2013届高考物理一轮 专题16 电场的力的性质学案 新课标

用心 爱心 专心1 20132013 届高三新课标物理一轮原创精品学案届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题专题 1616 电场的力的性质电场的力的性质 课时安排 课时安排 3 3 课时课时 教学目标 教学目标 1 理解两种电荷和电荷守恒定律 2 真空中的库仑定律 点电荷 3 理解电场 电场强度 电场线 点电荷的场强 匀强电场 电场强度的叠加 4 运用静电场的有关概念和规律解决物理问题 本讲重点 本讲重点 1 库仑定律 2 电场强度 电场线 本讲难点 本讲难点 运用静电场的有关概念和规律解决物理问题 考点点拨 考点点拨 1 电荷 电荷守恒定律 2 库仑定律的直接应用 3 一条直线上的电荷平衡问题 4 库仑定律在力学问题中的综合应用 5 电场强度的分析与计算 6 电场线的有关问题 7 电场中的力学问题 9 电场强度的概念 1 定义 电场中放入一个试探电荷q 它所受到的电场力F跟它所带电量的比值F q叫 这个位置的电场强度 公式 单位 N q 或 V m 2 物理意义 电场强度是描述电场力的性质的物理量 其大小与放入的试探电荷无关 它表示单位电荷在该点受到的电场力 3 矢量性 场强是矢量 规定 跟该点的场强方向 一致 那么负电荷的受力方向与该点场强的方向 4 孤立的点电荷在真空中形成的电场是非匀强电场 其决定式 场强的方 向在该点和电荷的连线上 用心 爱心 专心2 5 场强的叠加 当某一区域的电场由几个电场叠加而产生的时候 电场中某点的场强等 于各个电场单独在该点的场强的矢量和 遵循 10 电场线 1 概念 为了形象的描述电场中各点场强的强弱和方向 在电场中画出一系列的曲线 曲线上各点的切线方向表示该点的 方向 曲线的 表示电场的强弱 2 电场线的特点 始于 或无穷远处 终于 或无穷远处 任何 两条电场线都不 3 几种典型电场的电场线分布 a 孤立正 负点电荷 b 等量异种点电荷和等量同种 点电荷 c 匀强电场 11 匀强电场 场强方向处处相同 场强大小处处相等的区域称为匀强电场 匀强电场的电场线 是 的平行线 平行相对的金属板带等量异种电荷后 在两板之间除边缘外就是匀强电场 显然 两球心间的距离为 3r 但由于同种电荷相互排斥 使金属球电荷分布不均匀 而分 布在两球外部的球面 这样两部分电荷间的距离就大于 3r 所以F小于 同理 若 2 2 3 kQ r 两球带有异种电荷Q 则F大于 2 2 3 kQ r 用心 爱心 专心3 3 3 电场强度的计算 电场强度的计算 1 定义式 E F q适用于任何电场 E与F q无关 E的方向规定为正电荷受到的电场 力的方向 2 点电荷的场强 E kQ r2 仅适用于真空中的点电荷 3 匀强电场的场强 E U d 4 4 电场线 描述场强的大小和方向 电场线 描述场强的大小和方向 场强方向 某点场强方向即该点切线方向 场强大小 用电场线的疏密度表示 比较几种常见电场的电场线 正点电荷电场负点电荷电场等量同种电荷电场 等量异种电荷 匀强电场 电场线的方向与电荷所受电场力方向共线 但不一定是电荷的运动方向 5 电场力与受力分析结合 在电场中带电体还可能受到多种外力 电场力是一种基本形式的力 分析时一定要遵循受 力分析的一般思维程序 二 高考要点精析二 高考要点精析 解析解析 元电荷是指与质子带电量或电子带电量绝对值相等的电荷量 不是质子也不是电子 故 A 选项错 点电荷是一种理想化模型 实际带电体的大小远小于带电体之间的距离时 带电体的形状和大小对于作用力的影响可忽略不计 这样的带电体就可视为点电荷 所以 B 项不对 摩擦起电的实质是电荷的转移 并不是创造了电荷 故 C 项不对 选项 D 准确 表述了库仑定律的适用条件 所以 D 正确 用心 爱心 专心4 答案 D 考点精炼考点精炼 1 下列关于电荷量的说法哪些是正确的是 A 物体所带的电荷量可以为任意实数 B 物体所带的电荷量只能是某些值 C 