高三物理一轮复习电场全章教案.doc

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第一节　电场力的性质

一、电荷和电荷守恒定律

1．电荷

（1）元电荷：

电荷量为e＝______________的电荷叫做元电荷．质子和电子均带元电荷电荷量．

（2）点电荷：

__________对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷．

2．电荷守恒定律

（1）电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体______到另一个物体，或者从物体的一部分________到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持______.

（2）起电方式：

摩擦起电、接触起电、感应起电．

（3）带电实质：

物体带电的实质是________.

特别提示：

当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平分．

二、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______，与它们的____________成反比，作用力的方向在它们的连线上．

2．公式：

__________，式中的k＝9.0×109N·m2/C2，叫做静电力常量．

3．适用条件：

（1）________；

（2）真空中．

特别提示：

当两带电体离得较近时，它们不能视为点电荷，库仑定律不再适用，但它们之间仍存在库仑力．

三、电场强度

1．电场强度

（1）意义：

描述电场强弱和方向的物理量．

（2）定义：

放入电场中某点的电荷所受的____________跟它的__________的比值．

（3）定义式：

E＝.单位：

V/m或N/C.

（4）方向：

__________在该点的受力方向，是矢量．

（5）决定因素：

电场强度取决于电场本身，与q无关．

2．点电荷场强的计算式

（1）公式：

设在场源点电荷Q形成的电场中，与Q相距r点的场强E＝________.

（2）适用条件：

真空中的________形成的电场．

3．匀强电场：

各点场强的大小和方向都相同的电场，公式E＝________.

四、电场线及特点

1．电场线：

电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的______方向表示该点的电场强度方向．

2．电场线的特点

（1）电场线从______或无限远处出发终止于________或无限远处．

（2）电场线不相交．

（3）在同一电场里，电场线越密的地方场强越大．

3．几种典型的电场线（如图所示）

1－1.（多选）用一绝缘柄将一带正电玻璃棒a接触另一不带电玻璃棒b，使之接触起电，以下说法正确的是（　　）

A．在此接触起电过程中，玻璃棒a上的正电荷向玻璃棒b上转移

B．在此接触起电过程中，玻璃棒b上的电子向玻璃棒a上转移

C．在此接触起电过程中，它们的电荷的代数和不变

D．此接触起电过程并不一定遵循电荷守恒定律

1－2.

（多选）（2012·高考浙江卷）用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上而下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是（　　）

A．摩擦使笔套带电

B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷

C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力

D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和

2.

（单选）如图所示，半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相等的电荷，相隔一定的距离，两球之间的相互吸引力大小为F.今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两个球接触后移开，这时，A、B两个球之间的相互作用力大小是（　　）

A.F　　　　　　　 B.F

C.F D.F

3－1.（单选）（2014·广州模拟）当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时，测得该点的电场强度为E，若在同一点放入电荷量为q′＝2q的负试探电荷时，测得该点的电场强度（　　）

A．大小为2E，方向与E相同

B．大小为2E，方向与E相反

C．大小为E，方向与E相同

D．大小为E，方向与E相反

3－2.（单选）（2012·高考江苏卷）真空中A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r，则A、B两点的电场强度大小之比为（　　）

A．3∶1　　　　　　　 B．1∶3

C．9∶1 D．1∶9

4－1.

（多选）如图是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是（　　）

A．这个电场可能是负点电荷的电场

B．A点的电场强度大于B点的电场强度

C．A、B两点的电场强度方向不相同

D．负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向

4－2.（单选）法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法中正确的是（　　）

A．a、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量

B．a、b为异种电荷，a的电荷量小于b的电荷量

C．a、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量

D．a、b为同种电荷，a的电荷量小于b的电荷量

　　　　　　　对库仑定律的理解和应用

　库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷．点电荷是一种理想化的物理模型，当带电体间的距离远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用．

（单选）如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离l为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是（　　）

A．F引＝G，F库＝k　　 B．F引≠G，F库≠k

C．F引≠G，F库＝k D．F引＝G，F库≠k

[思路点拨]　两球壳质量分布均匀，可以认为质量集中在何处？

能否等效为电荷集中在球心？

[尝试解答]　________

1．（单选）两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同金属球（半径均为r），固定在相距（两球心间距离）为3r的两处，它们间库仑力的大小为F.现将两小球相互接触后放回原处，则两球间库仑力的大小（　　）

