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必考部分 第六章靜電場 第1單元電場力的性質(zhì) 網(wǎng)控基礎(chǔ)點(diǎn)提煉命題源 一 點(diǎn)電荷 電荷守恒定律1 點(diǎn)電荷 元電荷 1 元電荷 把最小的電荷量叫做元電荷 用e表示 e 1 60 10 19C 所有帶電體的電荷量或者等于e 或者等于e的整數(shù)倍 2 點(diǎn)電荷 本身的線度比相互之間的距離 的帶電體 點(diǎn)電荷是理想化模型 2 小得多 讀讀教材 2 電荷守恒定律 1 內(nèi)容 電荷既不能創(chuàng)生 也不能消失 只能從物體的一部分 到另一部分 或者從一個物體 到另一個物體 在 的過程中電荷的總量保持不變 2 起電方法 摩擦起電 接觸起電 3 帶電實(shí)質(zhì) 物體帶電的實(shí)質(zhì)是 1 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 2 感應(yīng)起電 3 得失電子 二 庫侖定律1 內(nèi)容 中兩個靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力 與它們的電荷量的乘積成 與它們的距離的二次方成 作用力的方向在它們的連線上 2 表達(dá)式 F 式中k N m2 C2 叫做靜電力常量 3 適用條件 中的 1 在空氣中 兩個點(diǎn)電荷的作用力近似等于真空中的情況 可以直接應(yīng)用公式 2 當(dāng)兩個帶電體的間距遠(yuǎn)大于其本身的大小時(shí) 可以把帶電體看成點(diǎn)電荷 4 庫侖力的方向 由相互作用的兩個帶電體決定 且同種電荷相互 為 異種電荷相互 為 3 真空兩個靜止的點(diǎn)電荷4 排斥斥力吸引引力 2 電場力電荷量 4 正電荷 四 電場線1 定義 為了形象地描述 中各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小及方向 在電場中畫出一些曲線 曲線上每一點(diǎn)的 都跟該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向一致 曲線的 表示電場的強(qiáng)弱 電場切線方向疏密 3 幾種典型電場的電場線 如圖所示 練練基礎(chǔ) 題組一 對庫侖定律的理解 題組二 對電場強(qiáng)度的理解 題組三 對電場線的理解 解析 電場線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向 本題中的電場線是直線 因此a b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同 電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小 一條電場線不能確定a b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小關(guān)系 1 電場是客觀存在的物質(zhì) 電場線是為了形象描述電場而引入的假想曲線 2 電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E的大小和方向是唯一的 其大小只由電場本身的特性決定 3 電場線不是電荷的運(yùn)動軌跡 根據(jù)電場線的方向能確定電荷的受力方向和加速度方向 不能確定電荷的速度方向和運(yùn)動軌跡 4 只根據(jù)一條電場線無法判斷電場強(qiáng)弱和場源電荷的位置 5 正電荷所受電場力方向與場強(qiáng)方向相同 負(fù)電荷所受電場力方向與場強(qiáng)方向相反 小思考微總結(jié) 研細(xì)核心點(diǎn)練透經(jīng)典題 1 庫侖定律只適用于計(jì)算真空中兩個點(diǎn)電荷間的相互作用力 空氣中兩點(diǎn)電荷間的相互作用力也可以近似用庫侖定律計(jì)算 2 兩個規(guī)則的均勻帶電球體 相距比較遠(yuǎn)時(shí) 可以看成點(diǎn)電荷 也適用庫侖定律 二者間的距離就是球心間的距離 3 兩個點(diǎn)電荷間的庫侖力是一對作用力和反作用力 二者等大 反向 作用在同一直線上 與點(diǎn)電荷的質(zhì)量 電量無關(guān) 考點(diǎn)一庫侖力作用下的平衡問題 調(diào)研1 2014 浙江理綜 多選 如圖所示 水平地面上固定一個光滑絕緣斜面 斜面與水平面的夾角為 一根輕質(zhì)絕緣細(xì)線的一端固定在斜面頂端 