【物理】2018届一轮复习苏教版第6章第1节电场力的性质教案

【物理】2018届一轮复习苏教版第6章第1节电场力的性质教案

节次 考纲 命题规律 第1节　电场力的性质 电荷、电荷守恒定律Ⅰ 高考对本章知识的考查主要以选择题为主，计算题常与其他知识综合考查，主要考点有：‎ ‎1.描述电场的物理量和规律；‎ ‎2.牛顿运动定律、动能定理及功能关系在静电场中的综合应用问题；‎ ‎3.带电粒子在电场中的加速、偏转等问题.‎ 静电现象　点电荷　库仑定律Ⅰ 静电场　电场线Ⅰ 电场强度、点电荷的场强Ⅱ 第2节　电场能的性质 电势能、电势、等势面Ⅰ 电势差Ⅱ 匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅰ 第3节　电容器与电容　带电粒 子在电场中的运动 带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ 电容、电容器Ⅰ 第1节　电场力的性质 知识点1　物质的电结构及电荷守恒定律 ‎1．物质的电结构 构成物质的原子本身包括：带正电的质子和不带电的中子构成原子核，核外有带负电的电子，整个原子对外界较远位置表现为电中性．‎ ‎2．元电荷 最小的电荷量，其值为e＝1.60×10－‎19C.‎ 其他带电体的电荷量皆为元电荷的整数倍．‎ ‎3．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；在转移的过程中，电荷的总量保持不变．‎ ‎(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．‎ ‎(3)带电实质：物体带电的实质是得失电子．‎ 知识点2　点电荷及库仑定律 ‎1．点电荷 是一种理想化的物理模型，当带电体本身的形状和大小对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．‎ ‎2．库仑定律 知识点3　电场　电场强度及电场线 ‎1．电场 基本性质：对放入其中的电荷有电场力的作用．‎ ‎2．电场强度 ‎(1)定义式：E＝，适用于任何电场，是矢量，单位：N/C或V/m.‎ ‎(2)点电荷的场强：E＝，适用于计算真空中的点电荷产生的电场．‎ ‎(3)方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向．‎ ‎(4)电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和．‎ ‎3．电场线 ‎(1)特点 ‎①电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远处或负电荷；‎ ‎②电场线在电场中不相交；‎ ‎③在同一电场里，电场线越密的地方场强越大；‎ ‎④电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向；‎ ‎⑤沿电场线方向电势逐渐降低；‎ ‎⑥电场线和等势面在相交处相互垂直．‎ ‎(2)几种典型电场的电场线 图611‎ ‎1．正误判断 ‎(1)相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等．(√)‎ ‎(2)根据F＝k，当r→0时，F→∞.(×)‎ ‎(3)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场力的方向．(√)‎ ‎(5)在真空中，电场强度的表达式E＝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．(×)‎ ‎2．(对库仑定律适用条件的理解)两个半径为‎1 cm的导体球分别带上＋Q和－3Q的电量，两球心相距‎90 cm时相互作用力为F，现将它们碰一下后放在球心间相距‎3 cm处，则它们的相互作用力大小为(　　) 【导学号：96622100】‎ A．‎300F　 B．1 ‎200F　　‎ C．‎900F　 D．无法确定 ‎【答案】　D ‎3．(对电场线的理解)关于电场线的下列说法中，正确的是(　　)‎ A．电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同 B．沿电场线方向，电场强度越来越小 C．电场线越密的地方，同一试探电荷所受电场力就越大 D．在电场中，顺着电场线移动电荷，电荷受到的电场力大小恒定 ‎【答案】　C ‎4．(对电场强度公式的理解)(多选)下列关于电场强度的两个表达式E＝和E＝的叙述，正确的是(　　)‎ ‎【导学号：96622101】‎ A．E＝是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量 B．E＝是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的电场力，q是放入电场中的电荷的电荷量，它适用于任何电场 C．E＝是点电荷场强的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场 D．从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式F＝k，式是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，而是点电荷q1产生的电场在q2处场强的大小 ‎【答案】　BCD ‎5．(对点电荷场强公式的理解)在真空中有一点电荷形成的电场，离该点电荷距离为r0的一点，引入一电量为q的检验电荷，所受电场力为F，则离该点电荷为r处的场强大小为(　　)‎ A.　　 