(課標人教版)2010年高考物理復習資料第七章電場無廣告版.doc
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電場 知識網絡 電荷守恒定律（三種起電方式 摩擦起電、接觸起電、感應起電） 庫侖定律 定律內容及公式 應用 點電荷與元電荷 庫侖定律 描述電場力的 性質的物理量 描述電場能的 性質的物理量 電場強度 電場線 電場力 F=qE（任何電場）、（真空中點電荷） 大小 方向 正電荷在該點的受力方向 定義式 E＝F/q 真空中點電荷的場強 E=kQ/r2 勻強電場的場強 E=U/d 電場 電勢差 電勢 令 則 等勢面 電勢能 電場力的功 電荷的儲存 電容器（電容器充、放電過程及特點） 示波管 帶電粒子在電場中的運動 加速 偏轉 第1講 庫侖定律 電場強度 ★考情直播 1．考綱解讀 考綱內容 能力要求 考向定位 1.電荷守恒定律 2.庫侖定律 3.電場強度 4.電場線 1.知道兩種電荷，元電荷及其帶電量，理解摩擦起電、感應起電、接觸帶電的實質. 2.理解點電荷這一理想化模型，掌握庫侖定律. 3.理解電場強度的定義式及其物理意義. 4.知道幾種典型的電場線的分布，知道電場線的特點. 近幾年高考對庫侖定律、電荷守恒、電場強度、電場線等考點的考查，特別是電場強度的理解.通常是以選擇題的形式出現(xiàn)，難度雖不很大，但對概念的理解要求很高. 2.考點整合 考點一 電荷守恒定律 1.電荷守恒定律是指電荷既不能 ，也不能 ，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，在轉移的過程中電荷的總量 . 2.各種起電方法都是把正負電荷 ，而不是創(chuàng)造電荷，中和是等量異種電荷相互抵消，而不是電荷被消滅. 3．電荷的分配原則是：兩個形狀、大小相同的導體，接觸后再分開，二者帶 電荷；若兩導體原來帶異種電荷，則電荷中和后，余下的電荷再 . [特別提醒]：使物體帶電的方式有三種：摩擦起電、感應起電、接觸帶電，而這三種起電方式的實質都是相同的，都是電荷的轉移或者重新分布，電荷的總量是保持不變的. 【例1】毛皮與玻璃棒摩擦后，毛皮帶正電,這是因為（ ） A．毛皮上的一些電子轉移到橡膠棒上 B．毛皮上的一些正電荷轉移到橡膠棒上 C．橡膠棒上的一些電子轉移到毛皮上 D．橡膠棒上的一些正電荷轉移到毛皮上 【解析】摩擦起電的實質是電子從一個物體轉移到另一個物體上，中性的物體若缺少了電子帶正電，多余了電子就帶負電，由于毛皮的原子核束縛電子的本領比橡膠棒弱，在摩擦的過程中毛皮上的一些電子轉移到橡膠棒上，缺少了電子的毛皮帶正電，而正電荷是原子核內的質子，不能自由移動，所以A正確. 【答案】A 【方法技巧】摩擦起電、感應起電、接觸帶電的實質都是電子的轉移，正電荷是不能移動的. 考點二 庫侖定律 1．定律內容：真空中兩個點電荷之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成 ，跟它們的距離的二次方成 ，作用力的方向在它們的連線上.電荷間這種相互作用的電力叫做靜電力或庫侖力. 2．庫侖定律的表達式 庫侖力F，可以是引力，也可以是斥力，由電荷的電性決定.k稱靜電力常量，k=9.0109 Nm2/C2. 3．庫侖定律的適用條件： , ，空氣中也可以近似使用.電荷間的作用力遵守牛頓第三定律，即無論Q1、Q2是否相等，兩個電荷之間的靜電力一定是大小相等，方向相反. [特別提醒]特別注意點電荷模型的理解，庫侖定律的適用條件是真空中的點電荷，當帶電體不能視為點電荷時，庫侖定律則不成立，兩電荷之間的庫侖力是作用力和反作用力，總是大小相等，而與兩帶電體的電量大小無關. 【例2】（2004廣東）已經證實，質子、中子都是由稱為上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電荷量為 e，下夸克帶電荷量為－e，e為電子所帶電荷量的大小.如果質子是由三個夸克組成的，且各個夸克之間的距離都為l，l=1.510－15 m.試計算質子內相鄰兩個夸克之間的靜電力（庫侖力）. [解析]本題考查庫侖定律及學生對新知識的吸取能力和對題中隱含條件的挖掘能力.