2011年高中物理二轮总复习 电场力的性质教案

用心 爱心 专心 1 第十六讲电场力的性质第十六讲电场力的性质 201 0 年 命 题 特 点 1 命题多以选择题型出现题目难度适中 2 有时单独命题 但更多是和力学知识综合 对综合能力要求 较高 3 近几年对场强 线等概念的考查相对较少 场的叠加容忽视 预计 2010 年高考试题要关注电场强度概念 场与力学知识 的不综合仍是命题主要形式 应 试 高 分 瓶 颈 这部分试题中考生出理问题主要是和力学知识综合应用时综 合能力不够 涉及受力与运动问题分析不清楚 造成不要的丢分现 象 命题点命题点 1 1 库仑定律及应用库仑定律及应用 命题点命题点 2 2 电场强度 电场线电场强度 电场线 命题点命题点 1 1 库仑定律及应用库仑定律及应用 本类考题解答锦囊本类考题解答锦囊 解答 库仑定律及应用 一类试题 主要了解以下内容 库仑定律的适用条件是真空中的点电荷 因此应用中首先要明确所研究问题是否满足条件 公式 F K 2 21 r QQ 中涉及两点电荷带电量情况 若电荷相互接触又分开则应满足电荷守恒定律 与力学知识综合要注意 解题规范 电荷间作用力 同种性质电荷相互排斥 异种性质电荷相互吸引 1 典型例题 中子内有一电荷量为 3 2 e 的上夸克和两个电荷量为 3 1 e 的下夸克 一简单模型 是三个夸克都在半径为 的同一圆周上 如图 16 1 1 所示 图 16 1 2 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 命题目的与解题技巧命题目的与解题技巧 本题考查的是电荷间的库仑力及力的平行四边形定则 解题中关键是确定上 下夸克间库仑力的方向及大小关系作出力的平行四边形 定性分析即可 解析 上夸克和下夸克为异种电荷 相互间作用力为引力 F 9 2 2 2 r e K由力的合成平行四边形定 则可知上夸克所受静电作用力 F1向下 下夸克为同种电荷 库仑力为引力 F K 2 9 2 2 FF r e 受 力如图 16 1 3 所示 由力的平行四边形定则可知 F2 竖直向上 故 B 正确 答案 B 2 典型例题 如图 16 1 4 所示 三个完全相同的金属小球 a b c 位于等边三角形的三个顶点 上 a 和 c 带正电 b 带负电 a 的带电量的大小比 b 的小 已知 c 受到 a 和 b 的静电力的合力可用图中四 条有向线段中的一条来表示 它应是 A F1 B F2 C F3 D F4 答案 答案 B 指导 指导 考点电荷间的作用力一库仑力的求法 特别是方向及力的平行四边形定则 只要从力学中 的力的合成分析思路出发再和用合成法则去合成即可求解 用心 爱心 专心 2 3 典型例题 如图 16 1 5 所示 在粗糙水平面上固定一点电荷 Q 在 M 忖点无初 速度释放一带有恒定电荷量的小物块 小物块在 Q 的电场中运动到 N 点静止 则从肘点 运动到 N 点的过程中 A 小物块所受电场力逐渐减小 B 小物块具有的电势能逐渐减小 C M 点的电势一定高于 N 点的电势 D 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 答案 答案 ABD 指导 指导 此题的四个选项相对独立 应分别进行研究 由题意可知小物块与电荷 Q 带同种电荷 均 为正电或均为负是 小球远离电荷 Q 据库仑定律判断 B 项正确 小物体从 M N 电场力做正功 电势能减 小 B 项正确 若电荷 Q 为正电 则电势 甲 M N 若电荷 Q 为负电 则 M 2则 2 1 2 r Q k 2 2 2 r Q k r 2 1 2 1 r 3 典型例题 两个大小相同的金属小球 A B 带有等量异种电荷 相距较远 彼此间的作用力为 F 现 将另一个不带电的 与 A B 完全相同的金属小球 C 先与 A 接触 再与 B 接触 然后移开 则 A B 间的作 用力变为 FDFC FBFA 4 3 2 1 4 1 8 1 答案 指导 答案 指导 A B 两带电小球相距较远 可看作点电荷 设 A 带正电 Q O 带负电 Q 将 C 与 A 接触后 C A 各带 2 Q 的正电 再将 C 与 B 接触 正负电荷中和 C B 共带 2 Q 的负电 即各带 4 Q 子的负电 从而 将 C 移开后 A B 间的作用力 F k 8 1 