2018届高考物理大一轮复习：第七章静电场（8份有课件）

精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创1/162018届高考物理大一轮复习第七章静电场（8份有课件）第1节电场力的性质一、电荷及其守恒定律库仑定律1元电荷、点电荷1元电荷E1601019C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍2点电荷代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小和形状的理想化模型2电荷守恒定律1内容电荷既不会创生，也不会消灭，它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；在转移过程中，电荷的总量保持不变2三种起电方式摩擦起电、感应起电、接触起电3带电实质物体得失电子4电荷的分配原则两个形状、大小相同且带同种电荷的导体，接触后再分开，二者带相同电荷；若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分3感应起电1起电原因电荷间的相互作用，或者说是电场对电荷的作用精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创2/162当有外加电场时，电荷向导体两端移动，出现感应电荷，当无外加电场时，导体两端的电荷发生中和4库仑定律1内容真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上2表达式FKQ1Q2R2，式中K90109NM2/C2，叫做静电力常量3适用条件真空中的点电荷在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式；当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电荷4库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定，且同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引二、电场、电场强度1电场1定义存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质2基本性质对放入其中的电荷有力的作用2电场强度1定义放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创3/16荷量Q的比值2定义式EFQ单位N/C或V/M3矢量性规定正电荷在电场中某点受电场力的方向为该点电场强度的方向三、电场线1电场线的特点1电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处2电场线在电场中不相交3电场线不是电荷在电场中的运动轨迹2电场线的应用1在同一电场里，电场线越密的地方场强越大2电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向3沿电场线方向电势逐渐降低4电场线和等势面在相交处互相垂直自我诊断1判断正误1任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍2根据FKQ1Q2R2，当R0时，F3电场强度反映了电场力的性质，所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比4电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创4/16场力的方向5在真空中，电场强度的表达式EKQR2中的Q就是产生电场的点电荷6在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同7电场线的方向即为带电粒子的运动方向2两个分别带有电荷量Q和3Q的相同金属小球均可视为点电荷，固定在相距为R的两处，它们之间库仑力的大小为F两小球相互接触后将其固定，距离变为2R，则两球间库仑力的大小为A14FB34FC13FDF解析选C两球接触前F3KQ2R2，接触后所带电量均为2Q，库仑力大小为FK2Q2Q2R2KQ2R213F，C正确3多选以下关于电场和电场线的说法中正确的是A电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅能在空间相交，也能相切B在电场中，凡是电场线通过的点，场强不为零，没有电场线的区域内的点场强为零C同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创5/16D电场线是人们假想的，用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在解析选CD电场线是假想的，不是物质，在空间不相交、不相切，没有电场线的区域内的点，场强不一定为零，A、B错误，C、D正确4如图所示，电荷量为Q1和Q2的两个点电荷分别位于P点和Q点已知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零，且PR2RQ则AQ12Q2BQ14Q2CQ12Q2DQ14Q2解析选B由于R处的合场强为0，故两点电荷的电性相同，结合点电荷的场强公式EKQR2可知KQ1R21KQ2R220，又R12R2，故Q14Q2，本题选B考点一电荷守恒定律和库仑定律1库仑定律适用条件的三点理解1对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，R为两球心之间的距离2对于两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布3不能根据公式错误地推论当R0时，F其实，精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创6/16在这样的条件下，两个带电体已经不能再看成点电荷了2应用库仑定律的三条提醒1在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电量的绝对值计算库仑力的大小2两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反3库仑力存在极大值，由公式FKQ1Q2R2可以看出，在两带电体的间距及电量之和一定的条件下，当Q1Q2时，F最大1如图所示，两个质量均为M的完全相同的金属球壳A与B，壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为L，为球半径的3倍若使它们带上等量异种电荷，两球电荷量的绝对值均为Q，那么，A、B两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为AF引GM2L2，F库KQ2L2BF引GM2L2，F库KQ2L2CF引GM2L2，F库KQ2L2DF引GM2L2，F库KQ2L2解析选D万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创7/16虽然两球心间的距离L只有半径的3倍，但由于壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点因此，可以应用万有引力定律对于A、B两带电球壳，由于两球心间的距离L只有半径的3倍，表面的电荷分布并不均匀，不能把两球壳看成相距L的点电荷，故D正确2三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径球1的带电荷量为Q，球2的带电荷量为NQ，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变由此可知AN3BN4CN5DN6解析选D由于各球之间距