高二物理第十三章电场人教版知识点分析

高二物理第十三章电场人教版知识点分析

高二物理第十三章电场人教版 ‎ ‎【同步教育信息】‎ 一. 本周教学内容：‎ 第十三章 电场 第一节 第二节 二. 知识要点：‎ 了解自然界中的两种电荷，知道摩擦时，摩擦物带电。理解电荷守恒定律。知道元电荷的概念。知道电荷间作用力与电荷性质关系。知道点电荷的概念，掌握库仑定律，理解公式中各量的物理意义，能用它计算点电荷之间的静电力。‎ 了解电场的基本性质，知道电场是特殊物质形态。知道如何认识电场力的性质。掌握电场强度的概念。知道点电荷的场强大小如何计算，知道点电荷的场强方向如何判断。知道电场的叠加原理，会计算合场强。‎ 三. 重点、难点解析：‎ ‎1. 几个基本概念 ‎（1）电荷经过摩擦，物体能够吸引轻小物体就说物体带了电，自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷。习惯上有时把带电体本身也通称为电荷。‎ ‎（2）电量：电荷多少的数量称为电量，用符号Q表示，单位是库仑（C）。‎ ‎（3）元电荷：电荷的最小单位，一个电子电量为，质子电量为e。‎ ‎（4）点电荷：当带电体的大小可以忽略。（所带电荷对其它电荷影响可以忽略时）。带电体看作一个带电的几何点，叫点电荷。‎ ‎（5）点电荷的比荷：电量与质量的比值叫荷质比，简称比荷。‎ ‎2. 物体带电的三种途径：‎ ‎（1）摩擦起电：由于相互摩擦的物体间电子转移而使两个物体分别带上异种等量的电荷。‎ ‎（2）接触带电：一个物体带电，另一个不带电的物体与带电的物体接触也带有同种电荷，这种叫接触带电。‎ ‎（3）感应带电：不带电的金属导体靠近带电体时，在靠近带电体一端和远离的一端分别带等量异种电荷，这种带电方式叫感应带电。‎ ‎3. 电荷守恒定律：‎ 电荷既不能创造，也不能消失，只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷总量不变，这一规律叫电荷守恒定律。‎ 前面三种带电方式都是电子的转移。‎ ‎4. 电荷之间的相互作用力（静电力）‎ ‎（1）同种电荷相排斥，异种电荷相吸引。‎ ‎（2）静电力随电荷量的增大而增大，随电荷间的距离增大而减小。‎ ‎（3）库仑定律。‎ 真空中两点电荷间的静电力与它们的电量乘积成正比，跟它们的距离平方成反比。作用力方向在它们的连线上。用公式表示为式中k为静电恒量数值为公式适用条件，只适用于真空中两点电荷之间静电力计算，但无限制取情况不适用。‎ 若均匀带电的球可以看作点电荷，在球心处。‎ ‎（4）静电力遵守牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则。‎ ‎（5）研究微小带电粒子的相互作用时，通常忽略万有引力。‎ ‎5. 电场：‎ 电荷间的静电力与重力等非接触力一样是通过周围存在的场来传递的，确切的说电荷受到静电力，其实是电场所施。即电荷周围存在电场。‎ 电荷A电场电荷B 电荷B电场电荷A 通过电荷受力可以证明电场的存在，有电荷必有电场。‎ ‎6. 电场强度：‎ 将一试探电荷（q充分小），放入电场中不同点，一般所受电场力不同，说明这些点的场是不同的，试探电荷受到静电力大，这一点电场强，相反电场弱。为了描述电场的强弱及方向，引入电场强度，简称场强。‎ 定义：放入电场中某点的电荷所受电场力F跟它的电量q的比值，叫该点的电场强度，简称场强，用公式表示为。‎ 场强虽用定义，但与q无关，q的改变及有无q，E是不变的。‎ 在某电场中的一点，的值是不变的，而不同点这一比值又不同。‎ 由定义可得，当q一定，F与E成正比，E反映了电场施力大小的性质。‎ E的单位是。‎ E是有方向的量。同一在电场中不同点受电场力F方向不同，说明电场施力性质不同。同一点与受力方向相反，规定受力方向为E的方向，受力方向与E方向相反。‎ E的叠加按平行四边形规则进行。‎ ‎7. 点电荷的场强公式：‎ 真空中有点电荷Q，所产生场中距Q有r远处，场强E大小为，若Q为正，E方向为背离Q方向，Q为负则指向Q。上式只适用于真空中点电荷产生的电场计算。‎ 与的比较。‎ 是定义，是量度E的公式，对任何静电场都是适用的中Q是场源电荷，E就是Q产生的场强。只适用于真空中点电荷产生的场计算。‎ ‎【典型例题】‎ ‎[例1] 真空中两个点电荷AB带电量分别为和，相距为R时，静电力为F。‎ ‎（1）若、均减少一半，R也减小一半，静电力多大？‎ ‎（2）若减半，而加倍，静电力多大？‎ ‎（3）若AB为完全相同的带电小球，且，静电力为F。当AB接触后放回原处，静电力多大？‎ ‎（4）若C也是与AB完全相同的金属球，为正，，AB间静电力为F，C先与B接触，再与A接触，AB间静电力多大？‎ ‎（5）在（4）中C先与A接触再与B接触，移去C，AB间静电力多大？