一轮复习静电场学案.docx

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除课题：电场力的性质电荷分配原则及库仑力的理解1完全相同的带电体接触后电荷的分配原则(1)若两带电体带同种电荷q1、q2，则接触后电荷量平均分配，即q1q2.(2)若两带电体带异种电荷q1、q2，则接触后电荷量先中和后平分，即q1q2，电性与带电荷量大的带电体相同2库仑力方向的判断方法根据“同种电荷相斥、异种电荷相吸”判断库仑力的方向，作用力的方向沿两电荷连线方向3.计算两个带电小球之间的库仑力时，公式中的r一定是指两个球心之间的距离吗？为什么？答案不一定当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小时，两球不能看做点电荷，这时公式中的r大于(带同种电荷)或小于(带异种电荷)两个球心之间的距离考法一：库仑定律的理解、库仑定律的应用1如图1所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离为l，l为球壳外半径r的3倍若使它们带上等量异种电荷，电荷量的绝对值均为Q，那么，a、b之间的万有引力F1与库仑力F2为()AF1G，F2kBF1G，F2kCF1G，F2kDF1G，F2k2A、B、C三点在同一直线上，ABBC12，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷当在A处放一电荷量为q的点电荷时，它所受到的静电力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为2q的点电荷，其所受电场力为()A B. CF DF考法二：静电力作用下的平衡问题求解涉及静电力的平衡问题的解题思路：涉及静电力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样，受力分析是基础，应用平衡条件是关键，都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题，但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点具体步骤如下：3.(多选)如图6所示，可视为点电荷的小球A、B分别带负电和正电，B球固定，其正下方的A球静止在绝缘斜面上，则A球受力个数可能为()A可能受到2个力作用B可能受到3个力作用C可能受到4个力作用D可能受到5个力作用4.如图所示，用两根等长的绝缘细线各悬挂质量分别为mA和mB的小球，悬点为O，两小球均带正电荷，当小球由于静电力作用张开一角度时，A球悬线与竖直线夹角为，B球悬线与竖直线夹角为，如果30，60，则两小球mA和mB之比为()A.1 B12 C1 D215如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点，A上带有Q3.0106 C的正电荷两线夹角为120，两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小球B，B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g10 m/s2；静电力常量k9.0109 Nm2/C2，A、B球可视为点电荷)，则()A支架对地面的压力大小为2.0 NB两线上的拉力大小F1F21.9 NC将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，此时两线上的拉力大小F11.225 N，F21.0 ND将B移到无穷远处，两线上的拉力大小F1F20.866 N6.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图8所示A处电荷带正电荷量Q1，B处电荷带负电荷量Q2，且Q24Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则()AQ3为负电荷，且放于A左方BQ3为负电荷，且放于B右方CQ3为正电荷，且放于A、B之间DQ3为正电荷，且放于B右方总结：三个自由点电荷在同一水平面的平衡条件： 7.如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电整个系统置于方向水平的匀强电场中已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为()A. B. C. D.8(多选)如图所示，用三根长度相同的绝缘细线将三个带电小球连接后悬挂在天花板三个带电小球质量相等，A球带正电，平衡时三根绝缘细线都是直的，但拉力都为零，则()AB球和C球都带负电荷BB球带负电荷，C球带正电荷CB球和C球所带电荷量不一定相等DB球和C球所带电荷量一定相等(动态平衡)9.如图所示,墙壁上的Q处有一固定的质点A,在Q上方P点用绝缘丝线悬挂另一质量的小球B,A、B带同种电荷后而使悬线与竖直方向成角.由于漏电使带电荷量逐渐减少,在电荷漏完之前悬线对P点的拉力大小()A.保持不变B.先变小后变大C.逐渐减小D.逐渐增大10.如图所示，在一绝缘斜面C上有一带正电的小物体A处于静止状态，现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从P点转至A正上方的Q点处，已知P、A在同一水平线上，且在此过程中物体A和C始终保持静止不动，A、B可视为质点关于此过程，下列说法正确的是（）A物体A受到斜面的库仑力一直不变B物体A受到斜面的支持力先增大后减小C地面对斜面C的摩擦力先增大后减小D斜面对A的作用力一直增大11应用整体法与隔离法受力分析(多选)一根套有细环的粗糙杆水平放置，带正电的小球A通过绝缘细线系在细环上，另一带正电的小球B固定在绝缘支架上，A球处于平衡状态，如图7所示现将B球稍向右移动，当A小球再次平衡(该过程A、B两球一直在相同的水平面上)时，细环仍静止在原位置，下列说法正确的是()A细线对带电小球A的拉力变大B细线对细环的拉力保持不变C细环所受的摩擦力变大D粗糙杆对细环的支持力变大考法三：库仑力作用下的动力学问题12如图2所示，竖直平面内有一圆形光滑绝缘细管，细管截面半径远小于半径R，在中心处固定一电荷量为Q的点电荷一质量为m、电荷量为q的带电小球在圆形绝缘细管中做圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力，求当小球运动到最低点时对管壁的作用力是多大？