离远大于小球的直径，小球带电时可视为点电荷由库仑定律FKQ1Q2R2知两点电荷间距离不变时，相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比又由于三小球相同，则接触时平分总电荷量，故有FQNQNQ2QNQ22，解得N6，D正确3已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同如图所示，精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创8/16半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的直线上有A、B两个点，O和B、B和A间的距离均为R现以OB为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为K，球的体积公式为V43R3，则A点处检验电荷Q受到的电场力的大小为A5KQQ36R2B7KQQ36R2C7KQQ32R2D3KQQ16R2解析选B实心大球对Q的库仑力F1KQQ4R2，实心小球的电荷QQR23R3Q8，实心小球对Q的库仑力F2KQQ832R2KQQ18R2，检验电荷Q所受的电场力FF1F27KQQ36R2，选项B正确考点二库仑力作用下的平衡问题和动力学问题考向1“三个自由点电荷平衡”的问题1平衡的条件每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合场强为零的位置21如图所示，在一条直线上有两个相距04M的点电荷A、B，A带电Q，B带电9Q现引入第三个点电荷C，恰精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创9/16好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为A正电荷，在B的右边04M处B正电荷，在B的左边02M处C负电荷，在A的左边02M处D负电荷，在A的右边02M处解析选C要使三个电荷均处于平衡状态，必须满足“两同夹异”、“两大夹小”的原则，所以C正确22017福建宁德质检如图所示，足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点，A和C围绕B做匀速圆周运动，B恰能保持静止，其中A、C和B的距离分别是L1和L2不计三个质点间的万有引力，则A和C的比荷电荷量与质量之比应是AL1L22BL2L12CL1L23DL2L13解析选C根据B恰能保持静止可得KQAQBL21KQCQBL22；A做匀速圆周运动，KQAQBL21KQCQAL1L22MA2L1，C做匀速圆周运动，KQCQBL22KQCQAL1L22MC2L2，联精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创10/16立解得A和C的比荷电荷量与质量之比之比应是L1L23，选项C正确考向2共点力作用下的平衡问题解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多了电场力具体步骤如下3多选如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，细线与斜面平行小球A的质量为M、电量为Q小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度相同、间距为D静电力常量为K，重力加速度为G，两带电小球可视为点电荷小球A静止在斜面上，则A小球A与B之间库仑力的大小为KQ2D2B当QDMGSINK时，细线上的拉力为0C当QDMGTANK时，细线上的拉力为0D当QDMGKTAN时，斜面对小球A的支持力为0精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创11/16解析选AC根据库仑定律可得两小球之间的库仑力大小为FKQ2D2，选项A正确；当细线上的拉力为0时，小球A受到库仑力、斜面支持力、重力，由平衡条件得KQ2D2MGTAN，解得QDMGTANK，选项B错误，C正确；由受力分析可知，斜面对小球的支持力不可能为0，选项D错误42017广东第二次大联考多选如图所示，A、B两球所带电荷量均为2105C，质量均为072KG，其中A球带正电荷，B球带负电荷，且均可视为点电荷A球通过绝缘细线吊在天花板上，B球固定在绝缘棒一端，现将B球放在某一位置，能使绝缘细线伸直，A球静止且与竖直方向的夹角为30，则A、B球之间的距离可能为A05MB08MC12MD25M解析选AB对A受力分析，受重力MG、细线的拉力FT、B对A的吸引力F，由分析知，A平衡时，F的最小值为FMGSIN30KQ2R2，解得R1M，所以两球的距离D1M，A、B正确考向3库仑力作用下的动力学问题解决与电场力有关的动力学问题的一般思路精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创12/161选择研究对象多为一个带电体，也可以是几个带电体组成的系统；2对研究对象进行受力分析，包括电场力、重力电子、质子、正负离子等基本粒子在没有明确指出或暗示时一般不计重力，带电油滴、带电小球、带电尘埃等带电体一般计重力；3分析研究对象所处的状态是平衡状态静止或匀速直线运动还是非平衡状态变速运动等；4根据平衡条件或牛顿第二定律列方程求解5如图所示，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解析设小球在最高点时的速度为V1，根据牛顿第二定律MGKQQR2MV21R设小球在最低点时的速度为V2，管壁对小球的作用力为F，根据牛顿第二定律有FMGKQQR2MV22R小球从最高点运动到最低点的过程中只有重力做功，故机精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创13/16械能守恒，则12MV21MG2R12MV22由式得F6MG由牛顿第三定律得小球对管壁的作用力F6MG答案6MG6如图所示，在光滑绝缘水平面上放置一带正电的长直细棒，其周围产生垂直于带电细棒的辐射状电场，场强大小E与距细棒的垂直距离R成反比，即EKR在带电长直细棒右侧，有一长为L的绝缘细线连接了两个质量均为M的带电小球A和B，小球A、B所带电荷量分别为Q和4Q，A球距直棒的距离也为L，两个球在外力F2MG的作用下处于静止状态不计两小球之间的静电力作用1求K的值；2若撤去外力F，求在撤去外力瞬时A、B小球的加速度和A、B小球间绝缘细线的拉力解析1对小球A、B及细线构成的整体，受力平衡，有QKL4QK2L2MG解得K2MGL3Q2若撤去外力瞬时，A、B间细线拉力突然变为零，则对A球QKLMAA得AAKQML，方向向右对B球4QK2LMAB得AB2KQML，方向向右精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创14/16因为AAAB，所以在撤去外力瞬时A、B将以相同的加速度A一起向右运动，A、B间绝缘细线张紧，有拉力T因此，对A、B整体，由牛顿第二定律，有QKL4QK2L2MA解得AG对AQKLTMA解得T13MG故撤去外力瞬时，A、B的加速度AG；A、B小球间绝缘细线的拉力T13MG答案12MGL3Q2AAABG13MG考点三电场强度的理解和计算1三个场强公式的比较表达式比较EFQEKQR2EUD公式意义电场强度定义式真空中点电荷的电场强度决定式匀强电场中E与U的关系式适用条件一切电场真空；点电荷匀强电场决定因素由电场本身决定，与检验电荷Q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离R共同决定由电场本身决定，D为两点沿场强方向的距离2电场的叠加精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创15/161叠加原理多个电