‎ 解：由库仑定律知，‎ ‎（1）‎ ‎（2）， ‎ ‎（3）AB相同，带电均为 ‎ ‎ ‎（4）C与B接触 C再与A接触 ‎ ‎（5）C先与A接触 C再与B接触 而 ‎[例2] 质量的两个小球用长‎40cm的细绝缘线悬于同一点O，两个小球带等量同种电荷后，悬线夹角为时静止平衡。求带电量（g取）。‎ 解：带电小球受三个力平衡时，静电力 由库仑定律知 ‎∴ ‎ ‎[例3] 真空中相距为r的AB两点，放点电荷和，有点电荷放于何处能使三个点电荷所受静电力平衡。‎ 解：‎ ‎（1）若，则与反号放于AB中点处。‎ 对分析静电力为B给的斥力，C给的引力 ‎ ‎ ‎（2）若，不管放于何处均不能平衡 ‎（3）若反号，。与同号放于AB连线上B点外侧 ‎；‎ 解得 ‎ ‎（4）若同号，则放于AB连线上AB之间。‎ ‎；‎ 解得 ‎ 小结不等量，等量同号放可平衡。‎ 若异号与较大电量同号，且放于较小电荷外侧。‎ 若同号，反号放于之间小于。‎ ‎[例4] 将一个带电量为的试探电荷放入正电荷Q产生的电场中的B点，受到的电场力为，如图所示。当一个电子运动到B和Q连线中点A处时受到的电场力多大？方向如何？‎ 解析：由电场强度定义知 由于场源是点电荷 ‎ 电子在A点受电场力 ‎，方向指向Q ‎[例5] 试计算等量异种电荷连线上和连线中垂线上场强。设点电荷电量为和，距离为。‎ 解析：‎ ‎（1）在两点电荷连线上距处A为x点的场强为 随x变化，在不同点E大小不同，由数学知识得 而时 最大最小，即在连线中点处场强最小，靠近点电荷场强较大。‎ ‎（2）在两点电荷连线的中垂线上，距AB连线x远处，为、的矢量和。‎ ‎，C到AB等距离 ‎ ‎ 当时，最大，即在连线上E最大，随x增大E减小。‎ 方向平行于AB，在AB连线另一侧场与C一侧场关于AB连线对称。‎ ‎【模拟试题】‎ ‎1. 在真空中，两个很小的带电体之间距离为d，互相排斥力为F，若保持它们带的电荷量不变，使排斥力为‎16F，这时两者的距离应为（ ）‎ A. 2d B. 4d C. d/4 D. d/16‎ ‎2. 两上点电荷放在真空中保持一定距离，若其中一个点电荷的电荷量增加了，但仍然保持它们之间的相互作用力不变，则另一个电荷的电荷量减少了（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎3. 科学家在研究原子、原子核以及基本粒子时，为了方便，常常把元电荷作为电荷量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是（ ）‎ A. 把质子或电子叫元电荷 B. 把库仑的电荷量叫元电荷 C. 电子带有最小的负电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷 D. 质子带有最小的正电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷 ‎4. 对于摩擦起电现象，下列说法正确的是（ ）‎ A. 摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷 B. 摩擦起电是用摩擦的方法将一个物体中的电子转移到另一个物体上 C. 通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，一定带有等量异种电荷 D. 通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，可能带有同种电荷。‎ ‎5. 关于库仑定律，下列说法正确的是（ ）‎ A. 库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的带电体。‎ B. 根据，当两个点电荷间的距离趋近于零时，库仑力将趋于无穷大 C. 库仑定律的表达式和万有引力的表达式很相似，它们都是平方反比定律 D. 静电力常量k的值为 ‎6. 真空中有两个相同的带电金属小球A和B，相距为r，带电荷量分别为q和。它们之间相互作用力的大小为F。有一不带电的金属球C，大小跟A、B相同，当C跟两个小球先后各接触一次后拿开，再将A、B间距离变为，那么A、B间的作用力的大小可为（ ）‎ A. B. ‎0 ‎ C. D. ‎ ‎7. 半径为r的金属球，使两球的边缘之间相距为r，今使两球带上等量的异种电荷Q，设两电荷间的库仑力大小为F，则（ ）‎ A. B. ‎ C. D. 无法确定 ‎8. 有两个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，从其中一个电荷上取下电荷量，并加在另一个电荷上，那么它们之间的相互作用力与原来相比（ ）‎ A. 一定变大 B. 一定变小 C. 保持不变 D. 由于两电荷电性不确定，无法判断 ‎9. 