B.　　　‎ C.　　 D. ‎【答案】　B ‎[核心精讲]‎ ‎1．对库仑定律的两点理解 ‎(1)F＝k，r指两点电荷间的距离．对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球心间距．‎ ‎(2)当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大．‎ ‎2．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：‎ ‎[师生共研]‎ ‎　(多选)(2014·浙江高考)如图612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θ.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(　　)‎ 图612‎ A．小球A与B之间库仑力的大小为 B．当＝时，细线上的拉力为0‎ C．当＝时，细线上的拉力为0‎ D．当＝时，斜面对小球A的支持力为0‎ ‎【合作探讨】‎ ‎(1)A球最多受几个力的作用？‎ 提示：最多受重力、斜面的支持力、细线的拉力和B对A的库仑力，共4个力的作用．‎ ‎(2)细线的拉力为零的条件是什么？‎ 提示：除细线的拉力外，其余3个力的合力为零．‎ ‎(3)斜面对A球的支持力可能为零吗？‎ 提示：不可能，因为其余力不能平衡．‎ AC　根据库仑定律可得两小球之间的库仑力大小为F＝，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＝mgtan θ，解得＝，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．‎ ‎[题组通关]‎ ‎1．如图613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(　　) 【导学号：96622102】‎ 图613‎ 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 D　万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，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．在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图614所示，现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为(　　)‎ 图614‎ A.　　　　　　　 B. C．3 D. D　设三角形边长为a，由几何知识可知，＝a·cos 30°·＝a，以B为研究对象，由平衡条件可知，cos 30°×2＝，解得：＝，D正确．‎ ‎[核心精讲]‎ ‎1．电场强度的三个公式的比较 表达式 E＝ E＝k E＝ 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 ‎①真空 ‎②点电荷 ‎ 匀强电场 决定因素 由电场本身决定，与试探电荷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 ‎2.电场的叠加 ‎(1)叠加原理 多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场场强的矢量和．‎ ‎(2)运算法则 平行四边形定则．‎ ‎3．计算电场强度常用的五种方法 ‎(1)电场叠加合成的方法．‎ ‎(2)平衡条件求解法．‎ ‎(3)对称法．‎ ‎(4)补偿法．‎ ‎(5)等效法．‎ ‎[师生共研]‎ ‎●考向1　电场强度公式的应用 ‎　A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷．当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，它所受到的电场力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，其所受电场力为(　　)‎ A．－　　　　　　　　 B. C．－F D．F B　设A处电场强度为E，则F＝qE；由点电荷的电场强度公式E＝可知，C处的电场强度为－，在C处放电荷量为－2q的点电荷，其所受电场力为F′＝－2q·＝，选项B正确．‎ ‎●考向2　电场强度的叠加 ‎　直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图615所示．M、N两点各固定一负点电荷，一电量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零．静电力常量用k表示．若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为(　　)‎ 图615‎ A.，沿y轴正向 B.，沿y轴负向 C.，沿y轴正向 D.，沿y轴负向 ‎【解题关键】‎ 关键信息 信息解读 ‎＋Q在O点时，G点处的电场强度恰好为零 M点、N点、O点三处电荷在G点处的合场强E＝0‎ ‎＋Q在G点时，H处的场强大小和方向 求M点、N点、G点三处电荷在H处的合场强 B　处于O点的正点电荷在G点处产生的场强E1＝k，方向沿y轴负向；又因为G点处场强为零，所以M、N处两负点电荷在G点共同产生的场强E2＝E1＝k，方向沿y轴正向；根据对称性，M、N处两负点电荷在H点共同产生的场强E3＝E2＝k，方向沿y轴负向；将该正点电荷移到G处，该正点电荷在H点产生的场强E4＝k，方向沿y轴正向，所以H点的场强E＝E3－E4＝，方向沿y轴负向．