選修3-1 第六章 第1單元課件

☆選修3－1☆考點(diǎn)速查考向解讀1.物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒Ⅰ2.靜電現(xiàn)象的解釋Ⅰ3.點(diǎn)電荷Ⅰ4.庫(kù)侖定律Ⅱ5.靜電場(chǎng)Ⅰ

1.本章的考點(diǎn)較多，在高考中所占比例較大，涉及的內(nèi)容主要集中在庫(kù)侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線(xiàn)、電場(chǎng)力、電勢(shì)差、等勢(shì)面、電勢(shì)能、電容器等方面，將電場(chǎng)的概念、規(guī)律與平衡條件、牛頓第二定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系等有機(jī)地結(jié)合起來(lái)．考點(diǎn)速查考向解讀6.電場(chǎng)強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)Ⅱ7.電場(chǎng)線(xiàn)Ⅰ8.電勢(shì)能、電勢(shì)Ⅰ9.電勢(shì)差Ⅱ10.勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系Ⅰ

2.由于兩帶電體所帶電荷的電性不確定而導(dǎo)致的多解問(wèn)題、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題、力電綜合、電磁綜合是考查的熱點(diǎn)．考查的方式多樣化，選擇題和計(jì)算題都有．第1單元電場(chǎng)的力的性質(zhì)一、元電荷及電荷守恒定律1．元電荷：科學(xué)發(fā)現(xiàn)最小的電荷量，質(zhì)子、正電子電荷量與它相同，用e表示，e＝_____________.1.60×10－19

C2．電荷守恒定律(1)起電方式：__________、__________、

感應(yīng)起電．(2)帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是

___________．(3)內(nèi)容：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它

只能從一個(gè)物體_________________，或者從

物體的一部分_______________；在轉(zhuǎn)移的過(guò)

程中，電荷的總量_________．摩擦起電接觸起電電荷的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一部分保持不變二、點(diǎn)電荷及庫(kù)侖定律1．點(diǎn)電荷：有一定的電荷量，忽略__________

的一種理想化模型．2．庫(kù)侖定律(1)內(nèi)容：在_____中兩個(gè)點(diǎn)電荷的相互作用力跟

它們的_____________成正比，跟它們間的____________成反比．作用力的方向在

_______________．形狀和大小真空電荷量的乘積兩電荷的連線(xiàn)上距離的平方(2)表達(dá)式：________，式中k＝_________

N·m2/C2，叫靜電力常量．(3)適用條件：_____中的______．9.0×109真空點(diǎn)電荷當(dāng)兩帶電體離得較近時(shí)，它們不能視為點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律不再適用，但它們之間仍存在庫(kù)侖力．2．電場(chǎng)強(qiáng)度(1)意義：描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量．(2)定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的

________跟它的________的比值．

電場(chǎng)力F電荷量q(4)方向：______在該點(diǎn)的受力方向，是矢量．(5)決定因素：電場(chǎng)強(qiáng)度決定于電場(chǎng)本身，與q無(wú)關(guān)．N/C正電荷3．幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)分布甲乙

丙丁兩點(diǎn)電荷連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上的電場(chǎng)分布及特點(diǎn)的比較如下：比較項(xiàng)目等量同種點(diǎn)電荷等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線(xiàn)圖示比較項(xiàng)目等量同種點(diǎn)電荷等量異種點(diǎn)電荷中點(diǎn)O處的場(chǎng)強(qiáng)為_(kāi)__最___由O沿中垂線(xiàn)向外場(chǎng)強(qiáng)的變化先____后______逐漸____增大小減小零大減比較項(xiàng)目等量同種點(diǎn)電荷等量異種點(diǎn)電荷關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)A與A′，B與B′場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系_____、_________、____等大同向等大反向1．三種計(jì)算公式的比較如下表所示電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算及電場(chǎng)的疊加公式適用條件特點(diǎn)定義式任何電場(chǎng)某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為確定值，大小及方向與q無(wú)關(guān)公式適用條件特點(diǎn)決定式真空中點(diǎn)電荷E由場(chǎng)源電荷Q和場(chǎng)源電荷到某點(diǎn)距離r決定關(guān)系式勻強(qiáng)電場(chǎng)d是沿電場(chǎng)方向的距離2.電場(chǎng)的疊加原理多個(gè)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和，這種關(guān)系叫電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加，電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加遵循平行四邊形定則．如右圖所示，分別在A、B兩點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q1=+2×10-14C和Q2=-2×10-14C．在AB的垂直平分線(xiàn)上有一點(diǎn)C，且AB＝ACBC＝6×10－2

m．試求：(1)C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)；(2)如果有一個(gè)電子靜止在C點(diǎn)，它所受的庫(kù)侖力的大小和方向如何？【思維通道】先確定A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷在C點(diǎn)形成的電場(chǎng)的大小和方向，然后利用矢量運(yùn)算法則及F＝qE計(jì)算出C點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)和庫(kù)侖力．【解析】

