2011年高考物理一轮复习 第6部分 电场课件 新人教版

第六部分电场 专题一库仑定律电场强度 专题二电场能的性质 专题三电容器带电粒子在场中的运动 专题一库仑定律电场强度 备考导航 例题剖析 一 知识与技能 在求解静电力时应明确几点 周围各电荷对它的静电力是独立地遵循库仑定律 点电荷间的静电力与其他的力同样遵循力的矢量计算法则 两个带电体相互接触过程中 电荷问题保持不变 库仑力同重力弹力一样属性质力 电场与重力场一样是一种特殊物质 电场是看不着 摸不到的 只有通过 试探电荷利用比值定义间接地描述 电场强度是描述电场强弱的物理理 应注意区分电场强度各种表达式 知道电场强度与检验电荷的电量无关 是由电场本身性质决定的 了解电场线是人们为了形象描述电场的假想曲线 熟记各种点电荷的电场线形状 知道电场强度是矢量 其计算遵循适量计算法则 判断电场强度可用公式法或电场线的疏密两种方法进行判断 二 过程与方法 在专题复习过程中首先要了解点电荷是理想化的模型 知道两种电荷 电荷守恒定律和电荷量 在复习库仑定律时可以采用类比的方法 根据万有引力的分析和解题方法进行学习 在应用库仑定律解题时一定要注意其适用条件 有两个点电荷所带电量的绝对值均为Q 从其中一个电荷上取下 Q的电荷量 并加在另一个电荷上 那么它们之间的相互作用力与原来相比 A 一定变大 B 一定变小 C 保持不变 D 由于两电荷电性不确定 无法判断 思路剖析 库仑定律的简单应用 注意电荷量的绝对值为Q 先进行假设每个电荷的电量 再运用库仑定律求解 答案 B 思维拓展 本题难度并不大 但需要进行简单的计算才能选对答案 而此类看似简单的命题更容易错 往往是造成尖子生丢分的原因 由库仑定律与万有引力都是距离平方反比定律 此题还可以改成开发月球资源运送到地球或人类建造太空站来往运送货物等命题 其结论是相似的 思路剖析 明确电场强度的定义式和点电荷电场强度的公式 利用此再逐一对题目要求进行排查 重在理解其区别和应用 解析 场强是矢量 不仅有大小 而且有方向 以点电荷为圆心 r为半径的球面上 各点的场强大小相等 但方向不同 故选项A错误 根据电场强度定义 关于电场 下列说法中正确的是 A 以点电荷为球心 r为的球面上 各点的场强都相同B 正点电荷周围的场强一定比负点电荷周围的场强大C 在电场中某点放入试探电荷q 该点的场强大小为E 取走q后 该点场强不为零D 电荷所受电场力很大时 该点的场强一定很大 思维拓展 电场中某点场强的大小 既不能认为E与F成正比 也不能认为E与q与反比 场强的方向规定为正电荷在该点时受到的电场力的方向 与该点负电荷受到的电场力方向相反 答案 C 如下图 带电荷量为 q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d 点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心 若图中a点处的电场强度为零 根据对称性 带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为 方向 静电力恒量为k 若在b点放置一个电荷量为Q的正点电荷 则此电荷受到的电场力大小为 方向 思路剖析 若图中a点在电场强度为0 这个关键句 理解它所说明的问题 答案 水平向左 或垂直薄板向左 水平向左 或垂直薄板向左 思维拓展 电场是适量 其叠加遵循平等四边形定则 本题在解析时要注意b点的薄板产生的电场强度和b点的实际电场强度是不同的 同学们在解题过程中一定要注意题目中所问的问题是什么 特别是熟悉的物理问题 更要注意命题问题的变化 决不能死记结论 学物理最重要的是解决问题的思维方法 如右图所示 有两根长度皆为l 1 00m的不可伸长的绝缘轻线 其中两根的一端固定在天花板上的O点 另一端分别拴有质量为m 1 00 10 2kg的带电小球A和B 它们的电量分别为 q和 q q 1 00 10 7C A B之间用第三根线连接起来 其中存在大小为E 1 00 106N C的匀强电场 场强方向沿水平向右 平衡时A B球的位置如图所示 现将O B之间的线烧断 由于有空气阻力 A B球最后会达到新的平衡位置 求平衡时A B两个带电体所在的位置 不计两带电小球间相互作用的静电力 g取10m s2 思路剖析 此题属于共点力平衡在电场中的应用 解此类型题目 首先应确定研究对象 然后对其进行受力分析 最后运用牛顿第二定律结合电场规律解题 答案 见解析 思维拓展 解决带电体在电场中平衡的方法与解决力学中平衡问题的方法是一样的 