物体带正电荷 1 6 10 9C 这是因为失去了 1 0 1010个电子 D 物体带电量的最小值是 1 6 10 19C 二 库仑定律的直接应用 二 库仑定律的直接应用 考点点拨考点点拨 库仑定律描述了真空中两静止的点电荷之间的相互作用力所遵循的规律 公式F 2 12 2 kq q r 点电荷是无大小 无形状且有电荷量的一个理想化模型 在实际问题中 只有当带电体间 的距离比它们自身的大小大的多 以至于带电体的形状和大小对相互作用的影响可以忽略 不计时 带电体才可以视为点电荷 例 2 真空中两个相同的带等量异种电荷的小球A和B A B可看成点电荷 分别固定 在两处 两球间库仑力是F 用一个不带电的小球C 先和A球接触 再和B球接触 然后 移去C 则A B 间的库仑力变为F的几倍 若再使A B间的距离增大一倍 则它们之间 的库仑力又为多少 考点精炼考点精炼 2 2 电荷量分别为q1 q2的两个点电荷 相距r时相互作用力为F 则 A 如果q1 q2 恒定 当距离变为r 2 时 作用力将变为 2F B 如果其中一个电荷的电荷量不变 而另一个电荷的电荷量和它们之间的距离都减半时 作用力变为 2F C 如果它们的电荷量和距离都加倍 则作用力不变 D 如果它们的电荷都加倍 距离变为时 作用力变为 8Fr 2 1 第二课时 三 一条直线上的电荷平衡问题 三 一条直线上的电荷平衡问题 考点点拨考点点拨 如果三个点电荷处于一条直线上同时处于平衡状态 则每一个电荷所受合外力均为零 此 时可以对每个电荷分别进行受力分析 由平衡条件求解 如果其中两个电荷是固定的 则 用心 爱心 专心5 只需对第三个电荷列平衡方程 要注意判断相邻电荷的正负 例 3 固定的两个带正电的点电荷q1 q2 电荷之比为 1 4 相距为d 引入第三个 点电荷q3 要使q3 能处于平衡状态 对q3 的位置 正负 电荷量都有何要求 考点精炼考点精炼 3 有A B两个带电小球 电荷分别为 Q和 9Q 相距 0 4m 如果引入第三个小球C 正 好使三个小球都处于静止状态 则C小球应带 电 应放在离 A 球多远处 且 C 球所 带电荷量为多少 四 库仑定律在力学问题中的综合应用 四 库仑定律在力学问题中的综合应用 考点点拨考点点拨 库仑定律给出了真空中两静止的点电荷之间的相互作用力 在历年高考试题中 常常是与 力学知识联系起来考查带电体的运动问题 解答这一类题目的关键还是在力学上 只要在 对物体进行受力分析时 注意对带电体所受的库仑力分析 再应用力学相关知识即可求解 必须注意的是 当带电体运动过程中与其它导体有接触时 有可能所带电量要发生变化 用心 爱心 专心6 考点精炼考点精炼 4 已知如图 在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m的相同小球 彼此间的距离都是 l A B电荷量都是 q 给C一个外力F 使三个小球保持相对静止共同加速运动 求 C 球的带电性和电荷量 外力F的大小 五 电场强度的分析与计算 五 电场强度的分析与计算 考点点拨考点点拨 电场强度的计算有以下几种方法 1 定义式 E F q适用于任何电场 E与F q无关 E的方 向规定为正电荷受到的电场力的方向 2 真空中点电荷的场强 E kQ r2 3 匀强电场的场强 E U d 当某一区域的电场由几个电场叠加而产生的时候 电场中某点的场强等于各个电场单独在 该点的场强的矢量和 遵循平行四边形定则 2 电子在点所受的电场力F qEC 0 8 10 20N 因为电子带负电 所以F方向与EC方向 用心 爱心 专心7 相反 考点精炼考点精炼 5 图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电 荷 q q q 求该三角形中心O点处的场强大小和方向 第三课时 六 电场线 六 电场线 考点点拨考点点拨 要牢记以下 6 种常见的电场的电场线 电场线上某点的切线方向为该点的场强方向 电场线的疏密表示场强的大小 电场线互不相交 例 6 如图所示 