在绝缘光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，同时从静止释放，下列对两小球运动情况描述正确的是（ ）‎ A. 做加速度逐渐增大的加速直线运动 B. 做加速度减小的减速直线运动 C. 做加速度恒定的匀加速直线运动 D. 做加速度减小的加速直线运动 ‎10. 一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为的电荷，另一电荷量为的点电荷放在球心O处，由于对称性，点电荷受力为零。现在球壳上挖去半径为r。（）的一个小圆孔，此时置于球心的点电荷受力的大小和方向分别为（ ）‎ A. ，指向小孔 B. ，背向小孔 C. ，指向小孔 D. ，背向小孔 ‎11. 在电场中某点放一试探电荷，其电荷量为q，试探电荷受到的电场力为F，则该点电场强度为，那么下列说法正确的是（ ）。‎ A. 若移去试探电荷q，该点的电场强度就变为零 B. 若在该点放一个电荷量为的试探电荷，该点的场强就变为 C. 若在该点放一个电荷量为的试探电荷，则该点场强大小仍为E，但电场强度的方向变为原来相反的方向 D. 若在该点放一个电荷量为的试探电荷，则该点的场强大小仍为E，电场强度的方向也还是原来的场强方向 ‎12. 对于由点电荷Q产生的电场，下列说法正确的是（ ）‎ A. 电场强度的表达式仍成立，即，式中的Q就是产生电场的点电荷 B. 在真空中，电场强度的表达式为，式中Q就是产生电场的点电荷 C. 在真空中，式中q是试探电荷 D. 上述说法都不对 ‎13. 当放入正电荷在电场中某点时受到的电场力向右；当放入负电荷时它受到的电场力向左，下列说法正确的是（ ）‎ A. 当放入正电荷时，该点场强方向向右；当放入负电荷时，该点场强方向向左 B. 只有在该点放入电荷时，该点才有场强 C. 该点场强方向一定向右 D. 以上说法均不正确 ‎14. 由电场强度的定义式可知，在电场中的同一点，下列说法错误的是（ ）‎ A. 电场强度E跟F成正比，跟q成反比 B. 无论试探电荷所带的电荷量如何变化，始终不变 C. 电场中某点的场强为零，则在该点的电荷受到的电场力一定为零 D. 一个带电小球在P点受到的电场力为零，则P点的场强一定为零 ‎15. 在由一个点电荷产生的电场中，在离该点电荷距离为的一点上，电荷量为q的试探电荷所受电场力为F，则离该点电荷距离为r处的场强大小为（ ）‎ A. F/q B. C. D. ‎ ‎16. 将点电荷放在电场中的A点，它受到的静电力，方向竖直向上，则A点场强大小为 ，方向为 ；若将的点电荷置于A点，则受到的静电力方向为 ，此时A点场强的方向为 ，大小为 。‎ ‎17. 如图所示，一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度的大小为，在A球球心与P点连线上有一带负电的点电荷B，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为，当A、B同时存在时，根据场强叠加原理，P点的场强大小应为（ ）‎ A. B. C. D. 以上说法都不对 ‎18. 在点电荷Q形成的电场中，已测出A点场强大小为100N/C，C点场强大小为36N/C，B点为A、C两点连线的中点（如图所示），那么B点的场强为 N/C。‎ ‎19. 如图所示，在x轴坐标为的点上固定一个电荷量为4Q的点电荷，坐标原点O处固定一个电荷量为的点电荷，那么在x坐标轴上，电场强度方向为x轴负方向的点所在区域应是 。‎ ‎20. 如图所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球受水平向右的电场力偏转 角而静止，小球用绝缘丝线悬挂于O点，试求小球所在处的电场强度。‎ ‎21. 如图所示，用两根等长的绝缘细线各悬挂质量分别为和的小球，悬点为O点，两球带同种电荷，小球由于静电力作用张开一定角度。A球、B球悬线与竖直线夹角分别为，，如果时，求两个小球的质量和的比值为多少？‎ ‎22. A、B两个点电荷相距r放置，A为带有9Q的正电荷，B为带有4Q的负电荷。‎ 求：（1）合场强为零的点位于何处？‎ ‎（2）在AB连线上，A、B产生场强大小相等的点共有几个？分别位于何处？‎ 试题答案 ‎1. C 2. C 3. B 4. BC 5. CD 6. AB 7. B ‎8. B 9. D 10. A 11. D 12. AB 13. C 14. A ‎15. B ‎16. ；竖直向上；；竖直向上；‎ ‎17. C ‎18. ‎ ‎19. 的x轴上的位置和的x轴上位置 ‎20. ‎ ‎21. ‎ ‎22.‎ ‎（1）AB连线B点外侧距B 2r远处 ‎（2）两个（1）中所求为1个。‎ AB连线，AB之间距B有远处为另一个。‎