高考物理總復(fù)習(xí)第7章靜電場(chǎng)第1課時(shí)庫(kù)侖定律電場(chǎng)力的性質(zhì)課件教科版

第七章靜電場(chǎng)高考考綱備考建議內(nèi)容要求說(shuō)明1.本章內(nèi)容較多,復(fù)習(xí)時(shí)需要從描述電場(chǎng)力的性質(zhì)和能的性質(zhì)兩個(gè)角度深入理解電場(chǎng),抓住主線,強(qiáng)化訓(xùn)練.要注意電場(chǎng)強(qiáng)度的求解、電場(chǎng)強(qiáng)度與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的綜合問(wèn)題;復(fù)習(xí)電場(chǎng)力做功時(shí)需要和重力做功對(duì)比;復(fù)習(xí)電勢(shì)能時(shí)需要和重力勢(shì)能對(duì)比.2.解決帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí),要善于把電學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問(wèn)題.帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)常與平拋運(yùn)動(dòng)結(jié)合.解決這些問(wèn)題時(shí)要特別注意以下兩個(gè)結(jié)合:(1)電場(chǎng)性質(zhì)與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、運(yùn)動(dòng)的合成與分解相結(jié)合;(2)電場(chǎng)性質(zhì)與動(dòng)能定理、能量守恒定律相結(jié)合.物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒Ⅰ帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的計(jì)算,只限于帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度平行或垂直于電場(chǎng)強(qiáng)度方向的情況靜電現(xiàn)象的解釋Ⅰ點(diǎn)電荷Ⅰ庫(kù)侖定律Ⅱ靜電場(chǎng)Ⅰ電場(chǎng)強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)Ⅱ電場(chǎng)線Ⅰ電勢(shì)能、電勢(shì)Ⅰ勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系Ⅱ帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)Ⅱ示波管Ⅰ常見(jiàn)電容器、電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系Ⅰ第1課時(shí)庫(kù)侖定律電場(chǎng)力的性質(zhì)基礎(chǔ)回顧核心探究演練提升基礎(chǔ)回顧自主梳理·融會(huì)貫通知識(shí)梳理一、電荷及電荷守恒定律1.元電荷、點(diǎn)電荷(1)元電荷:一個(gè)電子所帶電荷量的絕對(duì)值為1.6×10-19C,它是電荷的最小單元,任何帶電體所帶電荷量都是元電荷的

.(2)當(dāng)帶電體本身的

比它到其他帶電體的距離小很多,以至在研究它與其他帶電體的相互作用時(shí),該帶電體的

以及電荷在其上的分布狀況均無(wú)關(guān)緊要,該帶電體可看做一個(gè)帶電的點(diǎn).點(diǎn)電荷是一種理想化模型.2.電荷守恒定律(1)內(nèi)容:電荷既不能被創(chuàng)造,也不能被消滅,它們只能從一個(gè)物體

到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分

到另一部分.在任何自然過(guò)程中,電荷的代數(shù)和是

的.(2)三種起電方式:

、

、

.(3)帶電實(shí)質(zhì):物體帶電的實(shí)質(zhì)是

.整數(shù)倍線度形狀轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移守恒摩擦起電接觸起電感應(yīng)起電電子的轉(zhuǎn)移拓展思考

如圖所示,在帶電荷量為+Q的帶電體C右側(cè)有兩個(gè)相互接觸的金屬導(dǎo)體A和B,均放在絕緣支座上.若先將C移走,再把A,B分開(kāi),則A,B分別帶什么電?若先將A,B分開(kāi),再移走C,則A,B分別帶什么電?這一過(guò)程中電荷總量如何變化?答案:不帶電,不帶電,帶負(fù)電,帶正電,不變.二、庫(kù)侖定律1.內(nèi)容:

