板块三、电场和磁场专题七电场.doc

高三物理二轮复习教学案主备人黄文荣组长徐健主任孙重社课 时板块三、电场和磁场 专题七电场时间2011年4月第三单元电场和磁场知识网络构建考情分析预测电场和磁场是中学物理的一条重要主线，带电粒子在场中的运动可以从动力学角度分析，也可以从功和能的角度分析。此类考题容易将运动规律、牛顿运动定律、圆周运动与功能关系等规律综合考查，具有综合性强、难度较大的特点。预测2011年高考涉及场的考题主要表现为以下几种形式： 1考查电场性质的问题； 2考查带电粒子在电场中运动的问题； 3考查在磁场中做匀速圆周运动的问题； 4考查带电粒子在复合场、组合场中运动的问题。专题 七电场考情分析预测2010年2009年2008年电场的力的性质湖南卷17，浙江卷15，全国卷15，上海卷9，广东卷21，江苏卷5，福建卷18等江苏卷1、8，浙江卷16，上海卷3，北京卷20，海南卷10等广东卷8、宁夏卷21、天津卷18、全国卷19等电场的能的性质安徽卷16，全国卷16，天津卷5，山东卷20，四川卷21等全国卷18，上海卷7，山东卷20，北京卷16，江苏卷8，广东卷6浙江卷20，宁夏卷18四川卷20等山东卷21、北京卷19、海南卷5、6等电容器、带电粒子在电场中的运动北京卷18，重庆卷18，安徽卷18，江苏卷15等福建卷15，海南卷5、10，浙江卷23，福建卷21等重庆卷21、上海卷14、海南卷4等1.电场的主要考点包括电场的力的性质(库仑定律、电场强度、用电场线描述电场)、电场的能的性质(电势、电势差、用等势面描述电场、电场力做功、电势能)及电场知识的应用(电容的概念、带电粒子在电场中的加速、带电粒子在匀强电场中的偏转)等。 2从近几年新课标区的高考试题不难看出，电场部分主要是考查对上述电场基本概念的理解和基本规律的应用。 3预计2011年高考涉及本讲的考点一般是： (1)考查电场的叠加问题(近年来研究的对象出现了从单一电荷向组合电荷发展的趋势，难度有所增加)； (2)考查电场力做功与电势能关系的问题； (3)考查电容器以及带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题； (4)考查跟生产技术、生活实际和科学研究关联的问题如电容式传感器、直线加速器等。主干知识整合一、电场以及描述电场的力的性质的物理量1库仑定律：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，公式为：Fk。2电场：带电体周围的一种特殊物质，它是电荷间相互作用的媒介。3电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。4电场强度(场强)是描述电场的力的性质的物理量，E，是矢量，方向与正电荷在该点受到的电场力方向相同，由电场本身决定。5点电荷的场强公式E的推导：由E和Fk，可导出E。二、描述电场的能性质的物理量 1电势：描述电场的能的性质的物理量，放入电场中的电荷具有电势能。2电势差：电场中任意两点的电势之差，UABAB。UAB，是标量。3电势能：电荷在电场中具有的能量，电场中A点的电势能EpAqA。4电场力做功与电势能改变的关系：WABEpAEpB，即电场力对电荷做正功，电势能减少；电场力对电荷做负功，电势能增加。且电势能的改变量等于电场力做功的多少。5电场力做功与电势差的关系式WABqUAB的推导：WABEpAEpBqAqBqUAB。三、电场的形象描述1电场线：如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线。 电场线从正电荷(或无穷远)出发，到负电荷(或无穷远)终止。电场线不相交，不闭合。 电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小。 电场线上各点的切线方向与该点的电场强度的方向相同。高三物理二轮复习教学案主备人黄文荣组长徐健主任孙重社课 时板块三、电场和磁场 专题七电场时间2011年4月2等势面：电场中电势相等的各点构成的面。 同一等势面上各点的电势相等，由WABqUAB可知，在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。 电势差相等的相邻等势面(等差等势面)密处场强大，疏处场强小。 电势不同的等势面在空间不相交。 处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面。 3电场线与等势面关系：电场线与等势面垂直；电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面(沿着电场线的方向电势降低的最显著)；电场线越密处，等差等势面也越密。四、匀强电场的场强公式 1匀强电场的场强公式E(d为沿电场线方向的距离)的推导：将q放在匀强电场中，沿电场线移动距离d，电场力做功WqEd，又WqU，故E。2电场强度的三个表达式对比定义式决定式关系式表达式EF/qEkQq/r2EU/d适用范围任何电场真空中的点电荷匀强电场注意事项电场强度E与试探电荷q的电荷量大小、电性及是否存在无关；与电场力F无关，取决于电场本身Q是场源电荷的电荷量，r是点到场源电荷的距离U是电场中两点间的电势差，d是电场中两点沿电场方向的距离五、电场的应用 要点热点探究探究一电场的叠加与电势能变化的问题 1电场的叠加原理 (1)电场强度是矢量，电场强度的叠加符合平行四边形定则。当空间的电场由几个场源电荷共同激发时，空间某点的电场强度等于各个场源电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和。 (2)电势是标量，电势的叠加符合代数法则。空间某点的电势，等于各个场源电荷单独存在时所激发的电场在该点电势的代数和。2若只有电场力做功，则电势能与动能的和守恒。证明：将q从电场中A点移到B点，由动能定理：W合EkBEkA，若只有电场力做功，W合W电，W电EpAEpB，故可推出：EkBEkAEpAEpB，故EkAEpAEkBEpB，因此若只有电场力做功，则电势能与动能的和守恒。3同理，可证明若只有电场力和重力做功，则电势能与机械能的和守恒。例1 某电场的电场线分布如图371所示，以下说法正确的是()c点场强大于b点场强；a点电势高于b点电势；若将一试探电荷q由a点释放，它将沿电场线运动b点；若在d点再固定一点电荷Q，将一试探电荷q由a移至b的过程中，电势能减小。 