A．大于F　　　　　　　 B．等于F

C．小于F D．等于F

　　　　　　　电场线与带电粒子的运动轨迹分析

1．粒子所受合力的方向指向轨迹的凹侧，由此判断电场的方向或粒子的电性；

2．由电场线的疏密情况判断带电粒子的受力大小及加速度大小；

3．由功能关系判断速度变化：

如果带电粒子在运动中仅受电场力作用，则粒子电势能与动能的总量不变，电场力做正功，动能增大，电势能减小．

（多选）

如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，根据此图可以作出的正确判断是（　　）

A．带电粒子所带电荷的正、负

B．带电粒子在a、b两点的受力方向

C．带电粒子在a、b两点的加速度何处较大

D．带电粒子在a、b两点的速度何处较大

[思路点拨]　

（1）电场线方向、粒子电性未知，能判断电场力方向吗？

依据是什么？

（2）a、b两点的场强大小有什么关系？

（3）根据什么知识可判断va、vb关系？

[尝试解答]　________

[方法总结]　求解这类问题的方法：

（1）“运动与力两线法”——画出“速度线”（运动轨迹在初始位置的切线）与“力线”（在初始位置电场线的切线方向），从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景．

（2）“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向（或等势面电势的高低）、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面．若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知（三不知），则要用“假设法”分别讨论各种情况．有时各种情景的讨论结果是归一的．

2.

（单选）一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v－t图象如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的（　　）

　　　　　　　静电力作用下的平衡问题

　解决这类问题与解决力学中的平衡问题的方法步骤相同，只不过是多了静电力而已．

（2013·高考新课标全国卷Ⅱ改编）如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上：

a、b带正电，电荷量均为q，c带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，求匀强电场场强的大小和c球的电量．

[课堂笔记]

[延伸总结]　

（1）解决静电力作用下的平衡问题，首先应确定研究对象，如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”．

（2）电荷在匀强电场中所受电场力与位置无关；库仑力大小随距离变化而变化．

3．（单选）

如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°，则为（　　）

A．2 B．3

C．2 D．3

　　　　　　　带电体的力电综合问题

　解决力、电综合问题的一般思路

（2014·福州模拟）如图所示，光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形，固定在竖直面内，管口B、C的连线是水平直径．现有一带正电小球（可视为质点）从B点正上方的A点自由下落，A、B两点间距离为4R，从小球进入管口开始，整个空间中突然加上一个匀强电场，电场力在竖直方向上的分力大小与重力大小相等，结果小球从管口C处脱离圆管后，其运动轨迹最后经过A点．设小球运动过程中带电量没有改变，重力加速度为g，求：

（1）小球到达B点时的速度大小；

（2）小球受到的电场力的大小和方向；

（3）小球经过管口C处时对圆管壁的压力．

[思路点拨]　

（1）电场力的竖直分力Fy＝mg，方向向上还是向下？

小球受到的场力的合力等于什么？

（2）小球经过A点，说明Fx向左还是向右？

从C→A小球做什么运动？

[课堂笔记]

[总结提升]　运动与受力的几个关系

（1）物体保持静止：

F合＝0

（2）做直线运动：

①匀速直线运动，F合＝0

②变速直线运动：

F合≠0，且F合一定沿速度方向．

（3）做曲线运动：

F合≠0，且F合总指向曲线凹的一侧．

（4）加速运动：

F合与v夹角α，0°≤α＜90°；

减速运动：

90°＜α≤180°.

（5）匀变速运动：

F合＝恒量．

4.

（多选）如图所示，整个空间存在水平向左的匀强电场，一长为L的绝缘轻质细硬杆一端固定在O点、另一端固定一个质量为m、电荷量为＋q的小球P，杆可绕O点在竖直平面内无摩擦转动，电场的电场强度大小为E＝.先把杆拉成水平，然后将杆无初速释放，重力加速度为g，不计空气阻力，则（　　）

A．小球到最低点时速度最大

B．小球从开始至最低点过程中动能一直增大

C．小球对杆的最大拉力大小为mg

D．小球可绕O点做完整的圆周运动

　用对称法处理场强叠加问题

范例　

如图所示，位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷A、B、C、D，四个点电荷的带电量均为q，其中点电荷A、C带正电，点电荷B、D带负电，试确定过正方形中心O并与正方形垂直的直线上到O点距离为x的P点处的电场强度．

[思路点拨]　A、B、C、D对于P点具有空间对称性，A、C电性、电量相同，为等量同号电荷，B、D也为等量同号电荷，根据对称性特点，可求P点的合场强．

[解析]　P点是A、C连线中垂线上的一点，故A、C两电荷在P点的合场强E1方向为O→P，同理B、D在P点的合场强E2方向为P→O，由对称性可知，E1、E2大小相等，