(1)本題所研究的電場(chǎng)是點(diǎn)電荷Q1和Q2所形成的合電場(chǎng)．因此C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是由Q1在C處的場(chǎng)強(qiáng)E1C和Q2在C處的場(chǎng)強(qiáng)E2C的合場(chǎng)強(qiáng)．根據(jù)平行四邊形定則作出E1C

和E2C的合成圖如右圖所示．△CE1CEC是等邊三角形故EC＝E1C＝0.05N/C，方向與AB平行指向右．(2)電子在C點(diǎn)所受的力F＝qEC＝1.6×10－19×0.05N＝0.8×10－20N.因?yàn)殡娮訋ж?fù)電，所以受力方向與EC方向相反．【答案】

(1)0.05N/C，與AB平行向右(2)0.8×10－20N，與EC方向相反電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，合成時(shí)遵循平行四邊形定則，因此求某點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，必須先明確各分場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向，然后利用平行四邊形定則或三角形定則進(jìn)行合成．(2008年高考山東理綜)如右圖所示，在y軸上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的A、B兩點(diǎn)有等量同種點(diǎn)電荷+Q，在x軸上C點(diǎn)有點(diǎn)電荷-Q，且CO=OD，∠ADO=60°.下列判斷正確的是(

)A．O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零B．D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零C．若將點(diǎn)電荷＋q從O移向C，電勢(shì)能增大D．若將點(diǎn)電荷－q從O移向C，電勢(shì)能增大【解析】

A、B兩點(diǎn)處的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)為零，因此O點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)等于C點(diǎn)處的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度，A選項(xiàng)錯(cuò)；將點(diǎn)電荷＋q從O移向C時(shí)，電場(chǎng)力做正功，故電勢(shì)能減小，C選項(xiàng)錯(cuò)．將點(diǎn)電荷－q從O移向C時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功，故電勢(shì)能增加，D選項(xiàng)對(duì)．【答案】

BD1．特點(diǎn)(1)不閉合：電場(chǎng)線(xiàn)起始于正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處)，終止于負(fù)電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處)，即電場(chǎng)線(xiàn)不能形成閉合曲線(xiàn)．電場(chǎng)線(xiàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用(2)不中斷、不相交：在沒(méi)有電荷的空間，電場(chǎng)線(xiàn)不中斷，兩條電場(chǎng)線(xiàn)也不能相交．(3)不是電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡：只有當(dāng)電場(chǎng)線(xiàn)為直線(xiàn)、電荷初速度為零或初速度平行于電場(chǎng)線(xiàn)、電荷僅受電場(chǎng)力作用時(shí)，電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡才與電場(chǎng)線(xiàn)重合．2．應(yīng)用(1)表示場(chǎng)強(qiáng)的方向電場(chǎng)線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向和該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致．(2)比較場(chǎng)強(qiáng)的大小電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度反映了場(chǎng)強(qiáng)的大小即電場(chǎng)的強(qiáng)弱，電場(chǎng)線(xiàn)越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大，電場(chǎng)線(xiàn)越疏的地方場(chǎng)強(qiáng)越弱．(3)判斷電勢(shì)的高低在靜電場(chǎng)中，順著電場(chǎng)線(xiàn)的方向電勢(shì)越來(lái)越低．(1)電場(chǎng)線(xiàn)是人為引入的，不是客觀存在的．(2)雖然電場(chǎng)線(xiàn)是用來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的，但只根據(jù)一條電場(chǎng)線(xiàn)無(wú)法判斷電場(chǎng)強(qiáng)弱和場(chǎng)源情況．(3)沿電場(chǎng)線(xiàn)的方向電勢(shì)雖然越來(lái)越低，但場(chǎng)強(qiáng)不一定越來(lái)越?。缬覉D所示，一電子在外力作用下沿等量異種電荷的中垂線(xiàn)由A→O→B勻速運(yùn)動(dòng)，電子重力不計(jì)，則電子所受的外力的大小和方向變化情況是(

)A．先變大后變小，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【思維通道】解答本題的關(guān)鍵是弄清等量異號(hào)電荷電場(chǎng)線(xiàn)的分布情況，根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)的分布確定電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況，并進(jìn)一步確定電場(chǎng)力和外力的變化情況．【解析】等量異種電荷電場(chǎng)線(xiàn)的分布如圖所示．由圖(a)中電場(chǎng)線(xiàn)的分布可以看出，從A到O，電場(chǎng)線(xiàn)由疏到密；從O到B，電場(chǎng)線(xiàn)由密到疏，所以從A→O→B，電場(chǎng)強(qiáng)度由小變大，再由大變?。妶?chǎng)強(qiáng)度的方向沿電場(chǎng)線(xiàn)切線(xiàn)方向，為水平向右，如圖(b)所示．因電子處于平衡狀態(tài)，其所受合力必為零，故外力應(yīng)與電子所受的電場(chǎng)力大小相等、方向相反．【答案】