都是依据共点力平衡条件求解 所不同是在受力分析列平衡方程时 一定要注意考虑电场力 解析 细线烧断重新达到平衡时 以A B两电荷这个系统为研究对象 它们的受力情况如图甲所示 水平方向合力为零 竖直方向合力也应为零 故OA绳对系统的拉力应该与重力方向相反即竖直向上 OA绳成竖直状态如图甲所示 选B为研究对象 B的受力如图乙所示 采用力的合成法 知F mg 由题意通过计算得mg Eq 0 1N 由几何关系得到图丙 专题二电场能的性质 备考导航 例题剖析 一 知识与技能 1 本专题所涉及的电势 电势能 电势差等概念都很抽象 要特别注意搞清相关要领的区别和联系 理解它们的物理意义 从能量的角度去研究物理问题的思维方法将贯穿整个物理学习过程中 也是高考命题的热点之一 2 本专题内容往往是将电场概念与牛顿运动定律 动能定理 动量守恒定律等力学知识相结合 以考查学生对力学 电学有关知识的理解和熟练程度 且电场问题与生产技术 生活实际 科学研究相结合的题目也较多 是过去和未来高考命题的热点 二 过程与方法 本专题主要复习描述电场能的性质的物理量 由于电场力做功跟重力做功的特点 都与路径无关 所以在学习过程中常常用类比重力场来理解电场 这种知识迁移的方法在后面的学习过程中还会经常用到 同学们必须熟练掌握 有一电荷量为3 10 6C的负点电荷 从某一电场中的A点移到B点的过程中克服 温馨提示 这是关键 电场力做功6 10 4J 从电场中的B点移到C点的过程中电场力对电荷做功9 10 4J 则 1 A C两点之间的电势差为多少 2 A C两点比较哪一点的电势较高 思路剖析 解本题时首先要解决电场力对电荷所做的功 然后根据电势差的定义式求解 解析 在电场中将电荷从A点移到B点的过程中 电荷克服电场力做功6 10 4J 而电场力对电荷做功与它的运动路径无关 因此电荷由A点移到C点的过程中电场力做功为 W W1 W2 6 10 4J 9 10 4J 3 10 4J 答案 1 100V 2 C点电势高于A点 如下图所示 在真空中的A B两点放置等量的异种电荷 q q 在通过A B两点的竖直平面内相对于A B对称 取一个矩形路径abcd 且ab平行于AB ad到A点的距离等于bc到B点的距离 温馨提示 你注意了吗 设想将一个电子沿路径abcd运动一周 则下列说法正确的是 A 从a到b 电势降低 电子的电势能减小 B 从a到b 电势升高 电子的电势能增大 C 从b到c 电场力对电子先做正功 后做负功 总功为零 D 从d到a 电子的电势能先减小 后增大 电势能的变化总量为零 思路剖析 注意abcd的运动路径 利用电场线 等势线的性质判断a b c d各点电势 然后再分析电子的势能 解析 根据等量异种电荷电场线可以判定 a点电势大于b点电势 又因为电子带负电 所以电子在a点的电势能小于b点的电势能 所以选项A B错误 b和c点在同一等势面上 而在b c之间的各点的电势比b c两点的电势低 所以电势应先减小后增大 电子的电势能先增大后减小 所以电场力先对电子做负功后做正功 故选项C错误 d a两点在同一等势面上 且中间各点的电势要比两点的电势高 所以电子从d到a 电子的电势能先减小 后增大 电势能的变化总量为零 选项D正确 答案 D 思维拓展 电势能的变化与电场力做功有着密切的关系 在求解本题过程中的切入点是分清电子在各运动阶段受力情况 找到受力情况发生变化的点 就能找到解决问题的关键 如右图所示 直角三角形的斜边倾角为30 底边BC长为2L 处在水平位置 斜边AC是光滑绝缘的 在底边中点O处放置一个正的点电荷Q 一个质量为m 电荷量为q的带负电的质点从斜面顶端A由静止开始沿斜面下滑 滑到D点时速度为v 已知BD AC 则 1 质点的运动是 A 匀加速运动 B 匀减速运动 C 先匀加速后匀减速的运动 D 加速度不断变化的运动 2 求质点滑到C点时的速度的大小 加速度的大小和方向 思路剖析 首先应对点电荷进行受力分析 通过受力分析法与牛顿第二定律解题 解析 1 在点电荷的电场中 带负电的质点受到的外力是不恒定的 经过受力分析可以知道一共受三个力的作用 重力mg 支持力N和库仑力F 其中支持力N一直垂直于光滑斜面 对加速度没有影响 重力的沿斜面的分量mgsin 是恒定不变的 库仑力F沿着斜面的分力在不断变化 所以 物体的合力 即重力的沿斜面的分量mgsin 与库仑力F沿着斜面的分力的和 在不断变化 加速度也在不断变化 答案选D 思维拓展 解决许多电学问题的实质就是采用力学的相关方法 即受力分析 应用牛顿运动定律 动能定理或动量守恒定律求解相关的命题 