在等量异种点电荷的电场中 将一个正的试探电荷由A 点沿直线移到 O点 再沿直线由O点移到c点 在该过程中 试探电荷所受的电场力大小和方向如何改 变 电场力所做的功又如何改变 解 根据电场线的分布可知 电场力一直减小而方向不变 从a到O电场力做正功 从O到c电场力不做功 考点精炼考点精炼 6 如图所示是电场中的一条电场线 关于该电场线 有下列说法 其 中正确的是 A 它可能是匀强电场中的电场线 也可能是点电荷周围的电场线 B 由 A 到 C 场强可能逐渐变大 也可能逐渐变小 C 一正电荷仅在电场力作用下由 A 向 C 运动 其加速度一定变大 D 一负电荷仅在电场力作用下由 A 向 C 运动 其加速度一定减小 七 电场中的力学问题 七 电场中的力学问题 考点点拨考点点拨 在历年高考试题中 常常是电场知识与力学知识联系起来考查 解答这一类题目的关键还 是在力学上 只要在对物体进行受力分析时 注意分析带电体所受的电场力 再应用力学 a O c 用心 爱心 专心8 相关知识即可求解 考点精炼考点精炼 7 如图所示 在匀强电场中 有一质量为m 电量为q的小球从A点由静止释放 运动轨 迹为一直线 该直线与竖直方向的夹角为 那么匀强电场的场强大小为 A 唯一值 qmg tan B 最大值 qmg tan C 最小值 qmg sin D 最大值 qmg 用心 爱心 专心9 三 考点落实训练三 考点落实训练 1 电场强度E的定义式为E F q 根据此式 下列说法中正确的是 此式只适用于点电荷产生的电场 式中q是放入电场中的点电荷的电荷量 F是该点电 荷在电场中某点受到的电场力 E 是该点的电场强度 式中q是产生电场的点电荷的电荷 量 F是放在电场中的点电荷受到的电场力 E 是电场强度 在库仑定律的表达式 F kq1q2 r2中 可以把kq2 r2看作是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小 也可 以把kq1 r2看作是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小 A 只有 B 只有 C 只有 D 只有 2 一个检验电荷q在电场中某点受到的电场力为F 以及这点的电场强度为E 图中能正 确反映q E F三者关系的是 3 如图所示 一电子沿等量异种电荷的中垂线由A O B匀速飞过 电子重力不计 则电 子所受另一个力的大小和方向变化情况是 A 先变大后变小 方向水平向左 B 先变大后变小 方向水平向右 用心 爱心 专心10 C 先变小后变大 方向水平向左 D 先变小后变大 方向水平向右 4 如图所示 带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况 一带电粒子在电场中 运动的轨迹如图中虚线所示 若不考虑其他力 则下列判断中正确的是 A 若粒子是从A运动到B 则粒子带正电 若粒子是从B运动到A 则粒子带负电 B 不论粒子是从A运动到B 还是从B运动到A 粒子必带负电 C 若粒子是从B运动到A 则其加速度减小 D 若粒子是从B运动到A 则其速度减小 6 在图所示的竖直向下的匀强电场中 用绝缘的细线拴住的带电 小球在竖直平面内绕悬点O做圆周运动 下列说法正确的是 带电小球有可能做匀速率圆周运动 带电小球有可能做变速率 圆周运动 带电小球通过最高点时 细线拉力一定最小 带电小 球通过最低点时 细线拉力有可能最小 A B C D 7 质量为m的带正电小球A悬挂在绝缘细线上 且处在场强为E的匀强电场中 当小球A 静止时 细线与竖直方向成 30 角 已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小 则小球 所带的电量应为 A B C D E mg 3 3 E mg3 E mg2 E mg 2 用心 爱心 专心11 12 已经证实 质子 中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的 上