高考物理一輪復習導學案22靜電力的性質

電場的基本性質（一）學習目標：理解和掌握庫侖定律，并會用庫侖定律處理有關帶電體的平衡和加速問題。理解和掌握電場強度的概念，并會求解有關電場強度的疊加問題。3、理解和掌握電場線的特點，并會根據(jù)其特點處理有關問題?？键c一電荷守恒定律情境一：如圖所示，取有絕緣支柱的兩個不帶電枕形導體A、B，使它們彼此接觸，AB兩端下方均有金屬箔片。用絲綢摩擦過的有機玻璃棒反復多次接觸球形導體C，使之帶電。將C移近A，箔片有什么變化？如果先把A和B分開，然后移開C，箔片什么變化？在次基礎上，再讓A和B接觸，又會看到什么現(xiàn)象呢？1．電荷（1）什么叫電荷？自然界中有幾種電荷？電荷是不是一種物質？電荷的存在形式是什么？什么是電荷量？什么是元電荷？物體的電荷量是連續(xù)的嗎？（3）什么是點電荷？忽略的是什么？真實存在嗎？2．電荷守恒定律（1）怎樣才能使物體帶電？各種起電方式的實質是什么？電荷的總量發(fā)生變化了嗎？從中可以總結出什么規(guī)律？電荷守恒定律內容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體到另一個物體，或者從物體的一部分到另一部分，在轉移過程中，電荷的總量保持。注意：感應起電的過程中，要先分開兩個枕形導體，再移走感應電荷，或者先斷開地線再分開兩個枕形導體。電荷的分配原則：兩個形狀、大小相同且?guī)N電荷的同種導體，接觸后再分開，二者帶電荷，若兩導體原來帶異種電荷，則電荷先，余下的電荷再．例1、M和N是兩個不帶電的物體，它們互相摩擦后M帶正電且所帶電荷量為1.6×10－10C，下列判斷正確的有()摩擦前在M和N的內部沒有任何電荷摩擦的過程中電子從M轉移到NN在摩擦后一定帶負電且所帶電荷量為1.6×10－10CM在摩擦過程中失去1.6×10－10個電子考點二庫侖定律情境二、如圖所示為某電子秤示意圖。一絕緣支架放在電子秤上，上端固定一帶電小球a，帶電荷量為Q,穩(wěn)定后，電子秤示數(shù)為F?，F(xiàn)將另一固定于絕緣手柄一端的不帶電小球b與a球充分接觸后，再移至小球a正上方L處，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，電子秤示數(shù)為F1；用手摸小球b使其再次不帶電，后將該不帶電小球b與a球再次充分接觸并重新移至a球正上方L處，電子秤示數(shù)為F2。若兩小球完全相同，且可以看作兩個點電荷。1、求解F1和F2的表達式，比較F1和F2的大小關系？2、若增大L，F(xiàn)1的大小如何變化？與帶電小球a的電性有關系嗎？3、在電子秤示數(shù)為F1的情境下，再引入另一相同的帶電小球C，要想讓電子秤示數(shù)重新為F，該小球C的電荷量為多少？電性怎樣？放入什么位置？總結：庫侖定律的表達式是什么？其中靜電力常量的物理意義是什么？庫侖定律適用的條件是什么？1.注意：①當兩個電荷間的距離r→0時，電荷不能視為點電荷，它們之間的靜電力不能認為趨于無限大。②對于兩個帶電金屬球，要考慮表面電荷的重新分布，如圖所示。①同種電荷：F＜keq\f(q1q2,r2)；②異種電荷：F＞keq\f(q1q2,r2)。①平衡條件：每個點電荷受另外兩個點電荷的合力為零或每個點電荷平衡的位置是另外兩個點電荷的合場強為零的位置。②平衡規(guī)律：考向1庫侖力作用下的平衡問題例2．如圖所示，質量為m的小物塊P和小球Q均可視為點電荷，電荷量相同。置于粗糙水平面上的斜面體傾角為θ、質量為M，將小物塊P放在粗糙的斜面體上。當小球Q放在與P等高（PQ連線水平）時，P靜止且受斜面體的摩擦力為0，斜面體保持靜止，此時經(jīng)測量小物塊與小球Q的距離為r。設靜電力常量為k，則下列說法正確的是（）A．小球Q所帶電荷量為 B．P對斜面體的壓力為FN=mgcosθC．斜面體對地面的壓力為（M+m）g D．斜面體受到地面的摩擦力為0例3．