‎ 求电场强度的两种特殊方法 ‎1．对称法：巧妙而合理地假设放置额外电荷，或将电荷巧妙地分割使问题简化而求得未知电场强度，这都可采用对称法求解．‎ ‎2．微元法：微元法就是将研究对象分割成若干微小的单元，或从研究对象上选取某一“微元”加以分析，从而可以化曲为直，使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量．‎ ‎[题组通关]‎ ‎3．如图616所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b 两点，a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成60°角，b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成30°角．关于a、b两点场强大小Ea、Eb的关系，以下结论正确的是(　　)‎ ‎【导学号：96622103】‎ 图616‎ A．Ea＝ B．Ea＝Eb C．Ea＝Eb D．Ea＝3Eb D　由题图可知，rb＝ra，再由E＝可得＝＝，故D正确．‎ ‎4．如图617所示，以O为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f.等量正、负点电荷分别放置在a、d两处时，在圆心O处产生的电场强度大小为E.现改变a处点电荷的位置，关于O点的电场强度变化，下列叙述正确的是(　　)‎ 图617‎ A．移至c处，O处的电场强度大小不变，方向沿Oe B．移至b处，O处的电场强度大小减半，方向沿Od C．移至e处，O处的电场强度大小减半，方向沿Oc D．移至f处，O处的电场强度大小不变，方向沿Oe C　由题意可得，正、负点电荷在O处产生的电场强度的大小都为，方向水平向右；当a处点电荷移至c处时，两点电荷在O处的电场强度方向的夹角为120°，合场强大小为，方向沿Oe，选项A错误；同理，当a处点电荷移至b处时，O处的合场强大小为，选项B错误；同理，当a处点电荷移至e处时，O 处的合场强大小为，方向沿Oc，选项C正确；同理，当a处点电荷移至f处时，O处的合场强大小为，选项D错误.‎ ‎[核心精讲]‎ ‎1．电场线的作用 ‎(1)判断电场强度的方向 电场线上任意一点的切线方向即为该点电场的方向．‎ ‎(2)判断电场力的方向——正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同，负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反．‎ ‎(3)判断电场强度的大小(定性)——电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可判断电荷受力大小和加速度的大小．‎ ‎(4)判断电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线的方向电势逐渐降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向．‎ ‎2．电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系 一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合．‎ ‎(1)电场线为直线．‎ ‎(2)粒子初速度为零，或初速度方向与电场线平行．‎ ‎(3)粒子仅受电场力作用或所受其他力合力的方向与电场线平行．‎ ‎[师生共研]‎ ‎　(多选)如图618所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示．则(　　)‎ 图618‎ A．a一定带正电，b一定带负电 B．a的速度将减小，b的速度将增大 C．a的加速度将减小，b的加速度将增大 D．两个粒子的电势能都减少 CD　因为电场线方向未知，不能确定a、b的电性，所以选项A错误；由于电场力对a、b都做正功，所以a、b的速度都增大，电势能都减少，选项B错误、D正确；粒子的加速度大小取决于电场力的大小，a向电场线稀疏的方向运动，b向电场线密集的方向运动，所以选项C正确．‎ ‎[题组通关]‎ ‎5．(多选)如图619所示，O是一固定的点电荷，虚线是该点电荷产生的电场中的三条等势线，正点电荷q仅受电场力的作用沿实线所示的轨迹从a处运动到b处，然后又运动到c处．由此可知(　　)‎ 图619‎ A．O为负电荷 B．在整个过程中q的速度先变大后变小 C．在整个过程中q的加速度先变大后变小 D．在整个过程中，电场力做功为零 CD　点电荷和正点电荷的距离先减少后增大，由库仑定律知，库仑力先增后减，根据牛顿第二定律，加速度先变大后变小，C正确；由轨迹为曲线时合力指向凹形一侧知，必为斥力，O是一固定的点电荷，必带正电，A错误；a到b电场力做负功，b到c电场力做正功；固定的正点电荷的等势线为一簇同心圆，a与c等势，所以在整个过程中，电场力做功为零，D正确．‎ ‎6．(2017·渭南质检)两个带电荷量分别为Q1、Q2的质点周围的电场线如图6110所示，由图可知(　　)‎ ‎【导学号：96622104】‎ 图6110‎ A．两质点带异号电荷，且Q1>Q2‎ B．两质点带异号电荷，且Q1Q2‎ D．两质点带同号电荷，且Q1Q2，选项A正确．‎