42 2 2 2 r Q k r QQ 而原先 A B 间的作用力 F 2 2 r Q k所以 FF 8 1 应 选 A 4 典型例题 在光滑的水平桌面上有 a b c 三个带电小球 它们位于同一直线上 a b 两球间距大 于 b c 两球间距 且保持静止状态如图 16 1 9 所示 它们的带电荷量分别为 q1 q2 q3 且保持不变 下 面哪种情况是可能的 A a 和 b 球带正电 c 球带负电 B 三个球都带正电 C q2 q1 q3 D q1 q3 q2 答案 答案 D 指导 指导 由于 3 个小球都处于静止状态 它们受到的库仑力均为平衡力 由 两力方向相反 可得小球的 带电情况为 球与 c 球带同种同荷 b 球与 a 球 c 球 用心 爱心 专心 4 带异种电荷 由两力的大小相等 若分析 球受力 它受到 球及 c 球的库仑力 由库仑定律可得 q3 q2 同理对 c 球分析可得 ql q2 对 a 球分析可得 q1 q3 新高考命题方向预测新高考命题方向预测 1 如图 16 1 10 所示 两个质量为 m1和 m2的小球各用长丝线悬挂在同一点 当两 小球带电量分别为 q1 q2时 两丝线张开 与竖直方向夹角分别为 a1和 a2 下列说法 哪些是正确的 两小球静止于同一水平面 A 若 m1 m2 则 a1 a2 B 若 m1 m2 则 a1 a2 C 苦 m1a2 D 若 m1 m2 且 q1 q2 则 a1 a2 答案 答案 AC 指导 指导 两球因带同种电荷相互排斥而分开 它们相互作用的库仑力等大而反 向 故丝线与竖直方向夹角与电量无关 应排除 D 选项 对小球受力分析如图 D 16 2 所示 两球均为三力 共点平衡 由平条件得 tana mg F 决定 a 大小的是 m m 大的小 m 小的 a 大 故 A C 正确 2 人类已探明某星球带负电 假设它是一个均匀带电的球体 今将一个带负电的颗粒置于该星球表面 上空 h 高处时 恰好能悬停在空中 若将该颗粒带到距星球表面 2h 高处由静止释放 则此颗粒将 A 仍会悬停在空中 B 被推向太空 C 向星球球心方向下落 D 沿星球自转的线速度方向飞出 答案 答案 A 指导 指导 空中的负电荷受库仑斥力和万有引力的作用 二力平衡 所以 F库 F引 即 2 2 1 2 21 r mGm r QkQ 与 r 无关 因此带电颗粒位置变化但仍满足二力平衡关系 故选 A 3 如图 16 1 11 所示 质量分别为 m 2m 3m 的三个小球 A B C 其中 B 球带正电 Q A C 两球均不带电 绝缘细线将三球连接 并将 A 球拴住 三球均处于静止状态 A B 之间细线的张力为 当 A 球从静止释放后的一段时间内 A B 球间细线的张力为 答案 答案 QE 5mg QE 3 指导 指导 将 D C 视为整体 受总的重力 5mg O 球受电场力 QE 及 A B 间的细线对 B 向上的拉力 根据平衡条件得 F QE 5mg 将 A 球释放后 A B 将有共同的加速度且大于 g C 球将做自由 落体运动 故 B C 间线的张力为零 将 A B 视为整体 受总重力 3mg 及向下的电场力 QE 根据牛顿第二 定律 QE 3mg 3ma 再分析 A 球的受力 重力及线向下的拉力 F 有 mg F ma 所以 F QE 3 4 如图 16 1 12 所示 真空中两个相同的小球带有等量同种电荷 质量均为 0 1 克 分别用 10 厘米长 的绝缘细线悬挂于天花板上的一点 当平衡时月球偏离竖直方向 60 角 A 竖直悬挂且与绝缘墙壁接触求 1 每个小球的带电量 2 墙壁受到的压力 3 每条细线的拉力 答案 答案 1 0 33 10 7C 2 8 5 10 4N 3 TB 9 8 10 4N TA 1 47 10 3N 指导 指导 分别对 A O 两球进行受力分析 如图 D 16 3 中国 a 和 b 所示 1 由题意可各 TB与 F电的夹角为 120 并可进 步得到 TB F电 mg 三力互成 120 并处于平衡 状态 可得 TB mg F 电 而 F 电 2 2 r Q k 所以每个小球带电量 用心 爱心 专心 5 C k mg r k rF Q 7 9 3 2 1033 0 100 9 8 9101 0 1 0 电 2 由图 b 所示 由平衡条件可求出墙对 A 球的弹力 NA F电cos 3