關鍵點有兩個：（1）質子的組成由題意得必有兩個上夸克和一個下夸克組成.（2）夸克位置分布（正三角形）.質子帶電荷量為+e，所以它是由兩個上夸克和一個下夸克組成的.按題意，三個夸克必位于等邊三角形的三個頂點處.這時上夸克與上夸克之間的靜電力應為： F1=k=k 代入數(shù)值，得F1=46 N，為斥力 上夸克與下夸克之間的靜電力為F2=k=k 代入數(shù)值，得F2=23 N，為引力. 【方法總結】此題型新穎，立意較獨特，體現(xiàn)了從知識立意向能力立意發(fā)展的宗旨.關鍵在于挖掘題目的隱含條件，構建夸克位置的分布圖. 考點三 電場強度、電場線 1.電場強度的定義式為 .適用于任何電場，電場中某點的電場強度由電場本身決定，與檢驗電荷的大小以及是否有檢驗電荷 . 2.真空中點電荷電場強度的決定式為 .只適用于真空中點電荷的在某點激發(fā)的電場. 3.勻強電場場強與電勢差的關系式 .其中d為 . 4.電場強度為矢量，方向與該點 . 5.電場的疊加原理：某點的電場等于各個電荷單獨存在時在該點產生電場的 . 6.電場線：為了形象描述電場中各點的強弱及方向，在電場中畫出一些曲線，曲線上每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致，曲線的疏密表示電場的強弱.注意，不能由一條電場線判斷場強的大小. 等量異種電荷的電場 等量同種電荷的電場 孤立點電荷的電場 勻強電場 7.幾種典型的電場線 8.電場線的特點： （1）電場線始于正電荷（或無窮遠），終于負電荷（或無窮遠）； （2）電場線互不相交； （3）電場線和等勢面在相交處互相垂直； （4）電場線的方向是電勢降低的方向，而且是降低最快的方向； （5）電場線密的地方等差等勢面密；等差等勢面密的地方電場線也密. [特別提醒]要掌握用比值定義的物理量的特點，區(qū)分電場強度的定義式和決定式.場強的疊加原理，即空間某一點的場強應是各場源電荷在該點激發(fā)的電場的矢量和，應該遵循平行四邊形定則.特別注意電場線與場強、電勢高低、等勢面的關系. 圖9－36－4 [例3] (2005全國)圖9-36-4中a、b是兩個點電荷，它們的電量分別為Q1、Q2，MN是ab連線的中垂線，P是中垂線上的一點.下列哪種情況能使P點場強方向指向MN的左側?（ ） A．Q1、Q2都是正電荷，且Q1＜Q2 B．Q1是正電荷，Q2是負電荷，且Q1>|Q2| C. Q1是負電荷，Q2是正電荷，且|Q1|＜Q2 D. Q1、Q2都是負電荷，且|Q1|>|Q2| 【剖析】場強是矢量，場強的合成遵循平行四邊形定則，由平行四邊形定則可畫出場強的矢量圖，可得到ACD正確. 【答案】ACD 【方法技巧】 本題考查場強的矢量性 ，即空間某一點的場強應是各場源電荷在該點激發(fā)的電場的矢量和，應該遵循平行四邊形定則. 考點四 帶電體在電場中的平衡 [特別提醒] 帶電體在電場中的平衡問題是指帶電體處于靜止或者勻速直線運動狀態(tài)，仍屬“靜力學”范疇，只是帶電體所受的外力中多了一項電場力而已，因此，解題的一般步驟為：研究對象的選?。ㄕw法或者隔離法）；受力分析并畫出受力圖；根據平衡條件列方程求解. 圖9－36－6 [例4]兩個大小相同的小球帶有同種電荷(可看作點電荷)，質量分別為m1和m2，帶電量分別是q1和q2，用兩等長的絕緣線懸掛后，因靜電力而使兩懸線張開，分別與豎直方向成夾角α1和α2，如圖9-36-6所示，若α1＝α2，則下述結論正確的是（ ） A.q1一定等于q2 B.一定滿足 T F斥 m1 mg C.m1一定等于m2 D.必定同時滿足q1=q2，m1=m2 [解析] 可任選m1或者m2為研究對象，現(xiàn)以m1為研究對象，其受力如圖9-36-8所示，無論q1、q2的大小關系如何，兩者之間的庫侖斥力是大小相等的，故，即. [答案] C [方法技巧] 求解帶電體在電場中的平衡問題和求解靜力學問題的思維方法一模一樣，首先是研究對象的選取，然后是受力分析，畫出受力示意圖，最后列平衡求解. ★ 高考重點熱點題型探究 熱點1 電場線與場強、電勢等物理量的關系 [真題1]（2008年廣東）圖中的實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運動軌跡，粒子先經過M點，再經過N點，可以判定（ ） A．