高考物理大一輪復習 第6章 第1講 電場的力的性質(zhì)課件 新人教版選修31

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1、第1講電場的力的性質(zhì) 1.物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)(1)原子是由帶_的原子核和帶_的電子構(gòu)成，原子核的正電荷數(shù)與電子的負電荷數(shù)相等(2)金屬中離原子核最遠的電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動，這種電子叫做_物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒(考綱要求考綱要求 ) 正電正電負電負電自由電子自由電子 2電荷及電荷守恒定律(1)元電荷：最小的電荷量，其值為e1.601019C.其他帶電體的電荷量皆為元電荷的_(2)電荷守恒定律內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分_到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量_起電方式：_、_、感應(yīng)起電帶電實質(zhì)：物體帶

2、電的實質(zhì)是_.整數(shù)倍整數(shù)倍轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移保持不變保持不變摩擦起電摩擦起電接觸起電接觸起電得失電子得失電子 1.點電荷(1)當帶電體本身的_和_對研究的問題影響很小時，可以將帶電體視為點電荷(2)是一種理想化的物理模型 2靜電場(1)定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間_的一種特殊物質(zhì)(2)基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有_點電荷、靜電場點電荷、靜電場(考綱要求考綱要求 ) 大小大小形狀形狀相互作用相互作用力的作用力的作用判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”(1)任何帶電體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍()(2)完全相同的兩金屬球接觸后電荷先中和后平分()(3)把電荷放入電場中，電荷一定受到電場力的作用()

3、答案(1)(2)(3) 1.內(nèi)容：_中兩個靜止點電荷之間的相互作用力與它們的_成正比，與它們的_成反比作用力的方向在它們的連線上 2表達式：F_，式中k_ Nm2/C2，叫靜電力常量 3適用條件：_中的_.庫侖定律庫侖定律(考綱要求考綱要求 ) 真空真空電荷量的乘積電荷量的乘積距離的平方距離的平方9.0109真空真空點電荷點電荷 1.定義：放入電場中某點的電荷受到的電場力F與它的電荷量q的_ 2定義式：E_.單位：N/C或V/m 3點電荷的電場強度真空中點電荷形成的電場中某點的電場強度：E_.電場強度、點電荷的場強電場強度、點電荷的場強(考綱要求考綱要求 ) 比值比值 4方向：規(guī)定_在電場中某

4、點所受_的方向為該點的電場強度方向 5電場強度的疊加：電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的_和，遵從_ _正電荷正電荷電場力電場力矢量矢量平行四邊形平行四邊形定則定則判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”答案(1)(2)(3)(4) 1.定義：為了形象地描述電場中各點電場強度的_及_，在電場中畫出一些曲線，曲線上每一點的_都跟該點的電場強度方向一致，曲線的_表示電場的強弱電場線電場線(考綱要求考綱要求 ) 強弱強弱方向方向切線方向切線方向疏密疏密2 3幾種典型電場的電場線(如圖611所示) 圖611判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”(1)在點電荷電場中，以點電荷為球心的同

5、一球面上各點的場強都相同()(2)帶電粒子的運動軌跡可能與電場線重合()(3)電場線的方向即為帶電粒子的運動方向()答案(1)(2)(3) 1(多選)關(guān)于元電荷的下列說法中正確的是 ()A元電荷實質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍C元電荷的值通常取e1.601019 CD電荷量e的數(shù)值最早是由美國科學家密立根通過實驗測得的基礎(chǔ)自測基礎(chǔ)自測解析元電荷只是一個電荷量單位，沒有正、負，不是物體，電子、質(zhì)子是實實在在的粒子，不是元電荷，其帶電荷量為一個元電荷，A錯誤；實驗得出，所有帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍，這就是說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量，B正確；

