xx届高考物理第一轮基础知识静电场复习教案

1 / 7 XX 届高考物理第一轮基础知识静电场复习教案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第六章静电场 第 1 课时 电荷库仑定律 基础知识归纳 1.两种电荷及使物体带电的方法 自然界中只存在正电荷和负电荷两种，使物体带电的方法有 摩擦起电 、 接触起电 、 感应起电 .起电的本质是 电子的得失与转移 . 2.电荷守恒定律 电荷不会凭空 产生 ，也不会凭空 消失 ，只能从一个物体 转移 到另一个物体，或从物体的一部分 转移 到另一部分，即电荷的总量保持 不变 . 元电荷：一个电子或一个质子所带的电荷量用 e 表示， e10 19c. 点电荷：不计带电体的 形状和大小 ，可把其看做一点，是一种理想化的物理模型 . 3.库仑定律 真空中两个点电荷之间相互作用的力，跟它们的电荷量的乘2 / 7 积成 正比 ，跟它们的距离的二次方成 反比 ，作用力的方向在它们的连线上 . 即 (其中 k 109Nm2/c2). 重点难点突破 一、带电体的电荷分布与什么有关 处于静电平衡状态的带电导体电荷只能分布在外表面上，而导体外表面上的电荷分布又与表面的形状有关，因此两个完全 相同的带电导体接触时必先中和然后等分电荷 . 二、应用库仑定律解题时应注意的几点 1.适用条件：真空、点电荷；两静止点电荷之间或静止点电荷与运动点电荷之间 . 2.真空中两点电荷间的一对静电力是一对相互作用力，满足牛顿第三定律 . 3.对于两个带电导体间库仑力大小的比较，要考虑带电体上电荷的重新分布 . 4.库仑力是长程力，当 r0 时，带电体不能看成点电荷，故不能得出 F 的结论 . 5.微观带电粒子间的库仑力远大于它们之间的万有引力，研究微观带电粒子之间的相互作用力时，可忽略万有引力 . 6.应用库仑定 律进行计算时，先将电荷量的绝对值代入计算，然后根据电性来判断方向 . 三、如何解决涉及到库仑力的有关力学问题 3 / 7 库仑力可以和其他力平衡，也可以和其他力一起使带电体产生加速度 .因此这类问题的实质仍是力学问题，要按照处理力学问题的基本思路来解题，只不过我们多了一种新的性质的力而已 .由于带电体之间的库仑力是一对相互作用力，满足牛顿第三定律，因此对于孤立的带电系统在内部各带电体相互作用的过程中，一般可考虑用动量守恒或动能与电势能之和守恒来处理 . 典例精析 1.理解：电荷的代数和的含义 【例 1】真空中两个静止的 点电荷相距 10cm，它们之间的相互作用力大小为 910 4N，当它们结合在一起时，形成一个带电荷量为 310 8c 的点电荷，原来两个点电荷所带电荷量各为多少？ 某同学求解如下： 根据电荷守恒定律： q1 q2 310 8c a 根据库仑定律： q1q2 Fr2/k 910 4(1010 2)2/(9109)c2 110 15c2 b 以 q2 b/q1 代入 式得 q21 aq1 b 0，解得 q1 12(a) 12(310 8910 16 410 15)c 根号 中的数值小于 0，经检查，运算无误 .试指出求解过程中的问题并给出正确的解答 . 4 / 7 【解析】题中仅给出相互作用力的大小，不能确定两个点电荷的电性，所以可能带同种电荷，也可能带异种电荷，该同学只按同种电荷计算，无解，说明两个点电荷可能带异种电荷，应再解：由 q1 q2 310 8c a， q1q2 110 15c2 b 得 q21 aq1 b 0 由此解得 q1 510 8c， q2 210 8c 【思维提升】 (1)在应用库仑定律，通过库仑力求电荷量时，只能求出两个电荷量的乘积，若要再分别求两个电荷量，必须考虑 到由于带电性的相同和不同会出现的多解 . (2)应用电荷守恒定律时，要理解 “ 电荷的代数和 ” 的含义，列方程时要注意电荷量的正、负号 . 