中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力(斥力或引力),與這兩個(gè)電荷所帶

成正比,與它們之間的

成反比,作用力的方向沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線.2.表達(dá)式:F=

,式中k=

N·m2/C2,叫靜電力常量.3.適用條件:真空中的

.三、電場(chǎng)線電場(chǎng)強(qiáng)度1.靜電場(chǎng):靜電場(chǎng)是客觀存在于電荷周圍的一種物質(zhì),其基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用.真空電荷量的乘積距離的平方9.0×109點(diǎn)電荷2.電場(chǎng)線的特點(diǎn)(1)電場(chǎng)線起始于正電荷,終止于

,或者起始于無(wú)窮遠(yuǎn)處,終止于

;電場(chǎng)線不閉合.(2)任何兩條電場(chǎng)線都不會(huì)相交.(3)在同一電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線

.(4)電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的

.(5)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸

.(6)電場(chǎng)線和等勢(shì)面在相交處

.(7)幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布.負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處負(fù)電荷較密場(chǎng)強(qiáng)方向降低互相垂直正電荷(3)方向:規(guī)定

在電場(chǎng)中某點(diǎn)受力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向.拓展思考

如圖所示,真空中有兩個(gè)等量異號(hào)點(diǎn)電荷Q1和Q2,分別固定在x坐標(biāo)軸的x=0和x=6cm的位置上.(1)x坐標(biāo)軸上哪個(gè)位置的電場(chǎng)強(qiáng)度為零?從x=0開(kāi)始,在x坐標(biāo)軸上沿正方向,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小如何變化?(2)x坐標(biāo)軸上,電場(chǎng)強(qiáng)度沿正方向的是什么區(qū)域?電場(chǎng)強(qiáng)度沿負(fù)方向的是什么區(qū)域?答案:(1)由等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布特點(diǎn)可知,x=3cm處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零.從x=0開(kāi)始,沿x軸正方向,在0<x<6cm區(qū)間內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度先變小后變大,在x>6cm區(qū)間內(nèi),電場(chǎng)強(qiáng)度一直變小.(2)在0<x<6cm區(qū)間內(nèi),電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正方向;在x<0和x>6cm區(qū)間內(nèi),電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向.自主檢測(cè)1.思考判斷(1)任何帶電體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍.(

)(2)根據(jù)F=k,當(dāng)r→0時(shí),F→∞.(

)(3)電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)力的性質(zhì),所以電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力成正比.(

)(4)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向即為正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向.(

)(5)在點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,以點(diǎn)電荷為球心的同一球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同.(

)答案:(1)√

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×CB4.(2018·山東聊城質(zhì)檢)兩個(gè)可自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷分別放在A,B兩處,如圖所示.A處電荷帶正電荷量Q1,B處電荷帶負(fù)電荷量Q2,且Q2=4Q1,另取一個(gè)可以自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷Q3,放在AB直線上,欲使整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),則(

)3為負(fù)電荷,且放于A左方3為負(fù)電荷,且放于B右方3為正電荷,且放于A,B之間3為正電荷,且放于B右方A解析:因?yàn)槊總€(gè)電荷都受到其余兩個(gè)電荷的庫(kù)侖力作用,且已知Q1和Q2是異種電荷,對(duì)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(kù)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(yuǎn)而離Q1較近的地方才有可能處于平衡,故應(yīng)放在Q11和Q2也處于平衡狀態(tài),Q3必須帶負(fù)電,選項(xiàng)A正確.核心探究分類探究·各個(gè)擊破考點(diǎn)一庫(kù)侖定律的理解與應(yīng)用1.對(duì)庫(kù)侖定律的理解(1)F=k,r指兩點(diǎn)電荷間的距離.對(duì)可視為點(diǎn)電荷的兩個(gè)均勻帶電球,r為兩球的球心間距.(2)當(dāng)兩個(gè)電荷間的距離r→0時(shí),電荷不能視為點(diǎn)電荷,它們之間的庫(kù)侖力不能認(rèn)為趨于無(wú)限大.2.“三個(gè)自由點(diǎn)電荷平衡”的問(wèn)題(1)平衡的條件:每個(gè)點(diǎn)電荷受到另外兩個(gè)點(diǎn)電荷的合力為零,或每個(gè)點(diǎn)電荷處于另外兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)為零的位置.(2)C?核心點(diǎn)撥?B考點(diǎn)二電場(chǎng)強(qiáng)度的理解與計(jì)算1.電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)表達(dá)式的比較(1)疊加原理:多個(gè)電荷在空間某處的電場(chǎng)為各電場(chǎng)在該處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和.(2)運(yùn)算法則:平行四邊形定則.C?核心點(diǎn)撥?

