高三物理二輪金牌學(xué)案-專項(xiàng)16電場(chǎng)的力的性質(zhì)

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1、 2019 高三物理二輪金牌學(xué)案 - 專項(xiàng) 16 電場(chǎng)的力的性質(zhì) 專題 16 電場(chǎng)的力的性質(zhì) 課時(shí)安排： 3 課時(shí) 教學(xué)目標(biāo)： 1、理解兩種電荷和電荷守恒定律 2、真空中的庫(kù)侖定律，點(diǎn)電荷 3、理解電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 4、運(yùn)用靜電場(chǎng)的有關(guān)概念和規(guī)律解決物理問(wèn)題 本講重點(diǎn)： 1、庫(kù)侖定律 2、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線 本講難點(diǎn)： 運(yùn)用靜電場(chǎng)的有關(guān)概念和規(guī)律解決物理問(wèn)題 考點(diǎn)點(diǎn)撥： 1、電荷電荷守恒定律 2、庫(kù)侖定律的直接應(yīng)用 3、一條直線上的電荷平衡問(wèn)題

2、 4、庫(kù)侖定律在力學(xué)問(wèn)題中的綜合應(yīng)用 5、電場(chǎng)強(qiáng)度的分析與計(jì)算 6、電場(chǎng)線的有關(guān)問(wèn)題 7、電場(chǎng)中的力學(xué)問(wèn)題 9、電場(chǎng)強(qiáng)度的概念 〔 1〕定義：電場(chǎng)中放入一個(gè)試探電荷 q，它所受到的電場(chǎng)力 F 跟它所帶電量的比值 F/q 叫這個(gè)位置的電場(chǎng)強(qiáng)度。公式： ，單位： N/q 或 V/m。 〔 2〕物理意義：電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，其大小與放入的試探電荷無(wú)關(guān)，它表示單位電荷在該點(diǎn)

3、受到的電場(chǎng)力。 〔 3〕矢量性：場(chǎng)強(qiáng)是矢量，規(guī)定跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致，那么負(fù)電荷的受力方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向。 〔 4〕孤立的點(diǎn)電荷在真空中形成的電場(chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，其決定式，場(chǎng)強(qiáng)的方向在該點(diǎn)和電荷的連線上。 〔 5〕場(chǎng)強(qiáng)的疊加：當(dāng)某一區(qū)域的電場(chǎng)由幾個(gè)電場(chǎng)疊加而產(chǎn)生的時(shí)候，電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等 于各個(gè)電場(chǎng)單獨(dú)在該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，遵循。 10、電場(chǎng)線 〔 1〕概念：為了形象的描述電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱和方向，在電場(chǎng)中畫(huà)出一系列的曲線，曲線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的方向，曲線的表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。 〔 2〕電場(chǎng)線的特點(diǎn)：始于〔或無(wú)窮遠(yuǎn)處〕 ，終于

4、〔或無(wú)窮遠(yuǎn)處〕 ，任何兩條電場(chǎng)線都不。 〔 3〕幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布： a、孤立正、負(fù)點(diǎn)電荷； b、等量異種點(diǎn)電荷和等量同種點(diǎn)電荷； c、勻強(qiáng)電場(chǎng)。 11、勻強(qiáng)電場(chǎng) 場(chǎng)強(qiáng)方向處處相同， 場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等的區(qū)域稱為勻強(qiáng)電場(chǎng)。 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是的平行線。 平行相對(duì)的金屬板帶等量異種電荷后，在兩板之間除邊緣外就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。 顯然，兩

5、球心間的距離為 3r ，但由于同種電荷相互排斥，使金屬球電荷分布不均勻，而分 布在兩球外部的球面，這樣兩部分電荷間的距離就大于 3r ，所以 F 小于2 。同理，假 kQ (3r )2 設(shè)兩球帶有異種電荷 Q，那么 F 大于 kQ2 。 (3r ) 2 3、電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 〔 1〕定義式： E=F/q 適用于任何電場(chǎng)， E 與 F、q 無(wú)關(guān)， E的方向規(guī)定為正電荷受到的電場(chǎng)力的方向。 〔 2〕點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)： E=kQ/ r 2。僅適用于真空中的點(diǎn)電荷 〔 3〕勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)： E=U/d。