6、電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學家密立根測得的，D正確答案BCD解析電場中某點場強的大小由電場本身決定，與試探電荷的受力情況及電荷性質(zhì)無關(guān)，故A、D錯誤，C正確；而電場強度的方向與正電荷受電場力方向相同，與負電荷所受電場力方向相反，B錯誤答案C答案答案C 4(單選)如圖612所示，兩個質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b，殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，將它們分別固定于絕緣支座上，兩球心間的距離為l，為球半徑的3倍若使它們帶上等量異種電荷，兩球電量的絕對值均為Q，那么，a、b兩球之間的萬有引力F引、庫侖力F庫分別為() 圖612解析萬有引力定律適用于兩個可看成質(zhì)點的物體，雖然兩球心間的距離l只有半徑

7、的3倍，但由于殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，兩球殼可看做質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點因此，可以應(yīng)用萬有引力定律對于a、b兩帶電球殼，由于兩球心間的距離l只有半徑的3倍，不能看成點電荷，不滿足庫侖定律的適用條件，故D正確答案D 5(多選)如圖613所示為電場中的一條電場線，在該電場線上有a、b兩點，用Ea、Eb分別表示兩點電場強度的大小，則()圖613 Aa、b兩點的場強方向相同B因為電場線由a指向b，所以EaEbC因為電場線是直線，所以EaEbD不知道a、b附近電場線的分布情況，Ea、Eb的大小不能確定解析電場線上某點的切線方向表示該點電場強度的方向，本題中的電場線是直線，因此a、b兩點的電場強度方向相同

8、；電場線的疏密表示電場強度的大小，一條電場線不能確定a、b兩點的電場強度的大小關(guān)系答案AD 6(單選)如圖614所示，一帶負電粒子以某速度進入水平向右的勻強電場中，在電場力作用下形成圖中所示的運動軌跡M和N是軌跡上的兩點，其中M點是軌跡的最右點不計重力，下列表述正確的是()A粒子在M點的速率最大B粒子所受電場力的方向沿電場力方向C粒子在電場中的加速度不變D粒子在電場中的電勢能始終在增加圖圖614 解析粒子接近M點過程中電場力做負功，離開M點的過程中電場力做正功，所以在M點粒子的速率應(yīng)該最小，且所受電場力方向與電場方向相反，A、B錯誤，粒子在勻強電場中運動，所受電場力不變，加速度不變，C正確，因

9、為動能先減小后增加，所以電勢能先增加后減小，D錯誤答案C 1電場強度三個表達式的比較熱點一電場強度的理解及計算熱點一電場強度的理解及計算 2.電場強度的計算方法除用以上三個表達式計算外，還可以借助下列三種方法求解：(1)電場疊加合成的方法(2)平衡條件求解法(3)對稱法 【典例1】 (2013新課標全國卷，15)如圖615，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、 b、d三個點，a和b、b和c、 c和d間的距離均為R，在a點處有一電荷量為q (q0)的固定點電荷已知b點處的場強為零，則d點處場強的大小為(k為靜電力常量) ()圖圖615 答案B 反思總

10、結(jié)分析電場疊加問題的一般步驟電場強度是矢量，疊加時應(yīng)遵從平行四邊形定則，分析電場的疊加問題的一般步驟是：(1)確定分析計算的空間位置；(2)分析該處有幾個分電場，先計算出各個分電場在該點的電場強度的大小和方向；(3)依次利用平行四邊形定則求出矢量和 【跟蹤短訓】 1在圖616中，A、B、C三點都在勻強電場中，已知ACBC，ABC60，BC20 cm.把一個電量q1105C的正電荷從A移到B，電場力做功為0；從B移到C，電場力做功為1.73103J.該勻強電場的電場強度大小和方向為()A865 V/m垂直AB連線斜向下B865 V/m沿CB方向C1 000 V/m垂直AB連線斜向下D1 000

11、V/m垂直AB連線斜向上圖圖616 答案C 2如圖617所示，一個質(zhì)量為30 g、帶電量為1.7108C的半徑極小的小球用絲線懸掛在某勻強電場中，電場線與水平面平行當小球靜止時，測得懸線與豎直方向夾角為30，則勻強電場方向和大小為(g取10 m/s2)()A水平向右5106 N/CB水平向右1107 N/CC水平向左5106 N/CD水平向左1107 N/C圖圖617 解析分析小球受力，重力mg豎直向下，絲線拉力FT沿絲線方向向上，因為小球處于平衡狀態(tài)，還應(yīng)受水平向左的電場力F.小球帶負電，所受電場力方向與場強方向相反，所以場強方向水平向右答案答案B 答案B 熱點二庫侖力作用下的平衡問題熱點二