如圖所示，水平天花板下方固定一光滑小定滑輪O，在定滑輪的正下方C處固定一帶正電的點電荷，不帶電的小球A與帶正電的小球B通過跨過定滑輪的絕緣輕繩相連。開始時系統(tǒng)在圖示位置靜止，。若B球所帶的電荷量緩慢減少（未減為零），在B球到達O點正下方前，下列說法正確的是（）A．A球的質量小于B球的質量 B．此過程中A球保持靜止狀態(tài)C．此過程中點電荷對B球的庫侖力逐漸增大D．此過程中滑輪受到輕繩的作用力逐漸減小考向2庫侖力作用下的加速運動問題例4．如圖所示，光滑絕緣水平面上有質量分別為和的小球、，兩小球帶異種電荷。將方向水平向右、大小為的力作用在上，當、間的距離為時，兩小球可保持相對靜止。若改用方向水平向左的力作用在上，欲使兩小球間的距離保持為并相對靜止，則外力的大小應為（）A． B． C． D．例5．質量均為m的三個帶電小球A、B、C用三根長度均為l的絕緣絲線相互連接，放置在光滑絕緣的水平面上，A球的電荷量為＋q。在C球上施加一個水平向右的恒力F之后，三個小球一起向右運動，三根絲線剛好都伸直且沒有彈力，F(xiàn)的作用線的反向延長線與A、B間的絲線相交于絲線的中點，如圖所示。已知靜電力常量為k，下列說法正確的是（）A．B球的電荷量可能為＋2qB．C球的電荷量為－2qC．三個小球一起運動的加速度大小為D．恒力F的大小為考點三電場強度情境三、把激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷叫做場源電荷Q，把一個電荷量很小的電荷q1選為試探電荷。若場源電荷和試探電荷均視為點電荷。1、分別改變試探電荷的電荷量、試探電荷與場源電荷的距離，能不能用試探電荷所受的靜電力來表示電場的強弱？2、怎樣可以描述試探電荷在該處的電場的強弱？引入哪個物理量來描述電場的力的性質？這個物理量是如何定義的?3、電場強度的表達式都有哪些？如何推導？各適用于什么情境？4、若在該空間放入另一場源電荷，電荷量也為Q，原場源電荷在q1處的電場強度會受到影響嗎？試探電荷q1處的電場強度大小及方向是怎樣的？拿走試探電荷，該處的場強會變化嗎？5、若將試探電荷沿兩場源電荷的中垂線向下移動，試探電荷受到的靜電力的大小如何變化？有幾種方法分析？6、用電場線來描述電場強度時，電場線的分布有什么特點？描繪各種典型電場的電場線分布①孤立點電荷的電場線分布②等量同種電荷電場線的分布③等量異種電荷電場線的分布④勻強電場的電場線分布⑤點電荷與金屬板間的電場線分布考向1求電場強度方法例6．若田徑場跑道是圓形，在跑道上等間距的三個點A、B、C（其中C點為正南點）上各固定一個帶均勻等量正電荷的籃球，如圖所示。設單個帶電籃球在田徑場中心產(chǎn)生的電場強度大小為，則這三個帶電籃球在跑道上的正北點產(chǎn)生的合場強大小E為（）A． B． C． D．例7．半徑為R的絕緣圓環(huán)固定放置，圓心為O，環(huán)上均勻分布著電荷量為Q的負電荷．如圖所示，在A、B兩處分別取走弧長為的圓弧，圓環(huán)上剩余電荷的分布不變，、分別是A、B間兩段圓弧的中點，已知，靜電力常量為k，則圓環(huán)上剩余電荷在O點產(chǎn)生的場強的大小和方向為（

）A．，由O指向B．，由O指向C．，由O指向D．，由O指向例8．均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場．如圖所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，其電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過半球頂點與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點，OM=ON=2R．已知M點的場強大小為E，則N點的場強大小為（