与力学不同之处就是在受力分析时要考虑到电场力的作用或电势能的变化等问题 一个带负电的小球 系于长为l的绝缘的不可伸长的细线的一端 线的另一端固定在O点 它们在匀强电场中 电场的方向水平向右 大小为E 已知小球所受的电场力和它的重力大小相等 温馨提示 你注意了吗 如上图所示 现将小球拉至图中的P 1位置 使线拉直并与场强方向平行 然后由静止释放小球 已知小球在最低点的瞬间 因受线的拉力的作用 其速度的竖直分量变为零 水平分量没有变化 则小球到达与P1点等高位置P2点时的速度大小为 思路剖析 注意动能定理的应用 先求出重力和电场力做功的各物理量 然后再运用动能定理和牛顿第二定律分析求解 答案 B 专题三电容器带电粒子在电场中的运动 备考导航 例题剖析 一 知识与技能 1 在本章复习过程中首先要了解电容器的构造及常见的电容器 理解电容器的充电和放电过程中能量的转化情况 理解电容的概念 了解平行板电容器的特点 2 本专题知识是历年高考热点 电场力做功和带电粒子在电场中运动是每年必考内容之一 题型多以选择题 计算题为主 也多次在压轴题中出现相关问题 因此 同学们必须对本专题知识的复习引起足够的重视 二 过程与方法 1 能用能量的观点解释带电粒子在电场中的加速和偏转问题 能用力学的合成与分解的观点研究力的合成与分解 问题 2 要善于把电学问题转化为力学问题 注意用类比法理解常用的规律 如类平抛运动等 对于难度较大的题要从受力分析入手 搞清带电粒子的运动情景 应用动力学方法进行处理 对于有图象的问题则注意思维方法和技巧 学会应用数学知识求解相关问题 平行板电容器充电后 与电池两极断开连接 当两极板间的距离减小时 A 电容器的电容C变大 B 电容器极板的电荷量Q变大 C 电容器两极间的电势差U变大 D 电容器两极板间的电场强度E不变 思路剖析 对平行板电容器的电容决定因素的理解 注意各个量的变化及公式 的应用 解析 平行板电容器的电容 当两极间距离d减小时 电容C变大 选项A正确 充电后 切断电容器与电源的连接 电容器所带电荷量Q不变 B项错误 减小d C增大而使U减小 选项C错误 由于 则E不变 选项D正确 答案 AD 思维拓展 求解平行板电容器问题 首先要分清是U不变还是Q不变 然后用确定C的变化 再用确定Q或U的变化 最后用确定E的变化 记住两个结论 保持电容器和电源连接 U不变 电容器充电后断开电源 Q不变 如右图所示 开关S闭合的瞬间和平行板电容器充电稳定后增大两极板距离的过程中 对电阻R来说 有无电流通过 如果有 方向怎样 思路剖析 理解电容器充放电的过程 解析 开关S接通的瞬间 尽管电流无法通过电容器 但电容器充电 即上板充正电 下板充负电 故R上有从A到B的电流 待充电完毕后 由于U不变 增大两极板间距离d C变小 Q CU也变小 故电容器放电 R上有从B到A的电流 思维拓展 电容器充电 放电过程中 即电容器的电荷量变化时 电路中会形成瞬间电流 相距为d 水平正对放置的两块平行金属板a b 其电容为C 开始时两板均不带电 a板接地 且中央开有小孔 现将带电荷量为 q 质量为m的带电液一滴一滴地从小孔正上方h高处无初速度的滴入 竖直落向b板 到达b板后电荷量全部传给b板 如图右所示 问 1 第几滴液滴在a b间做匀速直线运动 2 能够到达b板的液滴将不会超过多少滴 思路剖析 注意结合平衡问题求解 思维拓展 用能量的观点解决带电粒子在电场中运动问题是解题中经常用的方法之一 在解决此类问题方法与动力学相同 所不同的是增加了一个电场力 因此正确的受力分析 分清哪些力做功 哪些力不做功就显得非常重要 喷墨打印机的结构简图如右图所示 其中墨盒可以发出墨汁微滴 此微滴经过带电室带上负电 带电的多少由计算机按照字体和笔画的高低位置输入信号加以控制 带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场经过偏转后打到纸上显示出字体 无信号输入时 墨汁微滴不带电 径直经过偏转板回流槽流回墨盒 如果偏转板长1 6cm 两板间距0 5cm 偏转板右端距纸3 2cm 若墨汁微滴质量为1 6 10 10 kg 以20m s的初速度垂直于电场方向进入电场 两板之间电压为8 103V 若墨汁微滴打到纸上后偏转距离为2mm 求这个墨汁微滴的带电量 如果想使纸上的字放大为10 请分析一个可行的方法 不计墨汁微滴的重力以及空气阻力的影响 思路剖析 此题为带电粒子在电场中的的具体应用 带电粒子垂直进入电场时 由于受到恒定的电场力 从而做类平抛运动 可认为 由沿初速度方向的匀速直线