(1)帶電薄板是非點(diǎn)電荷,不能直接用公式求其電場(chǎng)強(qiáng)度.但帶電薄板在a,b兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度等大、反向,利用a處電場(chǎng)強(qiáng)度為0,求出薄板在a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小.(2)根據(jù)對(duì)稱性獲得薄板在b點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向,利用公式求出點(diǎn)電荷在b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向,根據(jù)矢量合成求出b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.反思總結(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加問(wèn)題的分析方法(1)確定分析計(jì)算電場(chǎng)的空間位置;(2)分析該處有幾個(gè)分電場(chǎng),先計(jì)算出各個(gè)分電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向,如果是非點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),應(yīng)通過(guò)對(duì)稱法、割補(bǔ)法、等效法等方法求解;(3)依次利用矢量合成的平行四邊形定則求出矢量和.【針對(duì)訓(xùn)練】(2018·河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示,在真空中有兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q.直線MN是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線,O是兩點(diǎn)電荷連線與直線MN的交點(diǎn).a,b是兩點(diǎn)電荷連線上關(guān)于O的對(duì)稱點(diǎn),c,d是直線MN上的兩個(gè)點(diǎn).下列說(shuō)法中正確的是(

)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度;將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d,所受電場(chǎng)力先增大后減小點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度;將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d,所受電場(chǎng)力先減小后增大點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度;將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d,所受電場(chǎng)力先增大后減小點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度;將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d,所受電場(chǎng)力先減小后增大C解析:根據(jù)等量異種電荷周圍的電場(chǎng)分布,a,b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等,方向相同.MN為一條等勢(shì)線,它上面的電場(chǎng)強(qiáng)度O點(diǎn)最大,向兩邊逐漸減小,所以檢驗(yàn)電荷在O點(diǎn)受到的電場(chǎng)力最大.一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d,所受電場(chǎng)力先增大后減小,選項(xiàng)C正確,A,B,D錯(cuò)誤.考點(diǎn)三電場(chǎng)中的平衡與加速問(wèn)題1.電場(chǎng)力方向正電荷受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同,負(fù)電荷受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反.2.恰當(dāng)選取研究對(duì)象,用“整體法”或“隔離法”進(jìn)行分析.3.基本思路:(1)平衡問(wèn)題利用平衡條件列式求解.(2)非平衡問(wèn)題利用牛頓第二定律求解.4.庫(kù)侖力作用下電荷的平衡問(wèn)題與力學(xué)中物體的平衡問(wèn)題相同,可以將力進(jìn)行合成與分解.【典例3】(2018·山東青島模擬)兩根絕緣細(xì)線分別系住a,b兩個(gè)帶電小球,并懸掛在O點(diǎn),當(dāng)兩個(gè)小球靜止時(shí),它們處在同一水平面上,兩細(xì)線與豎直方向間夾角分別為α,β,且α<β,如圖所示.現(xiàn)將兩細(xì)線同時(shí)剪斷,則(

)A.兩球的下落時(shí)間一定相同B.兩球一定都做勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.落地時(shí)兩球的水平位移一定相同球落地時(shí)的速度大于b球落地時(shí)的速度A?核心點(diǎn)撥?