12、庫侖力作用下的平衡問題 【典例2】(2013新課標全國卷，18)如圖618，在光滑絕緣水平面上，三個帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個頂點上；a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負電整個系統(tǒng)置于方向水平的勻強電場中已知靜電力常量為k.若三個小球均處于靜止狀態(tài)，則勻強電場場強的大小為() 圖618解析各小球都在力的作用下處于靜止狀態(tài)，分別對各小球受力分析，列平衡方程可求解答案B 【跟蹤短訓】 4下列選項中，A球系在絕緣細線的下端，B球固定在絕緣平面上，它們帶電的種類以及位置已在圖中標出A球能保持靜止的是()解析對帶電小球A進行受力分析，小球A受到重力、線的拉力和庫侖力的作用，小球A能

13、保持靜止，說明三個力的合力為零答案AD 5兩個大小相同的小球帶有同種電荷，質(zhì)量分別為m1和m2，帶電荷量分別是q1和q2，用絕緣線懸掛后，因靜電力而使兩懸線張開，分別與中垂線方向成1角和2角，且兩球處于同一水平線上，如圖619所示，若12，則下述結(jié)論正確的是() 圖619答案C 電場線的應(yīng)用(1)判斷電場強度的方向電場線上任意一點的切線方向即為該點電場的方向(2)判斷電場力的方向正電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相同，負電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相反熱點三對電場線的理解及應(yīng)用熱點三對電場線的理解及應(yīng)用(3)判斷電場強度的大小(定性)電場線密處電場強度大，電場線疏處電場強度小，進而

14、可判斷電荷受力大小和加速度的大小(4)判斷電勢的高低與電勢降低的快慢沿電場線的方向電勢逐漸降低，電場強度的方向是電勢降低最快的方向 【典例3】 三個點電荷電場的電場線分布如圖6110所示，圖中a、b兩點處的場強大小分別為Ea、Eb，電勢分別為a、b，則() 圖6110AEaEb，abBEaEb，aEb，abDEab解析由題圖可以看出a處電場線更密，所以EaEb，根據(jù)對稱性，a處的電勢應(yīng)與右側(cè)負電荷附近對稱點的電勢相等，再根據(jù)沿電場線方向電勢降低可以判定ba，故C項正確答案C 【跟蹤短訓】 6圖6111是某一點電荷的電場線分布圖，下列表述正確的是()Aa點的電勢高于b點的電勢B該點電荷帶負電Ca

15、點和b點電場強度的方向相同Da點的電場強度大于b點的電場強度 圖圖6111 解析沿電場線方向電勢降低，故A選項錯誤；由圖中電場線分布知，此圖為一負點電荷的電場線分布圖，B項正確；電場線密集處場強大，C項錯、D項正確答案BD 7圖6112中的實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運動軌跡，粒子先經(jīng)過M點，再經(jīng)過N點，可以判定()圖圖6112 AM點的電勢大于點的電勢大于N點的電勢點的電勢BM點的電勢小于點的電勢小于N點的電勢點的電勢C粒子在粒子在M點受到的電場力大于在點受到的電場力大于在N點受到的電場力點受到的電場力D粒子在粒子在M點受到的電場力小于在點受到的電場力小于在N點受到的

16、電場力點受到的電場力解析此電場為非勻強電場，從電場線的疏密程度能夠判斷出場強的大小，N點處電場線比M點處密集，則N點場強大于M點場強，同一帶電粒子在N點受到的電場力大于在M點受到的電場力，D正確、C錯誤順著電場線的方向電勢逐漸降低，M點的電勢大于N點的電勢，A正確、B錯誤答案AD三電荷平衡模型 1模型構(gòu)建對由三個自由電荷組成的系統(tǒng)，且它們僅靠彼此間的靜電力作用而處于平衡狀態(tài)，該系統(tǒng)即為三電荷平衡模型 物理建模物理建模9.三電荷平衡模型三電荷平衡模型兩個等量點電荷電場的分布模型兩個等量點電荷電場的分布模型 2模型條件(1)三個點電荷共線(2)三個點電荷彼此間僅靠電場力作用達到平衡，不受其他外力(

