高考物理一轮复习（要点+命题导向+策略）第6章 静电场课件.ppt

从近五年的高考试题分析可知 试题主要集中在两个大的方面 其一是电场的描述 涉及电场强度 电场线 电势差 电势 平行板电容器的电容 以及平行板电容器所形成的匀强电场 此方面重点考查了对基本概念的建立 物理规律的确切含义 物理规律的适用条件 相关知识的区别与联系等知识点的理解 其二是电场力 电场力做功 电势能的变化 还有带电粒子在电场中的加速和偏转 将电场的概念 规律与牛顿运动定律 功能关系 动量定理等有机地结合起来 此方面重点考查分析综合能力 本章涉及的概念较多 知识零乱 可运用力学中的类比法加深理解 要求我们将力学中的研究方法迁移到电场中来 解决问题的思路仍然遵守牛顿定律 动量守恒 能的转化和守恒等 今后的高考热点 除了历年考的热点外 由于素质教育的要求 对静电防止 静电应用与环保相关的知识也应引起重视 对本章的复习应着重抓好以下几个方面 1 重视基本概念的理解 科学知识是科学素质的重要组成部分 即便是能力立意十分突出的试题 也绝不会脱离基本的知识 概念 2 重视物理学的科学研究方法 本章的物理学科学习方法主要有理想化模型 比值法定义以及类比法等 3 重视能与实际相结合的出题点 如电场中的导体的性质和特点 带电粒子在电场中的加速和偏转 以及电容器的一些知识在实际生产 生活中都有广泛的应用 4 重视电场与其他物理知识的联系 本章易出综合性强 难度大的题目 就在于它能与力学 磁场等知识联系起来 课时20电荷及其守恒定律库仑定律 考点一电荷及电荷守恒定律 基础梳理 1 电荷 自然界只存在正 负两种电荷 跟用丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷的电性相同的电荷叫正电荷 跟用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷的电性相同的电荷叫负电荷 电荷间的相互作用规律是同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 2 起电 使物体带电的过程叫做起电 物体起电的方式有三种 摩擦起电 接触起电 感应起电 1 摩擦起电 电荷从一个物体通过摩擦转移到另一个物体 2 感应起电 电荷经过静电感应从物体的一部分转移到另一部分 或从一个物体转移到另一个物体 3 接触起电 净电荷由带电体经过接触转移到原来不带电的物体上 使之带电的过程 3 电荷量 电荷的多少称为电荷量 其国际单位为库仑 简称库 符号为c 4 元电荷 通常把e 1 6 10 19c的电荷叫做元电荷 所有带电体的电荷量都是元电荷量的整数倍 电子 质子的电荷量都等于元电荷量1 6 10 19c 但电性不同 前者为负 后者为正 5 比荷 电子的电荷量和其质量的比值叫做电子的比荷 它也是一个重要物理量 电子的比荷 1 76 1011c kg 6 电荷守恒定律 电荷既不能被创造 也不能被消灭 只能从一个物体转移到另一个物体 或者从物体的一部分转移到另一部分 在转移的过程中 电荷总量不变 这就是电荷守恒定律 疑难详析 关于电荷的分配问题接触起电时 两个物体最终的电荷的分配很复杂 大多靠实验才能确定 中学阶段一般仅讨论两个外形完全相同的导体球相互接触后的电量分配情况 1 若带电导体球和不带电导体球接触 则电荷平分 2 若两个带电导体球为同种电荷 则总电荷平分 3 若两个带电导体球为异种电荷 则先中和再平分 考点二库仑定律 基础梳理 1 点电荷它是一种理想化的模型 当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时 可以将带电体视为点电荷 2 库仑定律 1 内容 真空中两个点电荷间的相互作用力 跟它们电荷量的乘积成正比 跟它们间距离的平方成反比 作用力的方向在它们的连线上 2 公式 f k 其中比例常数k叫做静电力常量 k 9 0 109n m2 c2 3 条件 真空中 点电荷 疑难详析 1 注意区别电荷量 元电荷 点电荷电荷量是物体带电的多少 它只能是元电荷的整数倍 元电荷是电荷量为1 60 10 19c的电荷 既不是电子也不是质子 它是最小的电荷量 电子和质子的电荷量就是一个元电荷 点电荷是一种理想化的物理模型 对电荷量并无限制 2 对库仑定律的理解库仑定律公式 f 1 q为点电荷 公式只适用于点电荷之间的相互作用 2 这里的r是指两点电荷之间的距离 如果两带电体不能处理为点电荷 则需要具体讨论 3 库仑定律公式 只适用于求真空中的两点电荷间的相互作用 在空气中 两点电荷间的作用力近似等于在真空中的情况 可直接应用本公式 4 在一般情况下 我们仅利用此公式来计算两点电荷之间作用力的大小 而力f的方向再根据题意另行判定 所以 计算库仑力时 电量q1 q2只需代入绝对值即可 5 两个点电荷间的距离r 0时 就不能再视为点电荷 也不遵守库仑定律 它们之间的库仑力不能认为趋近于无穷大 