13.质量为、电荷量为的带电小球固定在绝缘天花板上。带电小球,质量也为,在空中水平面内的同一圆周上绕点做半径为的匀速圆周运动,如图所示。已知小球、间的距离为,重力加速度为,静电力常量为。则( )A.小球和一定带同种电荷B.小球转动的线速度为C.小球所带的电荷量为D.、两球间的库仑力对球做正功14.如图(a)所示,光滑绝缘水平面上有质量分别为m1和m2的甲、乙两个点电荷。t=0静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v-t图象分别如图(b)中甲、乙两曲线所示。则由图线可知( )A.两电荷的电性一定相反B.t1时刻两电荷的电势能最大C.0t2时间内,两电荷的静电力都是先减小后增大D.m1:m2=2:1静电场电场强度1静电场：静电场是客观存在于电荷周围的一种物质，其基本性质是对放入其中电荷有力的作用2电场强度(1)意义：描述电场强弱和方向的物理量(2)公式定义式：E，是矢量，单位：N/C或V/m.点电荷的场强：Ek，Q为场源电荷，r为某点到Q的距离匀强电场的场强：E(3)方向：规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向3.几种典型电场的分布：点电荷的场：大小：随着 的增大而减小；方向：正电荷的场 ；负点电荷的场 等量同号点电荷的场：中垂线上 ；连线上 对称点： 高频考点： 图示分析：等量异号点电荷的场：中垂线上 ；连线上 对称点： 高频考点： 图示分析：考法四：点电荷场的叠加，合场强的计算1.如图，真空中a、b、c、d四点共线且等距先在a点固定一点电荷+Q，测得b点场强大小为E若再将另一等量异种点电荷Q放在d点时，则（）Ab点场强大小为E Bc点场强大小为E Cb点场强方向向右 Dc点电势比b点电势高2如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷Q和Q.直线MN是两点电荷连线的中垂线，O是两点电荷连线与直线MN的交点a、b是两点电荷连线上关于O的对称点，c、d是直线MN上的两个点下列说法中正确的是()Aa点的场强大于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小Ba点的场强小于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大Ca点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小Da点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大3.(2015高考山东卷)直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图M、N两点各固定一负点电荷，一电量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零静电力常量用k表示若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为()A.，沿y轴正向B，沿y轴负向C.，沿y轴正向 D，沿y轴负向4.如图所示，A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电荷量为q外，其余各点处的电荷量均为q，则圆心O处A场强大小为k，方向沿OA方向B场强大小为k，方向沿AO方向C场强大小为2k，方向沿OA方向D场强大小为2k，方向沿AO方向5.如图，真空中有一个边长为L的正方体，正方体的两个顶点M、N处分别放置一对电荷量都为q的正、负点电荷图中的a、b、c、d是其它的四个顶点，k为静电力常量，下列表述正确是（）Aa、b两点电场强度相同Ba点电势高于b点电势C把点电荷+Q从c移到d，电势能增加DM点的电荷受到的库仑力大小为F=k电场线及特点1电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向2电场线的特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远处或负电荷(2)电场线不相交(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向(5)沿电场线方向电势降低(6)电场线和等势面在相交处互相垂直3几种典型电场的电场线(如图所示)考法五：电场线的理解1.两个等量点电荷P、Q在真空中产生的电场线（方向未画出）如图所示，一电子在A、B两点所受的电场力分别为FA和FB，则它们的大小关系为（）AFA=FBBFAFBCFAFBD无法确定2.如图所示为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称，O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是()AA、B可能带等量异号的正、负电荷BA、B可能带不等量的正电荷Ca、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零D同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等，方向一定相反3.(2016高考江苏卷)一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是()AA点的电场强度比B点的大B小球表面的电势比容器内表面的低CB点的电场强度方向与该处内表面垂直D将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同4.