選修3-1 第六章 第1單元課件

☆選修3－1☆考點速查考向解讀1.物質的電結構、電荷守恒Ⅰ2.靜電現(xiàn)象的解釋Ⅰ3.點電荷Ⅰ4.庫侖定律Ⅱ5.靜電場Ⅰ

1.本章的考點較多，在高考中所占比例較大，涉及的內容主要集中在庫侖定律、電場強度、電場線、電場力、電勢差、等勢面、電勢能、電容器等方面，將電場的概念、規(guī)律與平衡條件、牛頓第二定律、動能定理、功能關系等有機地結合起來．考點速查考向解讀6.電場強度、點電荷的場強Ⅱ7.電場線Ⅰ8.電勢能、電勢Ⅰ9.電勢差Ⅱ10.勻強電場中電勢差與電場強度的關系Ⅰ

2.由于兩帶電體所帶電荷的電性不確定而導致的多解問題、帶電粒子在勻強電場中的偏轉問題、力電綜合、電磁綜合是考查的熱點．考查的方式多樣化，選擇題和計算題都有．第1單元電場的力的性質一、元電荷及電荷守恒定律1．元電荷：科學發(fā)現(xiàn)最小的電荷量，質子、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：__________、__________、

感應起電．(2)帶電實質：物體帶電的實質是

___________．(3)內容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它

只能從一個物體_________________，或者從

物體的一部分_______________；在轉移的過

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

的一種理想化模型．2．庫侖定律(1)內容：在_____中兩個點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上距離的平方(2)表達式：________，式中k＝_________

N·m2/C2，叫靜電力常量．(3)適用條件：_____中的______．9.0×109真空點電荷當兩帶電體離得較近時，它們不能視為點電荷，庫侖定律不再適用，但它們之間仍存在庫侖力．2．電場強度(1)意義：描述電場強弱和方向的物理量．(2)定義：放入電場中某點的電荷所受的

________跟它的________的比值．

電場力F電荷量q(4)方向：______在該點的受力方向，是矢量．(5)決定因素：電場強度決定于電場本身，與q無關．N/C正電荷3．幾種典型電場的電場線分布甲乙

丙丁兩點電荷連線的中垂線上的電場分布及特點的比較如下：比較項目等量同種點電荷等量異種點電荷電場線圖示比較項目等量同種點電荷等量異種點電荷中點O處的場強為___最___由O沿中垂線向外場強的變化先____后______逐漸____增大小減小零大減比較項目等量同種點電荷等量異種點電荷關于O點對稱的兩點A與A′，B與B′場強的關系_____、_________、____等大同向等大反向1．三種計算公式的比較如下表所示電場強度的計算及電場的疊加公式適用條件特點定義式任何電場某點的場強為確定值，大小及方向與q無關公式適用條件特點決定式真空中點電荷E由場源電荷Q和場源電荷到某點距離r決定關系式勻強電場d是沿電場方向的距離2.電場的疊加原理多個電荷在電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產生的電場強度的矢量和，這種關系叫電場強度的疊加，電場強度的疊加遵循平行四邊形定則．如右圖所示，分別在A、B兩點放置點電荷Q1=+2×10-14C和Q2=-2×10-14C．在AB的垂直平分線上有一點C，且AB＝ACBC＝6×10－2

m．試求：(1)C點的場強；(2)如果有一個電子靜止在C點，它所受的庫侖力的大小和方向如何？【思維通道】先確定A、B兩個點電荷在C點形成的電場的大小和方向，然后利用矢量運算法則及F＝qE計算出C點的合場強和庫侖力．【解析】

(1)本題所研究的電場是點電荷Q1和Q2所形成的合電場．因此C點的場強是由Q1在C處的場強E1C和Q2在C處的場強E2C的合場強．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點所受的力F＝qEC＝1.6×10－19×0.05N＝0.8×10－20N.因為電子帶負電，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方向相反電場強度是矢量，合成時遵循平行四邊形定則，因此求某點合場強時，必須先明確各分場強的大小和方向，然后利用平行四邊形定則或三角形定則進行合成．(2008年高考山東理綜)如右圖所示，在y軸上關于O點對稱的A、B兩點有等量同種點電荷+Q，在x軸上C點有點電荷-Q，且CO=OD，∠ADO=60°.下列判斷正確的是(