题型一库仑定律和电荷守恒定律的综合 例1 真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球a和b a b均可看做点电荷 将其分别固定在两处 两个小球间静电力为f 用一个不带电的同样的金属小球c先和a接触 再和b接触 然后移去c 则a b两个小球间的静电力变为多大 若再使a b间的距离增大一倍 则它们的静电力又为多大 题后反思 库仑定律经常和电荷守恒定律结合起来考查 这里要注意电荷分配的原则 完全相同的带电金属球相接触 同种电荷总电荷是平均分配 异种电荷则是先中和后平分 库仑定律是 平方反比定律 计算时要格外谨慎 答案 c 题型二用库仑定律求解电荷平衡问题 例2 a b c为三个电荷量相同的正点电荷q 将其放在等边三角形的三个顶点上 如图1所示 问在三角形的中心应放置多大的点电荷 才能使作用于每个点电荷上的合力为0 图1 题后反思 本题应用库仑定律解决不共线的多个自由电荷的平衡问题 要注意画好矢量图 结合几何知识求解 如图2甲所示 悬挂在o点的一根不可伸长的绝缘细线下端系有一个带电荷量不变的小球a 在两次实验中 均缓慢移动另一个带同种电荷的小球b 当小球b到达悬点o的正下方并与小球a在同一水平线上 小球a处于受力平衡时 悬线偏离竖直方向的角度为 若两次实验中小球b的电荷量分别为q1和q2 分别为30 和45 则为 图2 答案 c 题型三库仑定律与牛顿运动定律的综合图3 例3 如图3所示 质量均为m的三个带电小球a b c放置在光滑绝缘的水平直槽上 a b间和b c间的距离均为l 已知a球带电荷量为qa 8q b球带电荷量为qb q 若在c球上施加一个水平向右的恒力f 恰好能使a b c三个小球保持相对静止 共同向右加速运动 求 1 拉力f的大小 2 c球的带电荷量qc 题后反思 解决库仑定律与力学综合问题的思路和解题步骤与力学中的完全相同 只不过在进行受力分析时 要多分析一个性质力 库仑力 图4如图4所示 绝缘水平面上静止着两个质量均为m 电量均为 q的物体a和b a b均可视为质点 它们间的距离为r 与水平面间的动摩擦因数均为 求 1 a受的摩擦力为多大 2 如果将a的电量增至 4q 两物体开始运动 当它们的加速度第一次为零时 a b各运动了多远距离 图5 1 2008 上海高考 如图5所示 在光滑绝缘水平面上 两个带等量正电的点电荷m n 分别固定在a b两点 o为ab连线的中点 cd为ab的垂直平分线 在co之间的f点由静止释放一个带负电的小球p 设不改变原来的电场分布 在以后的一段时间内 p在cd连线上做往复运动 若 a 小球p的带电量缓慢减小 则它往复运动过程中振幅不断减小b 小球p的带电量缓慢减小 则它往复运动过程中每次经过o点时的速率不断减小c 点电荷m n的带电量同时等量地缓慢增大 则小球p往复运动过程中周期不断减小d 点电荷m n的带电量同时等量地缓慢增大 则小球p往复运动过程中振幅不断减小 解析 由对称性可知 m n的带电量一定时 小球p的带电量的变化只影响其加速度的大小 影响其到达o点的速率的大小 而不会影响振幅的大小 因此 b正确 a错误 如果m n的带电量等量缓慢增大 则小球p所受电场力产生的加速度在同一位置时将更大 速度变化将更快 即周期将变小 同时 伴随m n电量的增加 由于对p的束缚作用越来越强大 其振幅将不断减小 cd均正确 答案 bcd 2 中子内有一个电荷量为 e的上夸克和两个电荷量为 e的下夸克 一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上 如图6所示 如图给出的四幅图中 能正确表示出各夸克所受静电作用力的是 图6 解析 电荷量为 e 3的下夸克所受到的另一个电荷量为 e 3的下夸克给它的静电力为电荷量为 2e 3的上夸克给它的静电力的1 2 则由受力图找到相应的几何知识可得到所受到的静电力方向竖直向上 电荷量为 2e 3的上夸克所受到的两个电荷量为 e 3的下夸克给它的静电力方向竖直向下 所以b选项正确 答案 b 3 2009 浙江高考 如图7所示 在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q q 0 的相同小球 图7小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接 当3个小球处于静止状态时 每根弹簧长度为l 已知静电力常量为k 若不考虑弹簧的静电感应 则每根弹簧的原长为 答案 c 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 3 10 8c aq1q2 1 10 15c2 b得q aq1 b 0 由此解得q1 5 10 8cq2 2 10 8c 答案 5 10 8c 2 10 8c 两个点电荷带异种电荷 5 如图8所示 一根长为2m的绝缘细管ab被置于匀强电场