）A． B． C． D．例9．已知均勻帶電球體在球的外部產(chǎn)生的電場與一個位于球心的、電荷量相等的點電荷產(chǎn)生的電場相同.如圖所示，半徑為R的球體上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在過球心O的直線上有A、B兩個點，O和B、B和A間的距離均為R.現(xiàn)以為直徑在球內挖一球形空腔，已知靜電力常量為k，球的體積公式為，則A點處場強的大小為（

）A． B． C． D．例10．如圖所示，長為4l，傾角為37°的光滑絕緣細桿AD垂直穿過半徑為l、帶電量為－Q的固定大圓環(huán)圓心O，細桿上B、O、C三點等分細桿長度?，F(xiàn)從細桿的頂端A無初速度地釋放一個質量為m，帶電量為＋q的套在細桿上的可視為點電荷的小滑環(huán)。已知靜電力常量為k，重力加速度為g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，大圓環(huán)上的電荷均勻分布，小滑環(huán)上的電荷不影響電場分布，則下列說法正確的是（）A．大圓環(huán)在B點產(chǎn)生的場強大小為B．小滑環(huán)在B點的加速度大小為C．小滑環(huán)從B到C的過程中電場力所做的功為D．小滑環(huán)在D點的速度大小為考向2電場線的應用例11．如圖所示，在真空中固定兩個等量的異號點電荷+Q和－Q，O點為兩點電荷連線的中點，MN為過O點的一條線段，且M點與N點關于O點對稱。P點與M點關于兩點電荷的連線對稱。則下列說法正確的是（）A．P、N兩點的電勢相等B．M、N兩點的電場強度相同C．將試探電荷從M點沿直線移到P點的過程中，電荷所受電場力先減小后增大D．將帶負電的試探電荷從M點沿直線移到N點的過程中，電荷的電勢能一直減少例12．如圖所示，兩等量同種點電荷+q（q>0）固定在菱形的兩個頂點A、C上。E、F是該菱形對角線AC與其內切圓的交點，O點為內切圓的圓心，a、b、c、d四點為切點。現(xiàn)有一帶正電的點電荷從E點由靜止釋放，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b、c、d四點的電場強度相同B．D、O、B三點的電勢相等C．點電荷在從E點運動到O點的過程中電場力做正功D．點電荷從E點運動到F點的過程中速度一直增大考向3電場線+運動軌跡”組合模型模型特點：當帶電粒子在電場中的運動軌跡是一條與電場線不重合的曲線時,其實質為“運動與力”的關系。(1)“運動與力兩線法”——畫出“速度線”(運動軌跡在某一位置的切線)與“力線”(在同一位置電場線的切線方向且指向軌跡的凹側),從二者的夾角情況來分析帶電粒子做曲線運動的情況。(2)“三不知時要假設”——電荷的正負、電場的方向、電荷運動的方向,是題目中相互制約的三個方面。若已知其中一個,可分析判定各待求量;若三個都不知(三不知),則要用“假設法”進行分析。例13．如圖，是利用高壓電場來干燥中藥的基本原理圖．在大導體板MN上鋪一薄層中藥材，針狀電極O和平板電極MN接高壓直流電源，其間產(chǎn)生非勻強電場E；水分子是極性分子，可以看成棒狀帶電體，一端帶正電荷，另一端帶等量負電荷；水分子在電場力的作用下會加速從中藥材中分離出去，在鼓風機的作用下飛離電場區(qū)域從而達到快速干燥的目的。已知虛線ABCD是某一水分子從A處由靜止開始的運動軌跡．則下列說法正確的是（）A．水分子在B處時，上端帶負電荷，下端帶正電荷B．在水分子運動軌跡上，B、C和D三點的電勢大小關系為C．如果把高壓直流電源的正、負極反接，此裝置達不到干燥的作用D．水分子在B處時，帶負電荷一端受到的電場力大于帶正電荷一端受到的電場力（山東2023）如圖所示，正六棱柱上下底面的中心為O和，A、D兩點分別固定等量異號的點電荷，下列說法正確的是（）A.點與點的電場強度大小相等B.點與點的電場強度方向相同C.點與點的電勢差小于點與點的電勢差D