另一端系有一個帶電小球A 細(xì)線與斜面平行 小球A的質(zhì)量為m 電量為q 小球A的右側(cè)固定放置帶等量同種電荷的小球B 兩球心的高度相同 間距為d 靜電力常量為k 重力加速度為g 兩帶電小球可視為點(diǎn)電荷 小球A靜止在斜面上 則 試題調(diào)研 解題探究 1 小球A受幾個力 哪些力是一定存在的 哪些力是可能存在的 提示 重力 B對A的庫侖力 斜面對A的支持力是一定存在的 細(xì)線對A的拉力是可能存在的 2 細(xì)線上的拉力為零的條件是什么 此時(shí)重力和庫侖力有何關(guān)系 提示 當(dāng)小球重力 B對A的庫侖力 斜面對A的支持力三力平衡時(shí) 細(xì)線上的拉力等于零 根據(jù)三力平衡條件 把重力和庫侖力合成 可得到重力與庫侖力的關(guān)系 答案 AC 分析點(diǎn)電荷平衡問題的方法步驟點(diǎn)電荷的平衡問題的分析方法與純力學(xué)平衡問題的分析方法是相同的 只是在原來受力的基礎(chǔ)上多了一個電場力 具體步驟如下 名師歸納點(diǎn)題破疑 類題練熟 1 三個電場強(qiáng)度公式的比較 考點(diǎn)二電場強(qiáng)度的理解和應(yīng)用 2 場強(qiáng)的疊加 多個電場在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的合場強(qiáng) 等于每個電場單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和 這就是場強(qiáng)疊加原理 由于電場強(qiáng)度是矢量 求合場強(qiáng)需用平行四邊形定則 試題調(diào)研 解題指導(dǎo) 1 運(yùn)用庫侖定律求得兩點(diǎn)電荷間的庫侖力大小 2 利用場強(qiáng)疊加原理求得C點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小和方向 答案 1 9 0 10 3N 2 7 8 103N C 方向沿y軸正方向 1 先求出各個點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生電場的場強(qiáng) 再運(yùn)用場強(qiáng)疊加原理求出該點(diǎn)的場強(qiáng) 2 可假設(shè)在該點(diǎn)放一試探電荷 求出該試探電荷所受的電場力 由電場強(qiáng)度定義求出該點(diǎn)的電場強(qiáng)度 名師歸納點(diǎn)題破疑 類題練熟 2 2 如圖甲所示 在一個點(diǎn)電荷Q形成的電場中 Ox坐標(biāo)軸與它的一條電場線重合 坐標(biāo)軸上A B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為2 0m和5 0m 放在A B兩點(diǎn)的試探電荷受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同 電場力的大小跟試探電荷所帶電荷量的關(guān)系圖象如圖乙中直線a b所示 放在A點(diǎn)的電荷帶正電 放在B點(diǎn)的電荷帶負(fù)電 求 1 B點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小和方向 2 試判斷點(diǎn)電荷Q的電性 并說明理由 3 點(diǎn)電荷Q的位置坐標(biāo) 答案 1 2 5N C方向沿x軸負(fù)方向 2 負(fù)電荷 理由見解析 3 2 6m 1 直線運(yùn)動 1 電場力與速度同向 則粒子做加速運(yùn)動 2 電場力與速度反向 則粒子做減速運(yùn)動 3 電場強(qiáng)度大或電場線密集的位置上 粒子加速度大 2 曲線運(yùn)動 1 速度方向沿軌跡的切線方向 2 電場力與速度不在同一條直線上 夾角為銳角時(shí)速度增大 夾角為鈍角時(shí)速度減小 3 軌跡夾在速度與電場力之間 并向電場力一側(cè)彎曲 4 電場強(qiáng)度大或電場線密集的位置上粒子加速度大 考點(diǎn)三電場中力與運(yùn)動的關(guān)系 3 一般情況下帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡不會與電場線重合 只有同時(shí)滿足以下三個條件時(shí) 兩者才會重合 1 電場線為直線 2 電荷初速度為零 或速度方向與電場線平行 3 電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向與電場線平行 