17、3)任意一個點電荷受到其他兩個點電荷的電場力大小相等，方向相反，為一對平衡力 3模型特點(1)“三點共線”三個點電荷分布在同一直線上(2)“兩同夾異”正負電荷相互間隔(3)“兩大夾小”中間電荷的電荷量最小(4)“近小遠大”中間電荷靠近電荷量較小的電荷 【典例1】 如圖6113所示，在光滑絕緣水平面上放置電荷量分別為q1、q2、q3的三個點電荷，三者位于一條直線上，已知q1與q2之間的距離為l1，q2與q3之間的距離為l2，三個點電荷都處于靜止狀態(tài) 圖6113(1)若q2為正電荷，判斷q1和q3的電性；(2)求q1、q2、q3三者電荷量大小之比解析(1)q2為正電荷時，假設(shè)q1為正電荷，要使q2

18、受力平衡，q3應(yīng)為正電荷，但此時分析q1的受力情況，q2對q1有向左的斥力，q3對q1也有向左的斥力，q1所受合力向左，不能平衡，因此，q2為正電荷時，q1只能為負電荷同理可知，q3為負電荷 即學即練1兩個可自由移動的點電荷分別放在A、B兩處，如圖6114所示A處電荷帶正電荷量Q1，B處電荷帶負電荷量Q2，且Q24Q1，另取一個可以自由移動的點電荷Q3，放在AB直線上，欲使整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，則()AQ3為負電荷，且放于A左方BQ3為負電荷，且放于B右方CQ3為正電荷，且放于A、B之間DQ3為正電荷，且放于B右方圖圖6114 解析因為每個電荷都受到其余兩個電荷的庫侖力作用，且已知Q1和Q2是

19、異種電荷，對Q3的作用力一為引力，一為斥力，所以Q3要平衡就不能放在A、B之間根據(jù)庫侖定律知，由于B處的電荷Q2電荷量較大，Q3應(yīng)放在離Q2較遠而離Q1較近的地方才有可能處于平衡，故應(yīng)放在Q1的左側(cè)要使Q1和Q2也處于平衡狀態(tài)，Q3必須帶負電，故應(yīng)選A.答案A兩個等量點電荷電場的分布模型1模型構(gòu)建2模型條件(1)等量(2)點電荷 3模型特點項目項目等量異種點電荷等量異種點電荷等量同種點電荷等量同種點電荷連線中點連線中點O處的場處的場強大小強大小最小，指向負電最小，指向負電荷一方荷一方為零為零連線上的場強大小連線上的場強大小沿連線先變小，沿連線先變小，再變大再變大沿連線先變小，再沿連線先變小，再

20、變大變大沿中垂線由沿中垂線由O點向點向外場強大小外場強大小O點最大，向外逐點最大，向外逐漸減小漸減小O點最小，向外先點最小，向外先變大后變小變大后變小 【典例2】 如圖6115為真空中兩點電荷A、B形成的電場中的一簇電場線，已知該電場線關(guān)于虛線對稱，O點為A、B電荷連線的中點，a、b為其連線的中垂線上對稱的兩點，則下列說法正確的是()圖圖6115 AA、B可能帶等量異號的正、負電荷可能帶等量異號的正、負電荷BA、B可能帶不等量的正電荷可能帶不等量的正電荷Ca、b兩點處無電場線，故其電場強度可能為零兩點處無電場線，故其電場強度可能為零D同一試探電荷在同一試探電荷在a、b兩點處所受電場力大小相等，