6、 4、電場(chǎng)線：描述場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向。 場(chǎng)強(qiáng)方向：某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向即該點(diǎn)切線方向； 場(chǎng)強(qiáng)大小：用電場(chǎng)線的疏密度表示 比較幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線： 正點(diǎn)電荷電場(chǎng) 負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng) 等量同種電荷電場(chǎng) 勻強(qiáng)電場(chǎng) 等量異種電荷 電場(chǎng)線的方向與電荷所受電場(chǎng)力方向共線，但不一定是電荷的運(yùn)動(dòng)方向。 5、電場(chǎng)力與受力分析結(jié)合 在電場(chǎng)中帶電體還可能受到多種外力， 電場(chǎng)力是一種基本形式的力， 分析時(shí)一定要遵循受力 分析的一般思維程序。 【二】高考要點(diǎn)精析

7、 解析 ：元電荷是指與質(zhì)子帶電量或電子帶電量絕對(duì)值相等的電荷量，不是質(zhì)子也不是電子， 故 A 選項(xiàng)錯(cuò)； 點(diǎn)電荷是一種理想化模型， 實(shí)際帶電體的大小遠(yuǎn)小于帶電體之間的距離時(shí)， 帶 電體的形狀和大小對(duì)于作用力的影響可忽略不計(jì)，這樣的帶電體就可視為點(diǎn)電荷，所以 B 項(xiàng)不對(duì)；摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移， 并不是創(chuàng)造了電荷， 故 C項(xiàng)不對(duì)； 選項(xiàng) D 準(zhǔn)確表述 了庫(kù)侖定律的適用條件，所以 D正確。 答案： D ☆考點(diǎn)精煉

8、 1、以下關(guān)于電荷量的說(shuō)法哪些是正確的選項(xiàng)是〔〕 A、物體所帶的電荷量可以為任意實(shí)數(shù) B、物體所帶的電荷量只能是某些值 C、物體帶正電荷 1.6 10-9 C，這是因?yàn)槭チ? 1.0 1010 個(gè)電子 D、物體帶電量的最小值是 1.6 10-19 C 〔二〕庫(kù)侖定律的直接應(yīng)用 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 庫(kù)侖定律描述了真空中兩靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力所遵循的規(guī)律，公式 F= kq1q2 2 。 r 2 點(diǎn)電荷是無(wú)大小、 無(wú)形狀且有電荷量的一個(gè)理想化模型。 在實(shí)際問(wèn)

9、題中， 只有當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大的多， 以至于帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用的影響可以忽略不計(jì) 時(shí)，帶電體才可以視為點(diǎn)電荷。 【例 2】真空中兩個(gè)相同的帶等量異種電荷的小球 A 和 B〔 A、 B可看成點(diǎn)電荷〕分別固定在兩處，兩球間庫(kù)侖力是 F，用一個(gè)不帶電的小球 C，先和 A 球接觸，再和 B 球接觸，然后移 去 C，那么 A、 B間的庫(kù)侖力變?yōu)?F 的幾倍？假設(shè)再使 A、B 間的距離增大一倍，那么它們之間的庫(kù)侖力又為多少？ ☆考點(diǎn)精煉

10、 2、電荷量分別為 q1、 q2 的兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距 r 時(shí)相互作用力為 F，那么〔〕A、如果 q1、 q2 恒定，當(dāng)距離變?yōu)?r /2 時(shí)，作用力將變?yōu)?2F B、如果其中一個(gè)電荷的電荷量不變，而另一個(gè)電荷的電荷量和它們之間的距離都減半時(shí)， 作用力變?yōu)?2F C、如果它們的電荷量和距離都加倍，那么作用力不變 D、如果它們的電荷都加倍，距離變?yōu)? 時(shí)，作用力變?yōu)? 8F 1 r 2 第二課時(shí) 〔三〕一條直線上的電荷平衡問(wèn)題 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 如果三個(gè)點(diǎn)電荷處于一條直線上同時(shí)處于平衡狀態(tài)， 那么每一個(gè)電荷所受合外力均為零

11、，時(shí)可以對(duì)每個(gè)電荷分別進(jìn)行受力分析， 由平衡條件求解。 如果其中兩個(gè)電荷是固定的，只需對(duì)第三個(gè)電荷列平衡方程。要注意判斷相鄰電荷的正負(fù)。  此 那么 【例  3】固定的兩個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷  q1、q2 ，電荷之比為  1： 4，相距為  d，引入第三個(gè)點(diǎn)電 荷 q3，要使  q3 能處于平衡狀態(tài)，對(duì)  q3 的位置、正負(fù)、電荷量都有何要求？