B電子受的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，即水平向左，電子從A→O→B的過(guò)程中，電場(chǎng)力由小變大，再由大變小．所以外力方向應(yīng)水平向右，其大小應(yīng)先變大后變?。缦聢D所示，M、N為兩個(gè)固定的等量同種正電荷，在其連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上的P點(diǎn)放一個(gè)靜止的負(fù)電荷(重力不計(jì))，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．從P到O，可能加速度越來(lái)越小，速度越來(lái)越大B．從P到O，可能加速度先變大，再變小，速度越來(lái)越大C．越過(guò)O點(diǎn)后，加速度一直變大，速度一直變小D．越過(guò)O點(diǎn)后，加速度一直變小，速度一直變小【解析】

OP段上電場(chǎng)方向沿O→P，故負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向?yàn)橛蒔→O，故由P→O，速度越來(lái)越大，加速度可能一直減小，也可能先變大再變小，故選AB.【答案】

AB1．適用條件：僅適用于真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用．雖然從數(shù)學(xué)角度講由r→0能得出F→∞的結(jié)論，但從物理學(xué)的角度分析，這一結(jié)論是錯(cuò)誤的，因?yàn)閞→0時(shí)，兩電荷已不能再看做點(diǎn)電荷了．對(duì)庫(kù)侖定律的理解2．三點(diǎn)電荷平衡問(wèn)題如右圖所示，在一條直線(xiàn)上的三點(diǎn)A、B、C，自由放置點(diǎn)電荷QA、QB、QC，每個(gè)電荷在庫(kù)侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：(1)正、負(fù)電荷必須相互間隔(兩同夾一異)．(2)QA＞QB，QC＞QB(兩大夾一小)(3)若QC＞QA則QB靠近QA(近小遠(yuǎn)大)．解決方法是根據(jù)三點(diǎn)電荷合力(場(chǎng)強(qiáng))均為零，列方程求解：有關(guān)庫(kù)侖力、電場(chǎng)力的平衡問(wèn)題，解決方法是準(zhǔn)確對(duì)電荷進(jìn)行受力分析．有些點(diǎn)電荷如電子、質(zhì)子等可不考慮重力，而塵埃、液滴等一般需考慮重力．在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用力的合成或分解法則列式計(jì)算．(8分)真空中有兩個(gè)完全相同的金屬小球，A球帶qA＝6.4×10－16

C的正電荷，B球帶qB＝－3.2×10－16

C的負(fù)電荷，均可視為點(diǎn)電荷：(1)當(dāng)它們相距為0.5

m時(shí)，A、B間的庫(kù)侖力為多大？

(2)若將兩球接觸后再分別放回原處，A、B間的庫(kù)侖力又為多大？【思維通道】?jī)尚∏蚪佑|前，直接利用庫(kù)侖定律計(jì)算庫(kù)侖力即可，兩小球接觸后，要注意它們的電荷量均發(fā)生了變化，庫(kù)侖力的性質(zhì)也有了變化，即由引力變成了斥力．【解析】

(1)A、B兩球帶異種電荷，因此，AB間的庫(kù)侖力是引力，由庫(kù)侖定律可得它們間的庫(kù)侖引力大小為(2)A、B接觸時(shí)會(huì)發(fā)生電中和，使“凈電荷”總量減小，剩下的“正”凈電荷將重新分布．由于A、B是完全相同的導(dǎo)體球，剩余的凈電荷將平均分配，A、B兩球?qū)贤N電荷，故放回原處后，A、B間的庫(kù)侖力變?yōu)槌饬Γ畠汕蚪佑|后，它們的帶電情況為：【答案】

(1)7.37×10－21

N

(2)9.22×10－22

N(1)研究電荷間的相互作用時(shí)，首先要注意判斷是否符合庫(kù)侖定律的適用條件，其次要注意電荷的電性及作用力的方向．(2)完全相同的兩個(gè)金屬球帶電荷量分別為q1、q2時(shí)，若q1、q2為同種電荷，則兩球接觸后帶電荷量均為，若q1、q2為異種電荷，則兩球接觸后帶電荷量均為.(2009年高考浙江理綜)如下圖所示，在光滑絕緣水平面上放置3個(gè)電荷量均為q(q>0)的相同小球，小球之間用勁度系數(shù)均為k0的輕質(zhì)彈簧絕緣連接．當(dāng)3個(gè)小球處在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，每根彈簧長(zhǎng)度為l.已知靜電力常量為k，若不考慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長(zhǎng)為(