)A．O點電場強度為零B．D點電場強度為零C．若將點電荷＋q從O移向C，電勢能增大D．若將點電荷－q從O移向C，電勢能增大【解析】

A、B兩點處的點電荷在O點處的合場強為零，因此O點處的電場強度應等于C點處的點電荷在O點形成的電場強度，A選項錯；將點電荷＋q從O移向C時，電場力做正功，故電勢能減小，C選項錯．將點電荷－q從O移向C時，電場力做負功，故電勢能增加，D選項對．【答案】

BD1．特點(1)不閉合：電場線起始于正電荷(或無窮遠處)，終止于負電荷(或無窮遠處)，即電場線不能形成閉合曲線．電場線的特點及應用(2)不中斷、不相交：在沒有電荷的空間，電場線不中斷，兩條電場線也不能相交．(3)不是電荷在電場中的運動軌跡：只有當電場線為直線、電荷初速度為零或初速度平行于電場線、電荷僅受電場力作用時，電荷的運動軌跡才與電場線重合．2．應用(1)表示場強的方向電場線上每一點的切線方向和該點的場強方向一致．(2)比較場強的大小電場線的疏密程度反映了場強的大小即電場的強弱，電場線越密的地方場強越大，電場線越疏的地方場強越弱．(3)判斷電勢的高低在靜電場中，順著電場線的方向電勢越來越低．(1)電場線是人為引入的，不是客觀存在的．(2)雖然電場線是用來描述電場的強弱和方向的，但只根據(jù)一條電場線無法判斷電場強弱和場源情況．(3)沿電場線的方向電勢雖然越來越低，但場強不一定越來越?。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由A→O→B勻速運動，電子重力不計，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】解答本題的關鍵是弄清等量異號電荷電場線的分布情況，根據(jù)電場線的分布確定電場強度的變化情況，并進一步確定電場力和外力的變化情況．【解析】等量異種電荷電場線的分布如圖所示．由圖(a)中電場線的分布可以看出，從A到O，電場線由疏到密；從O到B，電場線由密到疏，所以從A→O→B，電場強度由小變大，再由大變小．而電場強度的方向沿電場線切線方向，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，故外力應與電子所受的電場力大小相等、方向相反．【答案】

B電子受的電場力與場強方向相反，即水平向左，電子從A→O→B的過程中，電場力由小變大，再由大變?。酝饬Ψ较驊较蛴?，其大小應先變大后變小．如下圖所示，M、N為兩個固定的等量同種正電荷，在其連線的中垂線上的P點放一個靜止的負電荷(重力不計)，下列說法中正確的是(

)A．從P到O，可能加速度越來越小，速度越來越大B．從P到O，可能加速度先變大，再變小，速度越來越大C．越過O點后，加速度一直變大，速度一直變小D．越過O點后，加速度一直變小，速度一直變小【解析】

OP段上電場方向沿O→P，故負電荷所受電場力方向為由P→O，故由P→O，速度越來越大，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點電荷間的相互作用．雖然從數(shù)學角度講由r→0能得出F→∞的結論，但從物理學的角度分析，這一結論是錯誤的，因為r→0時，兩電荷已不能再看做點電荷了．對庫侖定律的理解2．三點電荷平衡問題如右圖所示，在一條直線上的三點A、B、C，自由放置點電荷QA、QB、QC，每個電荷在庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：(1)正、負電荷必須相互間隔(兩同夾一異)．(2)QA＞QB，QC＞QB(兩大夾一小)(3)若QC＞QA則QB靠近QA(近小遠大)．解決方法是根據(jù)三點電荷合力(場強)均為零，列方程求解：有關庫侖力、電場力的平衡問題，解決方法是準確對電荷進行受力分析．有些點電荷如電子、質子等可不考慮重力，而塵埃、液滴等一般需考慮重力．在此基礎上進一步利用力的合成或分解法則列式計算．(8分)真空中有兩個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的負電荷，均可視為點電荷：(1)當它們相距為0.5