12、 ☆考點(diǎn)精煉 3、有 A、 B兩個(gè)帶電小球，電荷分別為 +Q和+9Q，相距 0.4m，如果引入第三個(gè)小球 C，正好 使三個(gè)小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)， 那么 C小球應(yīng)帶電， 應(yīng)放在離 A 球多遠(yuǎn)處？且 C球所帶電荷量 為多少？ 〔四〕庫(kù)侖定律在力學(xué)問(wèn)題中的綜合應(yīng)用 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 庫(kù)侖定律給出了真空中兩靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力。 在歷年高考試題中， 常常是與力 學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)考查帶電體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。 解答這一類題目的關(guān)鍵還是在力學(xué)上， 只要在對(duì)物 體進(jìn)行受力分析時(shí)， 注意對(duì)帶電體所受的庫(kù)侖力分析， 再應(yīng)用力學(xué)相關(guān)知識(shí)

13、即可求解。 必須 注意的是：當(dāng)帶電體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與其它導(dǎo)體有接觸時(shí)，有可能所帶電量要發(fā)生變化。 ☆考點(diǎn)精煉 4、如圖，在光滑絕緣水平面上有三個(gè)質(zhì)量都是 的相同小球，彼此間的距離都是 l ， 、 m A B 電荷量都是 +q。給 C一個(gè)外力 F，使三個(gè)小球保持相對(duì)靜止共同加速運(yùn)動(dòng)。求： C球的帶電 性和電荷量；外力 F 的大小。 〔五〕電場(chǎng)強(qiáng)度的分析與計(jì)

14、算 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算有以下幾種方法： 〔 1〕定義式： E=F/q 適用于任何電場(chǎng)， E 與 F、q 無(wú)關(guān)， E的方向規(guī)定為正電荷受到的電場(chǎng)力的方向。 〔 2〕真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)： E=kQ/ r 2。 〔 3〕勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)： E=U/d。 當(dāng)某一區(qū)域的電場(chǎng)由幾個(gè)電場(chǎng)疊加而產(chǎn)生的時(shí)候， 電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)電場(chǎng)單獨(dú)在該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，遵循平行四邊形定那么。

15、 〔2〕電子在點(diǎn)所受的電場(chǎng)力 F=qEC=0.8 10-20 N。因?yàn)殡娮訋ж?fù)電，所以 F方向與 EC方向相 反。 ☆考點(diǎn)精煉 5、圖中邊長(zhǎng)為 a 的正三角形 ABC的三個(gè)頂點(diǎn)分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷 +q、 +q、 - q，求該三角形中心 O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向。 第三課時(shí) 〔六〕電場(chǎng)線 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 要牢記以下 6 種常見(jiàn)的電場(chǎng)的電場(chǎng)線： ①電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，電場(chǎng)線的疏密表

16、示場(chǎng)強(qiáng)的大小。 ②電場(chǎng)線互不相交。 【例 6】如下圖， 在等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中， 將一個(gè)正的試探電荷由 A 點(diǎn)沿直線移到 O點(diǎn)，再沿直線由 O點(diǎn)移到 c 點(diǎn)。在該過(guò)程中， 試探電荷所受的電場(chǎng)力大小和方向如何改變？電場(chǎng) 力所做的功又如何改變？ c 解：根據(jù)電場(chǎng)線的分布可知：電場(chǎng)力一直減小而方向不變； 從 a 到 O電場(chǎng)力做正功，從 O到 c 電場(chǎng)力不做功。 ☆考點(diǎn)精煉 6、如下圖是電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，關(guān)于該電場(chǎng)線，有以下說(shuō)法，其中 正確的選項(xiàng)是〔〕 A、它可能是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線，也可能是點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)線B、由 A 到 C，場(chǎng)強(qiáng)可能逐漸

17、變大，也可能逐漸變小  + － a O C、一正電荷僅在電場(chǎng)力作用下由 A 向 C 運(yùn)動(dòng)，其加速度一定變大 D、一負(fù)電荷僅在電場(chǎng)力作用下由 A 向 C 運(yùn)動(dòng)，其加速度一定減小 〔七〕電場(chǎng)中的力學(xué)問(wèn)題 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 在歷年高考試題中， 常常是電場(chǎng)知識(shí)與力學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)考查。 解答這一類題目的關(guān)鍵還是 在力學(xué)上， 只要在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)， 注意分析帶電體所受的電場(chǎng)力， 再應(yīng)用力學(xué)相關(guān)知識(shí)即可求解。

18、 ☆考點(diǎn)精煉 7、如下圖，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一質(zhì)量為 m，電量為 q 的小球從 A 點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)軌跡 為一直線，該直線與豎直方向的夾角為 ，那么勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為〔〕 A、唯一值， mg tan / q B、最大值， mg tan / q C、最小值， mg sin / q D、最大值， mg / q 【三】考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練 1、電場(chǎng)強(qiáng)度 E 的定義式為