)【答案】

C力、電綜合問(wèn)題分析1．解答思路2．運(yùn)動(dòng)反映受力情況(1)物體靜止(保持)：F合＝0.(2)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)①勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)合＝0.②變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)：F合≠0，且F合定沿直線(xiàn)方向．做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)：F合≠0，且F合總指向曲線(xiàn)凹的一側(cè)．(3)加速運(yùn)動(dòng)：F合與v夾角α，0°≤α＜90°.減速運(yùn)動(dòng)：90°＜α≤180°(4)勻變速運(yùn)動(dòng)：F合＝恒量．

(17分)如右圖所示，一根長(zhǎng)L＝1.5m的光滑絕緣細(xì)直桿MN，豎直固定在場(chǎng)強(qiáng)為E＝1.0×105N/C、與水平方向成θ＝30°角的傾斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A，電荷量Q＝＋4.5×10－6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動(dòng)，電荷量q＝＋1.0×10－6C，質(zhì)量m＝1.0×10－2kg.現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．(靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，取g＝10m/s2)(1)小球B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為多大？(2)小球B的速度最大時(shí)，距M端的高度h1為多大？(3)小球B從N端運(yùn)動(dòng)到距M端的高度h2＝0.61m時(shí)，速度為v＝1.0m/s，求此過(guò)程中小球B的電勢(shì)能改變了多少？【思維通道】通過(guò)分析B球所受合力求解其加速度．利用當(dāng)a＝0時(shí)，速度最大來(lái)求h1，再由功能關(guān)系分析第(3)問(wèn)．【解析】

(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)小球B受重力、庫(kù)侖力、桿的彈力和電場(chǎng)力，沿桿方向運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得【答案】

(1)3.2m/s2

(2)0.9m

(3)8.4×10－2J(2)解該類(lèi)問(wèn)題的一般步驟：①明確研究對(duì)象(多為一個(gè)帶電體，也可取幾個(gè)帶電體組成的系統(tǒng))．②分析研究對(duì)象所受的全部外力，其中的電場(chǎng)力，要根據(jù)電場(chǎng)的方向以及電荷的正、負(fù)來(lái)確定其方向，并按有關(guān)公式算出大小．③按F合＝0的原則結(jié)合幾何法、三角形法、坐標(biāo)法等數(shù)學(xué)手段列出方程．對(duì)于求解帶電體加速度有關(guān)的問(wèn)題，一般屬于牛頓第二定律的簡(jiǎn)單運(yùn)用，將電場(chǎng)力作為外力中的一項(xiàng)列方程F合＝ma求解即可，對(duì)于涉及能量問(wèn)題，一般用動(dòng)能定理或能量守恒列方程求解．如右圖所示，一帶電荷量為q＝－5×10－3C，質(zhì)量為m＝0.1kg的小物塊處于一傾角為θ＝37°的光滑絕緣斜面上，當(dāng)整個(gè)裝置處于一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中時(shí)，小物塊恰處于靜止?fàn)顟B(tài)．(g取10m/s2)求：【答案】

(1)150N/C

(2)3m/s1．電場(chǎng)中有一點(diǎn)P，下列說(shuō)法正確的是(

)A．若放在P點(diǎn)電荷的電荷量減半，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)減半B．若P點(diǎn)沒(méi)有試探電荷，則P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零C．P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)越大，則同一電荷在P點(diǎn)所受電場(chǎng)力越大D．P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)樵囂诫姾稍谠擖c(diǎn)受力方向

【答案】

C2．(2009年高考廣東理基)關(guān)于同一電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)，下列表述正確的是(

)A．電場(chǎng)線(xiàn)是客觀存在的B．電場(chǎng)線(xiàn)越密，電場(chǎng)強(qiáng)度越小C．沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向，電勢(shì)越來(lái)越低D．電荷在沿電場(chǎng)線(xiàn)方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能減小

【解析】

電場(chǎng)是客觀存在的，而電場(chǎng)線(xiàn)是假想的，A錯(cuò)；電場(chǎng)線(xiàn)越密的地方電場(chǎng)越強(qiáng)，B錯(cuò)；沿著電場(chǎng)線(xiàn)的方向電勢(shì)逐漸降低，C對(duì)；負(fù)電荷沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加，D錯(cuò)．【答案】

C

3．有一負(fù)電荷自電場(chǎng)中的A點(diǎn)自由釋放，只受電場(chǎng)力作用，沿電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到B，它運(yùn)動(dòng)的速度圖象如右圖所示，則A、B所在電場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)線(xiàn)圖可能是下列圖中的(

)【解析】

由v－t圖象可知，電荷的a和v均增加，故