21、方兩點處所受電場力大小相等，方向一定相反向一定相反解析根據(jù)題圖中的電場線分布可知，A、B帶等量的正電荷，選項A、B錯誤；a、b兩點處雖然沒有畫電場線，但其電場強度一定不為零，選項C錯誤；由圖可知，a、b兩點處電場強度大小相等，方向相反，同一試探電荷在a、b兩點處所受電場力大小相等，方向一定相反，選項D正確答案D圖圖6116 Ab、d兩點處的電勢相同B四個點中c點處的電勢最低Cb、d兩點處的電場強度相同D將一試探電荷q沿圓周由a點移至c點，q的電勢能減小解析根據(jù)等量異種點電荷電場線及等勢線的分布可知b、d兩點電勢相同，電場強度大小相等、方向不同，選項A對，C錯c點電勢為0，由a經(jīng)b到c，電勢越來

22、越低，正電荷由a經(jīng)b到c電勢能越來越小，選項B、D對答案ABD 附：對應(yīng)高考題組 1(2010全國，17)在雷雨云下沿豎直方向的電場強度約為104 V/m.已知一半徑為1 mm的雨滴在此電場中不會下落，取重力加速度大小為10 m/s2，水的密度為103 kg/m3.這雨滴攜帶的電荷量的最小值約為()A2109CB4109CC6109CD8109C 答案B 2(2010海南單科，4)如圖，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點，O點為半圓弧的圓心，MOP60.電荷量相等、符號相反的兩個點電荷分別置于M、N兩點，這時O點電場強度的大小為E1；若將N點處的點電荷移至P點，則O點的場強大小變?yōu)镋2，

23、E1與E2之比為()答案答案B 3(2011上海單科，16)如圖，在水平面上的箱子內(nèi)，帶異種電荷的小球a、b用絕緣細線分別系于上、下兩邊，處于靜止狀態(tài)地面受到的壓力為N，球b所受細線的拉力為F.剪斷連接球b的細線后，在球b上升過程中地面受到的壓力()A小于NB等于NC等于NFD大于NF解析剪斷連接球b的細線后，b球會向上加速，造成兩球之間的靜電力F電增大，設(shè)箱子質(zhì)量為M，剪斷前由整體法有NMgmagmbg，F(xiàn)電mbgF.剪斷后對箱和a球有NMgmagF電NmbgF電，由于F電F電，所以NNF，故選D.答案D 4(2011重慶卷)如圖所示，電量為q和q的點電荷分別位于正方體的頂點，正方體范圍內(nèi)電

24、場強度為零的點有()A體中心、各面中心和各邊中點B體中心和各邊中點C各面中心和各邊中點D體中心和各面中心答案D 5(2011海南卷，3)三個相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上，各球之間的距離遠大于小球的直徑球1的帶電荷量為q，球2的帶電荷量為nq，球3不帶電且離球1和球2很遠，此時球1、2之間作用力的大小為F.現(xiàn)使球3先與球2接觸，再與球1接觸，然后將球3移至遠處，此時球1、2之間作用力的大小仍為F，方向不變由此可知()An3Bn4Cn5Dn6答案答案D 6(2013北京卷，18)某原子電離后其核外只有一個電子，若該電子在核的靜電力作用下繞核做勻速圓周運動，那么電子運動()A半徑越大，

25、加速度越大B半徑越小，周期越大C半徑越大，角速度越小D半徑越小，線速度越小答案答案C 7(2012浙江理綜，19)用金屬箔做成一個不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上小明同學用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上而下慢慢靠近圓環(huán)，當距離約為0.5 cm時圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖所示對上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法正確的是()A摩擦使筆套帶電B筆套靠近圓環(huán)時，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號電荷C圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和解析筆套與頭發(fā)摩擦后，能夠吸引圓環(huán)，說明筆套上帶了電荷，即摩擦使筆套帶電，選項A正確；筆套靠近圓環(huán)時，由于靜電感應(yīng)，會使圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號電荷，選項B正確；圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，是由于圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)所受的重力，故選項C正確；筆套接觸到圓環(huán)后，筆套上的部分電荷轉(zhuǎn)移到圓環(huán)上，使圓環(huán)帶上相同性質(zhì)的電荷，選項D錯誤答案ABC答案答案A