19、 E=F/ q，根據(jù)此式，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔〕 ①此式只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)②式中 q 是放入電場(chǎng)中的點(diǎn)電荷的電荷量， F 是該點(diǎn)電荷 在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力， E 是該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度③式中 q 是產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷的電荷量， F 是放在電場(chǎng)中的點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力， E 是電場(chǎng)強(qiáng)度④在庫(kù)侖定律的表達(dá)式 F=kq1q2/ r 2 中， 2 2 看作是點(diǎn)電荷 2 產(chǎn)生的電場(chǎng)在點(diǎn)電荷 1 1 2 看作 可以把 kq / r q q 處的場(chǎng)強(qiáng)大小，也可以把 kq / r 是點(diǎn)電荷 q1 產(chǎn)生的電

20、場(chǎng)在點(diǎn)電荷 q2 處的場(chǎng)強(qiáng)大小 A、只有①② B、只有①③ C、只有②④ D、只有③④ 2、一個(gè)檢驗(yàn)電荷 q 在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為 F，以及這點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為 E，圖中能正確 反映 q、 E、 F 三者關(guān)系的是〔〕 3、如下圖，一電子沿等量異種電荷的中垂線由 A→ O→ B勻速飛過(guò)，電子重力不計(jì)，那么電 子所受另一個(gè)力的大小和方向變化情況是〔〕 A、先變大后變小

21、，方向水平向左 B、先變大后變小，方向水平向右 C、先變小后變大，方向水平向左 D、先變小后變大，方向水平向右 4、如下圖，帶箭頭的線段表示某一電場(chǎng)中的電場(chǎng)線的分布情況、 一帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖中虛線所示、假設(shè)不考慮其他力，那么以下判斷中正確的選項(xiàng)是〔〕 A、假設(shè)粒子是從 A 運(yùn)動(dòng)到 B，那么粒子帶正電；假設(shè)粒子是從 B運(yùn)動(dòng) 到 A，那么粒子帶負(fù)電 B、不論粒子是從 A運(yùn)動(dòng)到 B，還是從 B運(yùn)動(dòng)到 A，粒子必帶負(fù)電 C、假設(shè)粒子是從 B運(yùn)動(dòng)到 A，那么其加速度減小 D、假設(shè)粒子是從 B運(yùn)動(dòng)到 A，那么其速度減小

22、 6、在圖所示的豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用絕緣的細(xì)線拴住的帶電 小球在豎直平面內(nèi)繞懸點(diǎn) O做圓周運(yùn)動(dòng)， 以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 〔〕 ①帶電小球有可能做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)②帶電小球有可能做變速率圓周運(yùn)動(dòng)③帶電小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，細(xì)線拉力一定最?、軒щ娦∏蛲ㄟ^(guò)最低點(diǎn)時(shí)，細(xì)線拉力有可能最小 A、② B、①② C、①②③ D、①②④ 7、質(zhì)量為 m的帶正電小球 A 懸掛在絕緣細(xì)線上，且處在場(chǎng)強(qiáng)為 E 的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，當(dāng)小球 A 靜止時(shí)，細(xì)線與豎直方向成 30角，此電場(chǎng)方向

23、恰使小球受到的電場(chǎng)力最小，那么小球所 〔〕 A、 3mg B、 3mg C、 2mg D、 mg 3E E E 2E 12、已經(jīng)證實(shí)，質(zhì)子、中子都是由上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電為 2 e ， 3 下夸克帶電為 1 e ， e 為電子所帶電量的大小，如果質(zhì)子是由三個(gè)夸克組成的，且

24、各個(gè)夸 3 克之間的距離都為 l , l 1.5 10 15 m , 試計(jì)算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個(gè)夸克之間的靜電力 〔庫(kù)侖力〕。 考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練參考答案 1、 C2、 D 3、 B 根據(jù)電場(chǎng)線分布和平衡條件判斷、 4、 BC 5、 C 利用等效場(chǎng)處理、 6、 D 7、 D 依題意做出帶正電小球 A的受力圖，電場(chǎng)力最小時(shí)，電場(chǎng)力方向應(yīng)與絕緣細(xì)線垂直， qE=mgsin30 ，從而得出結(jié)論、 8、 C 9、 1∶ 16；0 恒謙 www.heng＃ qia.co 恒謙教育﹡資源庫(kù) www.﹡ heng﹡ qian. ﹡com