M點的電勢大于N點的電勢 B．M點的電勢小于N點的電勢 C．粒子在M點受到的電場力大于在N點受到的電場力 D．粒子在M點受到的電場力小于在N點受到的電場力 [解析]沿著電場線的方向，電勢降低，故選項A正確.電場線越密，場強越大，同一粒子受到的電場力越大，選項D正確. [答案]AD [名師指引]要掌握電場線的特點，電場線與場強、電勢高低、等勢面的關系. 圖9－36－10 [真題2](2007廣東理科基礎)如圖9-36-10所示，實線是一簇未標明方向的由點電荷Q產生的電場線，若帶電粒子q（|Q|>>|q|）由a運動到b，電場力做正功.已知在a、b兩點粒子所受電場力分別為Fa、Fb，則下列判斷正確的是( ) A．若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)a＞Fb B．若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)a＜Fb C．若Q為負電荷，則q帶正電，F(xiàn)a＞Fb D．若Q為負電荷，則q帶正電，F(xiàn)a＜Fb [解析]q從a點移到b點，電場力做正功，表明Q、q一定帶同種電荷，要么同為正，要么同為負，又因為Ea>Eb,故Fa>Fb,A選項正確. [答案]A [名師指引]電場強度的方向與正電荷的受力方向相同，與負電荷在該處的受力方向相反. 新題導練 圖9－36－3 1-1．一負電荷從電場中A點由靜止釋放，只受電場力作用，沿電場線運動到B點，它運動的速度一時間圖象如圖9-36-3甲所示，則A、B兩點所在區(qū)域的電場線分布情況可能是圖9-36-22乙中的( ) a b 1-2.（2008年韶關二模）．如圖所示，實線是一簇未標明方向的由點電荷產生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上兩點. 若帶電粒子運動中只受電場力作用，根據此圖不能確定的是（ ） A.帶電粒子所帶電荷的符號 B.帶電粒子在a、b兩點的受力方向 C.帶電粒子在a、b兩點的速度何處大 D.帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大 熱點2 場強的疊加 [真題3]（2008年上海）如圖所示，在光滑絕緣水平面上，兩個帶等量正電的點電荷M、N，分別固定在A、B兩點，O為AB連線的中點，CD為AB的垂直平分線,在CO之間的F點由靜止釋放一個帶負電的小球P（設不改變原來的電場分布），在以后的一段時間內，P在CD連線上做往復運動.若( ) A.小球P的帶電量緩慢減小，則它往復運動過程中振幅不斷減小 B.小球P的帶電量緩慢減小，則它往復運動過程中每次經過O點時的速率不斷減小 C.點電荷M、N的帶電量同時等量地緩慢增大，則小球P往復運動過程中周期不斷減小 D.點電荷M、N的帶電量同時等量地緩慢增大，則小球P往復運動過程中振幅不斷減小 【解析】設F與F′繞O點對稱，在F與F′處之間，小球始終受到指向O點的回復力作用下做往復運動，若小球P帶電量緩慢減小，則此后小球能運動到F′點下方，即振幅會加大，A錯；每次經過O點因電場力做功減少而速度不斷減小，B對；若點電荷M、N電荷量緩慢增大，則中垂線CD上的場強相對增大，振幅減小，加速度相對原來每個位置增大，故一個周期的時間必定減小，C、D正確. [答案]BCD [名師指引]本題具有一定的難度，要掌握等量同種點電荷中垂線上各點的場強分布情況，還要善于用能量的觀點分析問題.同學們還可以討論等量異種點電荷的中垂線上的場強、電勢情況. 圖9－36－15 [真題4] (2006全國2)ab是長為l的均勻帶電細桿，P1、P2是位于ab所在直線上的兩點，位置如圖9-36-15所示，ab上電荷產生的靜電場在P1處的場強大小為E1，在P2處的場強大小為E2，則以下說法正確的是( ) A．兩處的電場方向相同，E1＞E2 B．兩處的電場方向相反，E1＞E2 C．