高考物理二轮细致复习典范 2.2 电场力的性质的描述 沪科版选修31(1).doc

2014届高考物理二轮细致复习典范 2.2 电场力的性质的描述 沪科版选修3-11.物质的电结构、电荷守恒 三年2考2.静电现象的解释 三年1考3.点电荷 三年4考4.库仑定律 三年6考5.静电场 三年5考6.电场强度、点电荷的场强 三年12考7.电场线 三年8考8.电势能、电势 三年7考9.电势差 三年8考10.匀强电场中电势差与电场强度的关系 三年7考11.带电粒子在匀强电场中的运动 三年11考12.示波管 三年3考13.常见电容器 三年1考14.电容器的电压、电荷量和电容的关系 三年5考1.理解点电荷、元电荷、电场强度、电势、电势能、电场线、等势面、电容等概念.2.掌握库仑定律并能应用该定律处理静电平衡和静电加速等问题.3.掌握点电荷，等量同种点电荷、等量异种点电荷，匀强电场等电场的电场线和等势面分布特点.4.掌握平行板电容器及其动态变化问题的两种模型始终与电源相连接和充电以后与电源断开的特点和处理方法.5.电场和力学中的平衡、运动学、牛顿运动定律、功能关系、能量守恒定律等知识结合起来的力、电综合题，并综合应用力学和电场知识处理带电粒子在电场中的运动问题. 电场力的性质的描述一、电荷守恒定律1物质的电结构：构成物质的原子本身包括：_的质子和_的中子构成_，核外有带_的电子，整个原子对外_表现为_【答案】带正电不带电原子核负电较远位置电中性2元电荷：最小的电荷量，其值为e_.其他带电体的电荷量皆为元电荷的_【答案】1.601019 c整数倍3电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体_到另一个物体，或者从物体的一部分_到另一部分；在转移过程中，电荷的总量_(2)起电方式：_、_、感应起电(3)带电实质：物体带电的实质是_【答案】(1)转移转移保持不变(2)摩擦起电接触起电(3)得失电子二、库仑定律1点电荷：是一种理想化的物理模型，当带电体本身的_和_对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷【答案】大小形状2库仑定律(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成_，与它们的距离的二次方成_，作用力的方向在它们的_上(2)公式：f_，其中比例系数k叫做静电力常量，k9.0109 nm2/c2.(3)适用条件：_；_.【答案】(1)正比反比连线(2)k (3)真空中点电荷3库仑定律的理解：库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷点电荷是一种理想化的物理模型，当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用三、电场及电场强度1静电场(1)电场是存在于电荷周围的一种_，静电荷产生的电场叫静电场(2)电荷间的相互作用是通过_实现的电场的基本性质是对放入其中的电荷有_【答案】(1)物质(2)电场力的作用2电场强度(1)物理意义：表示电场的_和_(2)定义：电场中某一点的电荷受到的电场力f跟它的_的比值叫做该点的电场强度(3)定义式：e.(4)单位：n/c或v/m.(5)矢量性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从_定则【答案】(1)强弱方向(2)电荷量q(5)平行四边形3场强三个表达式的比较 表达式比较eeke意义电场强度定义式真空中点电荷的电场强度决定式匀强电场中e与u关系式适用条件一切电场真空；点电荷匀强电场决定因素由电场本身决定，与q无关由场源电荷q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定四、电场线1电场线的定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的_及_，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的_方向表示该点的电场强度方向，曲线的_表示电场强度的大小【答案】强弱方向切线疏密2几种典型电场的电场线分布(1)正点电荷的电场如图2甲所示：电场线由_出发，到_终止(2)负点电荷的电场如图乙所示：电场线由_出发，到_终止 (3)匀强电场的电场线分布如图丙所示特点：间隔相等的平行直线(4)点电荷与带电金属板的电场线的分布如图丁所示图2(5)等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场两点电荷的连线及其中垂线上的电场分布及特点的比较如下：比较项目等量同种点电荷等量异种点电荷电场线图示连线中点o处的场强为_中垂线上最大连线上最小由o沿中垂线向外场强的变化先_后_逐渐减小关于o点对称的两点a与a，b与b场强的关系等大、反向_、_【答案】(1)正电荷无穷远(2)无穷远负电荷(5)零变大变小等大同向考点一对电荷守恒定律、库仑定律的理解及应用1处理两相同金属球(视为点电荷)接触后电量重分问题时，应注意两者带电的异同，重放后其库仑力可能有两个解2在公式fk中当r0时，库仑定律不再成立，两电荷不能视为点电荷，此时可用微元法、割补法等对带电体做等效处理化非点电荷为点电荷，进而应用库仑定律解决问题【例1】两个半径相同的金属小球(视为点电荷)，带电荷量之比为17，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的()a. b. c. d.【答案】cd 【详解】设两小球的电荷量分别为q和7q，则原来相距r时的相互作用力fkk.由于两球的电性未知，接触后相互作用力的计算可分为两种情况：(1)两球电性相同相互接触时两球电荷量平均分配，每球带电荷量为4q.放回原处后的相互作用力为：f1kk.故.(2)两球电性不同相互接触时电荷先中和再平分，每球带电荷量为3q.放回原处后的相互作用力为：f2kk.故.考点二 对电场强度的理解及电场强度的叠加电场强度三个表达式的比较 表达式比较eeke公式意义电场强度定义式真空中点电荷的电场强度决定式匀强电场中e与u关系式适用条件 一切电场 真空； 点电荷 匀强电场 决定因素 由电场本身决定，与q无关 由场源电荷q和场源电荷到该点的距离r共同决定 由电场本身决定 相同点 矢量，遵守平行四边形定则， 单位：1 n/c1 v/m 【例2】在电场强度为e的匀强电场中，取o点为圆心，r为半径作一圆周，在o点固定一电荷量为q的点电荷，a、b、c、d为相互垂直的两条直线和圆周的交点当把一检验电荷q放在d点恰好平衡(如图所示，不计重力)问：(1)匀强电场电场强度e的大小、方向如何？(2)检验电荷q放在点c时，受力fc的大小、方向如何？(3)检验电荷q放在点b时，受力fb的大小、方向如何？【答案】(1)k 方向沿db方向(2)k 方向与ac成45角斜向下(3)2k 方向沿db方向【详解】(1)由题意可知：f1kf2qe由f1f2，所以qek，ek，匀强电场方向沿db方向(2)检验电荷放在c点：ecek所以fcqeck.方向与ac方向成45角斜向下(如右图所示)(3)检验电荷放在b点：ebe2e2e2k所以fbqeb2k，方向沿db方向考点三 对电场线的理解及应用 1. 孤立点电荷的电场 （1）正（负）点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外(内).（2）离点电荷越近，电场线越密（电场强度越大）2等量同(异)电荷的电场等 量 同 种 电 荷 两点电荷连线中点o处的电场强度为零， 从两点电荷连线中点o沿中垂面(线)到无限远，电场强度先变大后变小 两点电荷连线中垂线上各点的电场强度方向和中垂线平行 关于o点对称的两点a与a，b与b的电场强度等大、反向 等 量 异 种 电 荷 两点电荷连线上各点的电场强度方向从正电荷指向负电荷，沿两点电荷连线方向电场强度先变小再变大 两点电荷连线的中垂面(线)上，电场强度方向相同，且与中垂面(线)垂直 关于o点对称的两点a与a，b与b的电场强度等大、同向 3.应用电场线进行以下判断：(1)电场力的方向正电荷的受力方向和电场线方向相同，负电荷的受力方向和电场线方向相反；(2)电场强度的大小(定性)电场线的疏密可定性判断电场强度的大小；(3)电势的高低与电势降低的快慢沿电场线的方向电势逐步降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向；(4)等势面的疏密电场越强的地方，等差等势面越密集；电场越弱的地方，等差等势面越稀疏【例3】图中的实线表示电场线、虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹粒子先经过m点，再经过n点，则可以判定()am点的电势高于n点的电势b粒子在m点的电势能小于n点的电势能c粒子在m点的加速度大于在n点的加速度d粒子在m点的速度小于在n点的速度【答案】ad 【详解】由粒子的运动轨迹和电场线的方向，可判断出粒子带正电，由m至n过程中电场力做正功，电势能减少，动能增加，速度增加，故b错，d对由电场线的方向和疏密程度可判断电势mn, 电场强度emen，加速度am0），而且电荷均匀分布。两圆环的圆心和相距为2a，联线的中点为o，轴线上的a点在o点右侧与o点相距为r（rvb，a点处的电场线密，电场强度大，故带电粒子在a点的加速度大，但因不知电场线方向，故粒子的电性无法判断，综上所述，选项b、c、d正确.5.