(1)兩球靜止時(shí),通過(guò)力的平衡條件確定兩球的質(zhì)量關(guān)系.(2)當(dāng)兩線剪斷后,對(duì)受力和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分方向研究:水平方向上動(dòng)量守恒;豎直方向上自由落體運(yùn)動(dòng).多維訓(xùn)練1.[平衡問(wèn)題](2018·陜西西安模擬)(多選)在相距為r的A,B兩點(diǎn)分別放上點(diǎn)電荷QA和QB,C為AB的中點(diǎn),如圖所示,現(xiàn)引入帶正電的檢驗(yàn)電荷q,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.如果q在C點(diǎn)受力為零,則QA和QB一定是等量異種電荷B.如果q在AB延長(zhǎng)線離B較近的D點(diǎn)受力為零,則QA和QB一定是異種電荷,且電荷量大小QA>QBC.如果q在AC段上的某一點(diǎn)受力為零,而在BC段上移動(dòng)時(shí)始終受到向右的力,則QA一定是負(fù)電荷,且電荷量大小QA<QBD.如果q沿AB的垂直平分線移動(dòng)時(shí)受力方向始終不變,則QA和QB一定是等量異種電荷BCD2.

[加速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題](2018·江蘇徐州模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的小球A穿在絕緣細(xì)桿上,桿的傾角為α,小球A帶正電,電荷量為q.在桿上B點(diǎn)處固定一個(gè)電荷量為Q的正電荷.將A由距B豎直高度為H處無(wú)初速度釋放,小球A下滑過(guò)程中電荷量不變.不計(jì)A與細(xì)桿間的摩擦,整個(gè)裝置處在真空中,已知靜電力常量k和重力加速度g.求:(1)A球剛釋放時(shí)的加速度大小;(2)當(dāng)A球的動(dòng)能最大時(shí),A球與B點(diǎn)的距離.演練提升真題體驗(yàn)·強(qiáng)化提升高考模擬1.[電場(chǎng)線的理解](2017·海南卷,2)關(guān)于靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線,下列說(shuō)法正確的是(

)A.電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線一定較疏B.沿電場(chǎng)線方向,電場(chǎng)強(qiáng)度一定越來(lái)越小C.沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)一定越來(lái)越低D.電場(chǎng)線一定是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡C解析:電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱,那么電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線一定較密,故A錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)會(huì)降低,因此沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低,但電場(chǎng)線不一定越來(lái)越疏,則電場(chǎng)強(qiáng)度不一定越來(lái)越小,故B錯(cuò)誤,C正確;電場(chǎng)線不一定與帶電粒子的軌跡重合,只有電場(chǎng)線是直線,帶電粒子的初速度為零或初速度方向與電場(chǎng)線方向在同一條直線上時(shí),電場(chǎng)線才與帶電粒子的軌跡重合,故D錯(cuò)誤.BBACD5.[帶電體的平衡與加速](2017·北京卷,22)如圖所示,長(zhǎng)l=1m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定,下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球,小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,繩與豎直方向的夾角θ=37°.已知小球所帶電荷量q=1.0×10-6C,勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E=3.0×103N/C,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)小球所受電場(chǎng)力F的大小.(2)小球的質(zhì)量m.(3)將電場(chǎng)撤去,小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度v的大小.拓展增分C可將帶電圓環(huán)、帶電平面分成許多微元電荷,每個(gè)微元電荷可看做點(diǎn)電荷,在利用公式和電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理求出合電場(chǎng)強(qiáng)度.【示例2】如圖所示,均勻帶電圓環(huán)所帶電荷量為Q,半徑為R,圓心為O,P為垂直于圓環(huán)平面的對(duì)稱軸上的一點(diǎn),OP=L,試求P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.3.對(duì)稱法利用空間上的對(duì)稱分布的電荷形成的電場(chǎng)具有對(duì)稱性的特點(diǎn),可以使復(fù)雜的電場(chǎng)的疊加計(jì)算大為簡(jiǎn)化.【示例3】ab是長(zhǎng)為l的均勻帶電細(xì)桿,P1,P2是位于ab所在直線上的兩點(diǎn),位置如圖所示.ab上電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)在P1處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1,在P2處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2.則以下說(shuō)法正確的是(

)A.兩處的電場(chǎng)方向相同,E1>E2B.兩處的電場(chǎng)方向相反,E1>E2C.兩處的電場(chǎng)方向相同,E1<E2D