兩處的電場方向相同，E1＜E2 D．兩處的電場方向相反，E1＜E2 [剖析]由對稱性可知，P1左端桿內內的電荷與P1右端內的電荷在P1處的場強為零，即P1處場強E1是由桿的右端內電荷產生的.而P2處場強E2可看作是桿的右端內的電荷在P2處的合場強，由對稱性可知，桿的右端內的電荷在P2處場強大小也為E1，若假定桿的右端內的電荷在處場強為E/，由電場的合成可知：E2=E1+E/, E2>E1，由此分析可知，兩處場強方向相反，故D選項正確. [答案]D 120 120 圖9－36－4 [名師指引]本題考查電場的疊加，同時把物理學中對稱的思想應用于命題中，要善于轉換物理模型，從中找出最佳的方法. 新題導練 2-1.如圖9-36-6所示，中子內有一個電荷量為的上夸克和兩個電荷量為的下夸克，3個夸克都分布在半徑為r的同一圓周上，則3個夸克在其圓心處產生的電場強度為 （ ） A. B. C. D. 2－2.在x軸上有兩個點電荷,一個帶正電Q1,一個帶負電-Q2且Q1=2Q2.用E1和E2分別表示兩個電荷所產生的場強的大小,則在x軸上( ) A.E1=E2之點只有一處;該處合場強為0 B.E1=E2之點共有兩處;一處合場強為0,另一處合場強為2E2 C.E1=E2之點共有三處;其中兩處合場強為0,另一處合場強為2E2 D.E1=E2之點共有三處;其中一處合場強為0,另兩處合場強為2E2 圖9－36－13 熱點3 帶電體的平衡問題 [真題5](2007重慶)如圖9-36-13，懸掛在O點的一根不可伸長的絕緣細線下端有一個帶電量不變的小球A.在兩次實驗中，均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B.當B到達懸點O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時，懸線偏離豎直方向的角度為θ，若兩次實驗中B的電量分別為q1和q2, θ分別為30和45.則q2/q1為( ) A.2 B.3 C.2 D.3 [解析]對A球進行受力分析，根據平衡條件可得 ， 聯(lián)立解得 [答案]C [名師指引]本題考查帶電體在電場中的平衡問題，關鍵在于研究對象的選取和受力分析. 新題導練 3－1.（2008年廣州二模）用兩根等長的細線各懸一個小球，并掛于同一點，已知兩球質量相等，當它們帶上同種電荷時，相距L而平衡，如圖所示．若使它們的帶電量都減少一半，待它們重新平衡后，兩球間距離( ) A．大于L/2 B．等于L/2 C．小于L/2 D．等于L 3－2.（2008年汕頭二模）如圖9-36-13所示，豎直墻面與水平地面均光滑且絕緣，兩個帶有同種電荷的小球A、B分別處于豎直墻面和水平地面，且共處于同一豎直平面內，若用圖示方向的水平推力F作用于小球B，則兩球靜止于圖示位置，如果將小球B稍向左推過一些，兩球重新平衡時的受力情況與原來相比（ ） A. 推力F將增大 B．豎直墻面對小球A的彈力增大 C．地面對小球B的彈力一定不變 D．兩個小球之間的距離增大 ★三、搶分頻道 1.限時基礎訓練卷 選擇題（每小題4分，共40分.在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確.全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分） 1.電場中有一點P，下列哪些說法正確的是（ ） A．若放在P點的電荷的電量減半，則P點場強減半 B．若P點沒有檢驗電荷，則P點的場強為零 C．P點的場強越大，則同一電荷在P點所受的電場力越大 D．P點的場強方向為檢驗電荷在該點的受力方向 2.把質量為m的正點電荷q，在電場中由靜止釋放，在它運動過程中如果不計重力，下述正確的是( ) A.點電荷運動軌跡必與電場線重合 B.點電荷的速度方向，必和所在點的切線方向一致 C.點電荷的加速度方向,必和所在點的電場線的切線方向一致 D.點電荷的受力方向,必和所在點的電場線的切線方向一致 Ｍ Ｎ a 3.(2008年揭陽二模)把一帶正電小球a放在光滑絕緣斜面上，欲使小球a能靜止在如圖所示的位置上，需在ＭＮ間放一帶電小球b，則（ ） Ｃ Ａ Ａ．