調(diào)研3 多選 某電場的電場線分布如圖所示 一個帶電粒子只在電場力作用下由M點(diǎn)沿圖中虛線所示的路徑運(yùn)動通過N點(diǎn) 則下列判斷正確的是 A 粒子帶負(fù)電B 粒子在M點(diǎn)的加速度大C 粒子在N點(diǎn)的速度大D 電場力對粒子做正功 試題調(diào)研 解題探究 1 根據(jù)電場線和運(yùn)動軌跡 如何判斷電荷性質(zhì) 提示 在軌跡上任選一點(diǎn) 過該點(diǎn)作軌跡切線和電場線切線 確定電場力方向 進(jìn)而確定電荷性質(zhì) 2 根據(jù)電場線和運(yùn)動軌跡 如何判斷電場力做功的正負(fù) 提示 對曲線運(yùn)動 根據(jù)力的方向和速度方向夾角判斷 若夾角為銳角 電場力做正功 動能增加 電勢能減少 解析 根據(jù) 軌跡一定夾在速度方向與合力方向之間并向合力一側(cè)彎曲 的規(guī)律 可作出粒子所受電場力的大致方向如圖所示 由此可知粒子帶正電 即A錯 因?yàn)镕與v方向的夾角為銳角 所以電場力對粒子做正功 粒子的動能增大 速度增大 故C D均正確 由 電場線越密的地方電場強(qiáng)度越大 可知粒子在N點(diǎn)受力較大 加速度也較大 故B錯 答案 CD 電場線與軌跡關(guān)系的判斷方法 1 粒子所受合力的方向指向軌跡的凹側(cè) 由此可判斷電場的方向或粒子的電性 2 根據(jù)電場線和帶電粒子的運(yùn)動軌跡 分析推斷帶電粒子的性質(zhì) 受力 能量變化等 3 運(yùn)動與力兩線法 畫出 速度線 運(yùn)動軌跡在初始位置的切線 與 力線 在初始位置電場線的切線方向 從二者的夾角情況來分析曲線運(yùn)動的情境 名師歸納點(diǎn)題破疑 3 1 2014 江西省南昌三中月考 多選 如圖所示 兩個帶等量負(fù)電荷的小球A B 可視為點(diǎn)電荷 被固定在光滑的絕緣水平面上 P N是小球A B水平連線的水平中垂線上的兩點(diǎn) 且PO ON 現(xiàn)將一個電荷量很小的帶正電的小球C 可視為質(zhì)點(diǎn) 由P點(diǎn)靜止釋放 在小球C向N點(diǎn)運(yùn)動的過程中 下列關(guān)于小球C的說法可能正確的是 A 速度先增大 再減小B 速度一直增大C 加速度先增大再減小 過O點(diǎn)后 加速度先減小再增大D 加速度先減小 再增大 類題練熟 解析 在AB的中垂線上 從無窮遠(yuǎn)處到O點(diǎn) 電場強(qiáng)度先變大后變小 到O點(diǎn)變?yōu)榱?故正電荷受庫侖力沿連線的中垂線運(yùn)動時(shí) 電荷的加速度先變大后變小 速度不斷增大 在O點(diǎn)加速度變?yōu)榱?速度達(dá)到最大 由O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處時(shí) 速度變化情況與另一側(cè)速度的變化情況具有對稱性 如果P N相距很近 加速度則先減小 再增大 3 2 2015 山東濟(jì)南一模 一負(fù)電荷從電場中A點(diǎn)由靜止釋放 只受電場力作用 沿電場線運(yùn)動到B點(diǎn) 它運(yùn)動的速度 時(shí)間圖象如圖所示 則A B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場線分布情況可能是下列選項(xiàng)中的 解析 由v t圖象可知 負(fù)電荷做加速度增大的加速運(yùn)動 負(fù)電荷受到的電場力逆著電場線方向 且電場強(qiáng)度增大 電場線變密集 故C正確 特殊帶電體場強(qiáng)的計(jì)算方法 答案 B 2 補(bǔ)償法 題給條件建立的模型A不是一個完整的標(biāo)準(zhǔn)模型 這時(shí)需要給原來的問題補(bǔ)充一些條件 由這些補(bǔ)充條件建立另一個容易求解的模型B 并且模型A與模型B恰好組成一個完整的標(biāo)準(zhǔn)模型 這樣求解模型A的問題就變?yōu)榍蠼庖粋€完整的標(biāo)準(zhǔn)模型與模型B的差值問題 答案 B 3 微元法 是指取物體的一個微小部分或整體過程中的一個微小過程進(jìn)行研究 進(jìn)而分析確定整個物體或整個物理過程的狀態(tài) 性質(zhì)及遵循的規(guī)律 構(gòu)建出新的模型的一種科學(xué)思維方法 這種方法一般應(yīng)用于瞬時(shí)問題或非均勻變化的問題 通過對微元的選取 化動為靜 化變?yōu)楹?由對微元的研究得出整體遵循的規(guī)律 從而使問題得到順利解決 答案 B