m時，A、B間的庫侖力為多大？

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

(1)A、B兩球帶異種電荷，因此，AB間的庫侖力是引力，由庫侖定律可得它們間的庫侖引力大小為(2)A、B接觸時會發(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是完全相同的導體球，剩余的凈電荷將平均分配，A、B兩球將帶上同種電荷，故放回原處后，A、B間的庫侖力變?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，首先要注意判斷是否符合庫侖定律的適用條件，其次要注意電荷的電性及作用力的方向．(2)完全相同的兩個金屬球帶電荷量分別為q1、q2時，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的輕質彈簧絕緣連接．當3個小球處在靜止狀態(tài)時，每根彈簧長度為l.已知靜電力常量為k，若不考慮彈簧的靜電感應，則每根彈簧的原長為(

)【答案】

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

(17分)如右圖所示，一根長L＝1.5m的光滑絕緣細直桿MN，豎直固定在場強為E＝1.0×105N/C、與水平方向成θ＝30°角的傾斜向上的勻強電場中．桿的下端M固定一個帶電小球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，電荷量q＝＋1.0×10－6C，質量m＝1.0×10－2kg.現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運動．(靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，取g＝10m/s2)(1)小球B開始運動時的加速度為多大？(2)小球B的速度最大時，距M端的高度h1為多大？(3)小球B從N端運動到距M端的高度h2＝0.61m時，速度為v＝1.0m/s，求此過程中小球B的電勢能改變了多少？【思維通道】通過分析B球所受合力求解其加速度．利用當a＝0時，速度最大來求h1，再由功能關系分析第(3)問．【解析】

(1)開始運動時小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場力，沿桿方向運動，由牛頓第二定律得【答案】

(1)3.2m/s2

(2)0.9m

(3)8.4×10－2J(2)解該類問題的一般步驟：①明確研究對象(多為一個帶電體，也可取幾個帶電體組成的系統(tǒng))．②分析研究對象所受的全部外力，其中的電場力，要根據(jù)電場的方向以及電荷的正、負來確定其方向，并按有關公式算出大?。郯碏合＝0的原則結合幾何法、三角形法、坐標法等數(shù)學手段列出方程．對于求解帶電體加速度有關的問題，一般屬于牛頓第二定律的簡單運用，將電場力作為外力中的一項列方程F合＝ma求解即可，對于涉及能量問題，一般用動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，當整個裝置處于一水平向左的勻強電場中時，小物塊恰處于靜止狀態(tài)．(g取10m/s2)求：【答案】

(1)150N/C

(2)3m/s1．電場中有一點P，下列說法正確的是(

)A．若放在P點電荷的電荷量減半，則P點的場強減半B．若P點沒有試探電荷，則P點場強為零C．P點場強越大，則同一電荷在P點所受電場力越大D．P點的場強方向為試探電荷在該點受力方向

【答案】

C2．(2009年高考廣東理基)關于同一電場的電場線，下列表述正確的是(

)A．電場線是客觀存在的B．電場線越密，電場強度越小C．沿著電場線方向，電勢越來越低D．電荷在沿電場線方向移動時，電勢能減小

【解析】

電場是客觀存在的，而電場線是假想的，A錯；電場線越密的地方電場越強，B錯；沿著電場線的方向電勢逐漸降低，C對；負電荷沿著電場線方向移動時電場力做負功電勢能增加，D錯．【答案】

C

3．有一負電荷自電場中的A點自由釋放，只受電場力作用，沿電場線運動到B，它運動的速度圖象如右圖所示，則A、B所在電場區(qū)域的電場線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