帶正電，放在Ａ點 Ｂ．帶負電，放在Ａ點 Ｃ．帶負電，放在Ｃ點 Ｄ．帶正電，放在Ｃ點 4. 兩個完全相同的金屬小球帶有電量相等的電荷，相距一定的距離，相互作用力為F，現(xiàn)在用第三個完全相同不帶電的小金屬球C先跟A接觸，再和B接觸，然后移去C，則A、B間的相互作用力為（ ） A. F/8 B. F/4 C. F3/8 D. F/4 5．如圖所示，三個完全相同的絕緣金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上，球c在xOy坐標系原點O上，球a、c帶正電，球b帶負電，球a所帶電荷量比球b所帶電荷量少．關于球c受到球a、球b的靜電力的合力方向，下列說法中正確的是（ ） A．從原點指向第I象限 B．從原點指向第Ⅱ象限 C．從原點指向第Ⅲ象限 D．從原點指向第Ⅳ象限 6.（2008年廣州二模）如圖所示，在豎直平面內有水平向右的勻強電場，同一豎直平面內水平拉直的絕緣細線一端系一帶正電的小球，另一端固定于0點，已知帶電小球受到的電場力大于重力，小球由靜止釋放，到達圖中豎直虛線前小球做( ) A．平拋運動 B．圓周運動 C．勻加速直線運動 D．勻變速曲線運動 E 球1 球2 圖9－36－17 7.（2007寧夏）兩個質量相同的小球用不可伸長的細線連結，置于場強為E的勻強電場中，小球1和小球2均帶正電，電量分別為q1和q2（q1＞q2）.將細線拉直并使之與電場方向平行，如圖9-36-17所示,若將兩小球同時從靜止狀態(tài)釋放，則釋放后細線中的張力T為（不計重力及兩小球間的庫侖力）( ) A． B． C． D． 8.(2008年佛山二模)M、N為正點電荷Q的電場中某直線上的兩點，距Q的距離如圖所示，一試驗電荷q在Q的作用下沿該直線由M向Q做加速運動.下列相關說法中正確的是（ ） N M Q L L A．試驗電荷q帶正電 B．試驗電荷q在N點的加速度是在M點加速度的4倍 C．N點電場強度是M點電場強度的2倍 D．試驗電荷q在N點的電勢能比在M點的電勢能大 a b c 60 圖9－37－6 9. 在平行于紙面的勻強電場中，有a、b、c三點，各點的電勢分別為，，已知ab=10cm，ac=5cm，ac和ab之間的夾角為60，如圖9-37-6所示，求所在勻強電場的場強大小和方向？ 10.如圖9-37-4所示，在勻強電場中，有A、B兩點，它們間距為2cm ，兩點的連線與場強方向成60角.將一個電量為?210?5C的電荷由A移到B，其電勢能增加了0.1J.則： 圖9－37－4 （1）在此過程中，電場力對該電荷做了多少功？ （2）A、B兩點的電勢差UAB為多少？ （3）勻強電場的場強為多大？ 2．基礎提升訓練 圖9－36－10 11．如圖9-36-10所示，質量為m的帶正電小球A懸掛在絕緣細線上，且處在場強為E的勻強電場中，當小球A靜止時，細線與豎直方向成30角，已知此電場方向恰使小球受到的電場力最小，則小球所帶的電量應為( ) A． B． C． D． A B V0 圖9－36－20 12.(2007韶關模擬)如圖9-36-20所示，把一個帶電小球A固定在足夠大的光滑水平絕緣桌面上，在桌面的另一處放置帶電小球B，現(xiàn)給小球B一個垂直AB連線方向的速度V0，使其在水平桌面上運動，則( ) A．若A、B為同種電荷，B球一定做速度變大的曲線運動 B．若A、B為同種電荷，B球一定做加速度變大的曲線運動 C．若A、B為異種電荷，B球可能做加速度和速度都變小的曲線運動 D．若A、B為異種電荷，B球速度的大小和加速度的大小可能都不變 B A H 圖9－36－23 13.（2008廣東六校聯(lián)考）如圖9-36-23所示，有完全相同的兩個帶電金屬小球A、B，其中A固定，讓B在A的正上方H高處自由下落，B與A碰后上升的高度為h，設A、B碰撞過程中沒有能量損失，不計空氣阻力.則( ) A．若兩球帶等量同種電荷，H=h B．若兩球帶不等量同種電荷，H>h C．若兩球帶等量異種電荷，H=h D．若兩球帶不等量異種電荷，H
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