两个相同的金属小球，带电量之比为17，相距为r(r远大于小球半径)，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的( )a. b. c. d. 【答案】选c、d.【详解】可设原来的带电量分别为q和7q，则原来的库仑力大小为，但由于题目没有说明两个带电小球的电性，故库仑力可能是引力，也可能是斥力.分别讨论两种情况：若是两个带同种电荷的小球，则接触后总电量为8q，平均分配，两球各带4q电量，分开后库仑力为；若是两个带异种电荷的小球，则接触后总电量为6q，平均分配，两球各带3q电量，分开后库仑力为.故答案选c和d.6.如图所示，m、n和p是以mn为直径的半圆弧上的三点，o点为半圆弧的圆心，mop=60.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于m、n两点，这时o点电场强度的大小为e1；若将n点处的点电荷移至p点，则o点的场强大小变为e2，e1与e2之比为( )a.12b.21c.2d.4【答案】选b.【详解】m、n处的等量异种电荷在o点产生的场强大小相同，故每个电荷产生的场强大小均为，则当n点处的点电荷移至p点时，o点场强如图所示，合场强大小为，则，b正确.7.用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱.如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点：o是电荷连线的中点，e、f是连线中垂线上相对o对称的两点，b、c和a、d也相对o对称.则( )a.b、c两点场强大小和方向都相同b.a、d两点场强大小相等，方向相反c.e、o、f三点比较，o点场强最强d.b、o、c三点比较，o点场强最弱【答案】选a、c、d.【详解】观察等量异种点电荷电场的电场线可以得出b与c两点、e与f两点、a与d两点的电场强度分别相等，所以选项a正确，b错误.由从o点开始沿中垂线到无限远电场强度逐渐减小到零知，选项c正确.在两电荷连线之间从中点向两边电场强度逐渐增大，所以选项d正确.故正确答案为a、c、d.8.如图所示，两质量均为m的小球a和b分别带有+q和-q的电量，被绝缘细线悬挂，两球间的库仑引力小于球的重力mg.现加上一个水平向右的匀强电场，待两小球再次保持静止状态时，下列结论正确的是( )a.悬线oa向右偏，oa中的张力大于2mgb.悬线oa向左偏，oa中的张力大于2mgc.悬线oa不发生偏离，oa中的张力等于2mgd.悬线ab向左偏，ab线的张力比不加电场时要大【答案】选c、d.【详解】首先应用整体法对ab整体受力分析，悬线oa张力为2mg，并且oa处于竖直方向，选项c正确，a、b错误；然后再采用隔离法以b为研究对象分析，悬线ab向左偏，其张力为电场力、库仑力与重力的合力，比不加电场时要大，选项d正确，故答案为c、d.9如图所示，在场强大小为e的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球，另一端固定在o点把小球拉到使细线水平的位置a，然后将小球由静止释放，小球沿弧线运动到细线与水平成60的位置b时速度为零以下说法正确的是()a小球重力与电场力的关系是mgeqb小球重力与电场力的关系是eqmgc小球在b点时，细线拉力为ftmgd小球在b点时，细线拉力为ft2eq【答案】选bc.【详解】根据对称性可知，小球处在ab中点位置时切线方向合力为零，此时细线与水平方向夹角恰为30，根据三角函数关系可得：qesin30mgcos30，化简可知选项a错误，b正确；小球到达b点时速度为零，则沿细线方向合力为零，此时对小球受力分析可知：ftqesin30mgcos30，化简可知ftmg，选项c正确，d错误10如图所示，真空中ox坐标轴上的某点有一个点电荷q，坐标轴上a、b两点的坐标分别为0.2 m和0.7 m在a点放一个带正电的试探电荷，在b点放一个带负电的试探电荷，a、b两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同，电场力的大小f跟试探电荷电荷量q的关系分别如图中直线a、b所示下列说法正确的是()ab点的电场强度的大小为0.25 n/cba点的电场强度的方向沿x轴负方向c点电荷q是正电荷d点电荷q的位置坐标为0.3 m【答案】选d.【详解】由两试探电荷受力情况可知，点电荷q为负电荷，且放置于a、b两点之间某位置，选项b、c均错；设q与a点之间的距离为l，则点电荷在a点产生的场强为eakq/l2fa/qan/c4105 n/c，同理，点电荷在b点产生的场强为ebkq/(0.5l)2fb/qbn/c0.25105 n/c.解得l0.1 m，所以点电荷q的位置坐标为xqxal0.20.10.3(m)，所以选项a错误，选项d正确11.(14分)在场强为e的匀强电场中，取o点为圆心，