空中真空中 要點(diǎn)深化 1庫(kù)侖力的正負(fù)不表示力的大小，而表示庫(kù)侖力的性質(zhì)當(dāng)兩帶電體所帶電荷同號(hào)時(shí)，F(xiàn)0，庫(kù)侖力為斥力；當(dāng)兩帶電體所帶電荷異號(hào)時(shí)，F(xiàn)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 圖圖3 當(dāng)3個(gè)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，每根彈簧長(zhǎng)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(zhǎng)為() 答案C 題后反思 解決庫(kù)侖定律與力學(xué)綜合問題的思路和解題步驟與力學(xué)中的完全相同，只不過在進(jìn)行受力分析時(shí)，要多分析一個(gè)性質(zhì)力庫(kù)侖力 變式11 如圖4所示，絕緣水平面上靜止著兩個(gè)質(zhì)量均為m、電量均為Q的物體A和B(A、B均可視為質(zhì)點(diǎn))，它們間的距離為r，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為. 圖圖4 求： (1)A受的摩擦力為多大？ (2)如果將A的電量增至4Q，兩物體開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們的加速度第一次為零時(shí)，A、B各運(yùn)動(dòng)了多遠(yuǎn)距離？ 題型二電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 例2ab是長(zhǎng)為l的均勻帶電細(xì)桿，P1、P2是位于ab所在直線上的兩點(diǎn)，位置如圖5所示ab上電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)在P1處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E1，在P2處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E2，則以下說法正確的是()圖圖5 A兩處的電場(chǎng)方向相同，E1E2 B兩處的電場(chǎng)方向相反，E1E2 C兩處的電場(chǎng)方向相同，E1E2 D兩處的電場(chǎng)方向相反，E1E2 解析可從電場(chǎng)疊加角度分析如圖6，把均勻帶電細(xì)桿等效為沿桿放置的無數(shù)點(diǎn)電荷則設(shè)c為a關(guān)于P1對(duì)稱的點(diǎn)，則ac間的電荷在P1點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為零，ab桿上電荷在P1處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)可等效為cb段電荷在P1處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)而P2處場(chǎng)強(qiáng)是ab上所有電荷產(chǎn)生電場(chǎng)的疊加，所以兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向必定相反，由對(duì)稱性可知，cb段電荷在P1點(diǎn)和P2點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，而P2點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小等于ac，cb兩段電荷在P2點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)大小之和故E1E2.圖圖6 答案D 題后反思 本題考查電場(chǎng)的疊加因?yàn)樗鶎W(xué)特殊電場(chǎng)中沒有均勻帶電直桿的電場(chǎng)，所以把它等效為無數(shù)點(diǎn)電荷，利用電場(chǎng)疊加是解題的關(guān)鍵在P1點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的判斷中巧妙的將ab間所有電荷利用對(duì)稱等效為cb間電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，值得我們思考 變式21(2009海南高考)如圖7，兩等量異號(hào)的點(diǎn)電荷相距為2a.M與兩點(diǎn)電荷共線，N位于兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)到M和N的距離都為L(zhǎng)，且La.略去(a/L)n(n2)項(xiàng)的貢獻(xiàn)，則兩點(diǎn)電荷的合電場(chǎng)在M和N點(diǎn)的強(qiáng)度() A大小之比為2，方向相反 B大小之比為1，方向相反 C大小均與a成正比，方向相反 D大小均與L的平方成反比，方向相互垂直圖圖7 答案：AC 題型三對(duì)電場(chǎng)線的理解及應(yīng)用 例3如圖8所示，AB是某個(gè)點(diǎn)電荷的一根電場(chǎng)線，在電場(chǎng)線上O點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)負(fù)電荷，它僅在電場(chǎng)力作用下沿電場(chǎng)線向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是()圖圖8 A電場(chǎng)線由B點(diǎn)指向A點(diǎn)，該電荷做加速運(yùn)動(dòng)，加速度越來越小 B電場(chǎng)線由B點(diǎn)指向A點(diǎn)，該電荷做加速運(yùn)動(dòng)，其加速度大小變化由題設(shè)條件不能確定 