【拓展 1】如图 A、 B 是两个完全相同的带电金属球，它们所带的电荷量分别为 4q 和 6q，放在光滑绝缘的水平面上，若金属球 A、 B 分别在 m、 N 两点以相等的动能相向运动，经时间 t0 两球刚好发生接触，然后两球又分别向相反方向运动，设 A、 B 返回 m、 N 两点所经历的时间分别为 t1、 t2，则 (c) t2t0 【解析】两球所带电荷量虽然不同，但其相互作用力总是等大反向 (F k)，故 A、 B 两球靠近时速度大小相等，又两球具有相同的质量、相同的初动能，由此可知两球初速度大小5 / 7 相同，所以相同时间内两球的位移大小一定相同，必然在连线中点相遇，又同时返回出发点 .由动量观点看，系统动量守恒，两球的速度始终等值反向，也可得出结论：两球必将同时返回各自的出发点，相撞后因电荷量均分使得库仑力 (F k)变大，返回时加速度 (相比之前同一位置处 )变大，因而运动时间将变小，所以再次返回时 t1 t2q.每一个电荷受其他两个电荷的电场作用力的合力均为零，则 ( ) A.丙的位置一定在甲和乙的连线的延长线上，且距乙较近 B.丙一定带正电荷 c.丙所带的电荷量 q 一定大于 q D.丙所带的电荷量一定小于 Q 【解析】由两力平衡的条件可知丙一定在甲、乙连线上 .因甲所带电荷量大于乙，丙受力平衡， F 甲丙 F 乙丙即 k，1，丙应距乙近些 .如果丙在甲、乙之间则丙不能平衡，所以丙应在甲、乙连线的延长线上， A 对 .如果丙带负电荷，则乙不能 平衡，所以丙一定带正电荷， B 对 . 对甲作受力分析有 F 丙甲 F 乙甲， k， qq 1，qq. 所以丙所带的电荷量 q 一定大于 q， c 对 .无法判断丙所带的电荷量与 Q 的大小关系， D 错 . 6 / 7 【答案】 ABc 【思维提升】 (1)要综合运用受力分析和物体平衡的知识解题 . (2)三个自由电荷，仅在静电力作用下平衡时，遵循的规律为 “ 三点共线，两多夹少，两同夹异 ”. 【拓展 2】如图所示，有三个点电荷 q1、 q2 和 q3，固定在同一直线上， q2 与 q3 的距离是 q1 与 q2 的距离的 2 倍 .如果每个电荷受到的库仑力 均为零，则三者所带电荷量之比为 (A) A.( 9)4( 36)436c.( 3)226 【解析】三个固定电荷受到的静电力均为零，可以等效为三个平衡的自由电荷，根据 “ 三点共线，两多夹少，两同夹异 ”的特点，选 A. 根据 F k，在 F 大小相等时， q1q2r2 ，则 ； 14 三者电荷量绝对值之比为： q1q2q3 9436 易错门诊 3.涉及到库仑力的力学问题 【例 3】如图所示，带电小球 A、 B 的电荷量分别为 QA、 QB，oA oB，都用长 L 的丝线悬挂在 o 点 .静止时 A、 B 相距为 d.为使平衡时 AB 间距离减为 d/2，可采用以下哪些方法 ( ) A.将小球 B 的质量增加到原来的 2 倍 B.将小球 B 的质量增加到原来的 8 倍 7 / 7 c.将小球 B 的电荷量减小到原来的一半 D.将小球 A、 B 的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B 的质量增加到原来的 2 倍 【错解】由 B 的共点力平衡图知 dL，则 d L，所以可将 B的质量增大一倍，或将电场力减小到原来的一半，所以 A、 c正确 . 【错因】没有