ABCD【点拨】判断选项C时，应明确带电粒子轨迹与电场线重合的条件必须同时满足：电场线是直线；带电粒子初速为零或初速度方向与电场线在一条直线上；只受电场力作用。【点评】变式题:如图372所示，两等量异号的点电荷相距为2a。M与两点电荷共线，N位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷边线中点到M和N的距离都为L，且La。略去()n(n2)项的贡献，则两点电荷的合电场在M和N点的强度 ()A大小之比为2，方向相反B大小之比为1，方向相反C大小均与a成正比，方向相同D大小均与L的平方成反比，方向相互垂直高三物理二轮复习教学案主备人黄文荣组长徐健主任孙重社课 时板块三、电场和磁场 专题七电场时间2011年4月探究点二有关电容器的动态变化问题1电容器与电源相连，其两端的电压恒定：极板之间的场强可由公式E判断；电容器带的电荷量(一个极板所带电荷量的绝对值)QCU，其中电容C。2电容器充电后与电源断开，所带电荷量Q恒定：由E，QCU，C，联立可得出极板之间的场强E。极板之间的场强也可由电场线的疏密判断。例 2010重庆卷 某电容式话筒的原理示意图如图373所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距离增大过程中 ()AP、Q构成的电容器的电容增大BP上电荷量保持不变CM点的电势比N点的低DM点的电势比N点的高【点拨】本题中，电容器与电源保持相连，其两端的电压恒定。【点评】变式题2010北京卷 卷用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素(如图374所示)。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变 ()A若保持S不变，增大d，则变大B若保持S不变，增大d，则变小C若保持d不变，减小S，则变小D若保持d不变，减小S，则不变探究点三带电粒子在电场中的加速和偏转问题 1带电粒子在电场中的加速(1)带电粒子在匀强电场中的加速，可以应用牛顿定律结合匀变速直线运动的公式求解，也可应用动能定理qUmvmv求解。(2)带电粒子在非匀强电场中的加速问题，只能应用动能定理求解。2带电粒子在匀强电场中的偏转 (1)带电粒子做匀变速曲线运动。 (2)处理方法：类似平抛运动的分析方法，将曲线运动分解为：沿初速度方向的匀速直线运动；沿电场力方向的初速度为零的匀加速直线运动。 例3 图375甲中电源电动势27 V，内阻不计，固定电阻R1500 ，R2为光敏电阻，C为平行板电容器，虚线到两极板距离相等，极板长l18.0102 m，两极板的间距d1.0102 m，S为屏，与极板垂直，到极板的距离l20.16 m，P为一圆盘，由两个透光率不同的半圆形a、b构成，它可绕AA轴转动。当细光束通过半圆形a、b照射光敏电阻R2时，R2的阻值分别为1000 、2500 。有一细电子束沿图中虚线以速度v08.0 106 m/s连续不断地射入电容器C。已知电子电量e1.61019 C，电子质量m91031 kg，忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力。假设照在R2上的光强发生变化时R2阻值立即有相应的改变。(1)设圆盘不转动，细光束通过b照射到R2上，求电子到达屏S上时，它离O点的距离y。(计算结果保留两位有效数字)(2)设转盘按图甲中箭头方向匀速转动，每2秒转一圈。取光束照在a、b分界处时t0，试在图乙给出的坐标纸上，画出电子到达屏S上时，它离O点的距离y随时间t的变化图线(04s)。要求在y轴上标出图线最高点与最低点的值。(不要求写出计算过程)【点拨】(1)注意区分光束和电子束；(2)注意计算两种情况下电子是否都能打出极板区域。【点评】变式题制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图376甲所示，加在极板A、B间的电压UAB 作周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为kU0(k1)，电压变化的周期为2T，如图乙所示。在t0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用。若k，电子在02T时间内不能到达极板A，求d应满足的条件。高三物理二轮复习教学案主备人黄文荣组长徐健主任孙重社课 时板块三、电场和磁场 专题七电场时间2011年4月课堂检测1(基础题)关于静电场，下列结论普遍成立的是 ()A电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关B电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低C将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零D在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向2(基础题)静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线ad为该收尘板的横截面。工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力) 3(能力题)如图所示，圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面，相邻两等势面间的电势差相等。光滑绝缘直杆沿电场方向水平放置并固定不动，杆上套有一带正电的小滑块(可视为质点)，滑块通过绝缘轻弹簧与固定点O相连，并以某一初速度从M点运动到N点，OMON。若滑块在M、N时弹簧的弹力大小相等，弹簧始终在弹性限度内，则 ()A滑块从M到N的过程中，速度可能一直增大B滑块从位置1到2的过程中，电场力做的功比从位置3到4的小C在M、N之间的范围内，可能存在滑块速度相同的两个位置D在M、N之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的三个位置4(综合题)如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、