C電場(chǎng)線由A點(diǎn)指向B點(diǎn)，電荷做勻加速運(yùn)動(dòng) D電場(chǎng)線由B點(diǎn)指向A點(diǎn)，電荷做加速運(yùn)動(dòng)，加速度越來越大 解析僅由一條電場(chǎng)線是不能確定電場(chǎng)的疏密情況的，所以無法判定電場(chǎng)力大小變化及加速度大小變化情況選項(xiàng)A，C，D錯(cuò)誤負(fù)電荷從O點(diǎn)由靜止向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，說明其所受電場(chǎng)力由A點(diǎn)指向B點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度方向由B點(diǎn)指向A點(diǎn)，所以選項(xiàng)B正確 答案B 題后反思 題中給出的是點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，這里隱含了電場(chǎng)線是疏密不同的有向直線，要求學(xué)生了解對(duì)點(diǎn)電荷電場(chǎng)線的分布，理解電場(chǎng)線的物理意義，并能結(jié)合力學(xué)知識(shí)分析、判斷 變式31如圖9所示，實(shí)線為不知方向的三條電場(chǎng)線，從電場(chǎng)中M點(diǎn)以相同速度垂直于電場(chǎng)線方向飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖9中虛線所示，則() Aa一定帶正電，b一定帶負(fù)電 Ba的速度將減小，b的速度將增大 Ca的加速度將減小，b的加速度將增大 D兩個(gè)粒子的動(dòng)能，一個(gè)增加一個(gè)減小圖圖9 解析：設(shè)電場(chǎng)線為正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線，則由軌跡可判定a帶正電，b帶負(fù)電若電場(chǎng)線為負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線，則a為負(fù)電荷，b為正電荷，A錯(cuò)由粒子的偏轉(zhuǎn)軌跡可知電場(chǎng)力對(duì)a、b均做正功，動(dòng)能增加，B、D錯(cuò)但由電場(chǎng)線的疏密可判定，a受電場(chǎng)力逐漸減小，加速度減小，b正好相反，選C. 答案：C 1兩個(gè)相同的金屬小球(可視為點(diǎn)電荷)，所帶電荷量之比為1 7，在真空中相距r，把它們接觸后再放回原處，則它們間的靜電力可能為原來的() A4/7B3/7 C9/7 D16/7 答案：CD 2如圖10所示是點(diǎn)電荷Q周圍的電場(chǎng)線，以下判斷正確的是() AQ是正電荷，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 BQ是正電荷，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 CQ是負(fù)電荷，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 DQ是負(fù)電荷，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 圖圖10 解析：正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線是向外輻射的，電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大所以A正確 答案：A 3如圖11所示，用兩根絕緣絲線掛著兩個(gè)質(zhì)量相同、不帶電的小球A和B，此時(shí)，上下絲線受的力分別為FTA、FTB；如果使A帶正電，B帶負(fù)電，上下絲線受力分別為FTA、FTB，則有() AFTAFTB CFTAFTA DFTBE0，p1p2p0；E1E2E0，p1p2p0；接觸點(diǎn)一定在兩球初位置連線的中點(diǎn)右側(cè)某點(diǎn)；兩球必將同時(shí)返回各自的出發(fā)點(diǎn)其中正確的是()圖圖13 A B C D 解析：由牛頓運(yùn)動(dòng)定律的觀點(diǎn)看，兩球的加速度大小始終相同，相同時(shí)間內(nèi)的位移大小一定相同，必然在連線中點(diǎn)相遇，又同時(shí)返回出發(fā)點(diǎn)由動(dòng)量觀點(diǎn)看，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，兩球的速度始終等值反向，也可得出結(jié)論：兩球必將同時(shí)返回各自的出發(fā)點(diǎn)且兩球末動(dòng)量大小和末動(dòng)能一定相等從能量觀點(diǎn)看，兩球接觸后的電荷量都變?yōu)?.5Q，在相同距離上的庫(kù)侖斥力增大，返回過程中電場(chǎng)力做的正功大于接近過程中克服電場(chǎng)力做的功，由能量守恒，系統(tǒng)機(jī)械能必然增大，即末動(dòng)能增大選項(xiàng)C正確 答案：C 6如圖14所示，同一豎直平面內(nèi)固定著兩水平絕緣細(xì)桿AB、CD，長(zhǎng)均為L(zhǎng)，兩桿間豎直距離為h，BD兩端以光滑絕緣的半圓形細(xì)桿相連，半圓形細(xì)桿與AB、CD在同一豎直面內(nèi)，且AB、CD恰為半圓形圓弧在B、D兩處的切線，O為AD、BC連線的交點(diǎn)，在O點(diǎn)固定一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷圖圖14 質(zhì)量為m的小球P帶正電荷，電荷量為q，穿在細(xì)桿上，從A以一定初速度出發(fā)，沿桿滑動(dòng)，最后可到達(dá)C點(diǎn)已知小球與兩水平桿之間動(dòng)摩擦因數(shù)為，小球所受庫(kù)侖力始終小于小球重力求： (1)P在水平細(xì)桿上滑動(dòng)時(shí)受摩擦力的極大值和極小值； (2)P從A點(diǎn)出發(fā)時(shí)初速度的最小值