两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示，c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则()Aa点的电场强度比b点的大Ba点的电势比b点的高Cc点的电场强度比d点的大Dc点的电势比d点的低课题：电场能的性质1静电力做功(1)特点：静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关(2)计算方法WqEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离WABqUAB，适用于任何电场2电势能(1)定义：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，即WABEpAEpBEp.(3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面的电势能规定为零3电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值(2)定义式：.(3)矢标性：电势是标量，有正负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同电势高低和电势能大小的判断方法1电势高低的判断判断角度判断方法依据电场线方向沿电场线方向电势逐渐降低依据电场力做功根据UAB，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断A、B的高低依据场源电荷的正负取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低依据电势能的高低正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大2.电势能大小的判断判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大电荷电势法正电荷势高能大，负电荷势低能大能量守恒法在电场中，若只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大，电势能减小，反之，动能减小，电势能增大考法六：带电粒子在电场中的轨迹问题（双线问题）1. 如图所示，电场中有a、b两点，则下列说法中正确的是（）A电势ab，场强EaEbB电势ab，场强EaEbC将电荷q从a点移到b点电场力做正功D将电荷q分别放在a、b两点时具有的电势能EPaEPb2 空间中某区域电场线的分布如图所示，一个带电粒子只在电场力的作用下，由P点运动到Q点，图中虚线表示运动轨迹，则下列判断正确的是（）A粒子带正电 B电场力对粒子做负功C粒子在Q点的加速度大于在P点的加速度D粒子在Q点的速度大于在P点的速度3.如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子在运动过程中只受到电场力的作用,根据此图可以作出的正确判断是()A.带电粒子所带电荷的正、负 B.带电粒子在a、b两点的受力方向C.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大D.带电粒子在a、b两点的速度何处较大4虚线a、b和c是某静电场中的三个等势而，它们的电势分别为a、b和c，abc一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，可知（）A粒子从K到L的过程中，电场力做负功B粒子从L到M的过程中，电场力做负功C粒子从K到L的过程中，电势能增加D粒子从L到M的过程中，动能减少5.(2016年全国卷)如图，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内a、b、c为轨迹上的三个点若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc.则()Aaaabac，vavcvbBaaabac，vbvcvaCabacaa，vbvcvaDabacaa，vavcvb5.(多选)如图所示，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，M30.M、N、P、F四点处的电势分别用M、N、P、F表示已知MN，PF；点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则()A点电荷Q一定在MP的连线上B连接PF的线段一定在同一等势面上C将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功 DP大于M6.a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点电场线与矩形所在平面平行已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图所示，由此可知c点的电势为()A4 VB8 VC12 VD24 V总结解题技巧： 考法七：带电体在复合场中的运动1.匀强电场方向水平向右，带电小球在图示水平位置轻绳刚好拉直，由静止开始释放。已知小球所受电场力大小等于重力大小，不考虑空气阻力，则（ ）A开始一段时间内小球可能做变速圆周运动B开始一段时间内小球可能做匀变速直线运动C整个运动过程中小球电势能与机械能之和一定不变D小球运动至左侧时最高点一定低于释放位置1. 如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷为+q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径已知重力加速度为g，电场强度E=，不计空气阻力，下列说法正确的是 （）A若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度v=B若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到B点时的机械能最大C若将小球在A点由静止开始释放，它将在ACBD圆弧上往复运动D若将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，它将能做圆周运动到达B点3.如图，质量为m、带电量为+q的滑块，绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑至竖直向下匀强电场区时，滑块运动的状态为（ ）。A: 继续匀速下滑 B: 将加速下滑C: 将减速下滑 D: 上述三种情况都可能发生4.质量为m的带电小球用细绳系住悬挂于匀强电场中,如图所示,静止时角为,求:(1)小球带何种电性.(2)若将绳烧断后,2s末小球的速度是多大.(g取5.如图所示,AB是一倾角为的绝缘粗糙直轨道,滑块与斜面间的动摩擦因数,BCD是半径为的光滑圆弧轨道,它们相切于B点,C为圆弧轨道的最低点,整个空间存在着竖直向上的匀强电场,场强,质量的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下.已知斜面AB对应的高度,滑块带电荷,取重力加速度,.求:(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端B点时的速度大小;(2)滑块滑到圆弧轨道最低点C时对轨道的压力.考法八：平行板电容器两种类型的动态分析思路(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变(2)用决定式C分析平行板电容器电容的变化(3)用定义式C分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化(4)用E分析电容器两极板间电场强度的变化电容器动态分析问题的分析技巧1抓住不变量，弄清楚是电容器的电荷量不变还是电压不变2根据电容的决定式分析电容的变化，再根据电容的定义式分析电荷量或电压的变化，最后分析电场强度的变化两类典型的动态变化分析1电容器的充放电两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m、带电荷量为q的油滴恰好静止在两板之间，如图1所示在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中()A油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向aB油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向bC油滴静止不动，电流计中的电流从b流向aD油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b2.电容器动态分析(多选)如图2所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态，现将上极板竖直向上移动一小段距离，则()A带电油滴将沿竖直方向向上运动BP点电势将降低C电容器的电容减小，极板带电荷量减小D带电油滴的电势能保持不变3.如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，表示静电计指针的偏角若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则()A增大，E增大 B增大，Ep不变C减小，Ep增大 D减小，E不变考法九：带电粒子在加速场和偏转场中的运动加速场1做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合0，粒子或静止，或做匀速直线运动(2)粒子所受合外力F合0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动2用动力学观点分析a，E， v2v2ad.3用功能观点分析匀强电场中：WEqdqUmv2mv 非匀强电场中：WqUEk2Ek1(1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力偏转场1带电粒子在电场中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场(2)运动性质：匀变速曲线运动(3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动(4)运动规律：沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间沿电场力方向，做匀加速直线运动2带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的证明：由qU0mv yat2()2 tan 得：y，tan (2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点，即O到偏转电场边缘的距离为.3带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解：qUymv2mv，其中Uyy，指初、末位置间的电势差示波管1构造及功能(如下图所示)(1)电子枪：发射并加速电子(2)偏转电极YY：使电子束竖直偏转(加信号电压)；偏转电极XX：使电子束水平偏转(加扫描电压)2工作原理若偏转电极XX和YY不加电压，电子打到 ；（待洗的或洗好的）衣服若只在XX之间加电压，电子打到 ；若只在YY之间加电压，电子打到 ；California 加利福尼亚（州）若XX加扫描电压，YY加信号电压，屏上会出现 图象1.如图7所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么()A若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷vt. & vi. （使）饥饿B微粒从M点运动到N