歡迎進(jìn)入物理課堂 1 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) 電荷守恒 2 靜電現(xiàn)象的解釋 3 點電荷 4 庫侖定律 5 靜電場 6 電場強度 點電荷的電場 7 電場線 8 電勢能 電勢 9 電勢差 10 勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系 11 常見電容器 12 電容器的電壓 電荷量和電容的關(guān)系 13 帶電粒子在勻強電場中的運動 14 示波管 本章考查的熱點有電場的基本概念的理解 電場力做功與電勢能的變化 帶電粒子在電場中的運動以及電容器等 單獨考查常以選擇題的形式出現(xiàn) 難度中等 也有將本章知識與牛頓運動定律 功能關(guān)系相結(jié)合進(jìn)行綜合考查 復(fù)習(xí)時應(yīng)重視對有關(guān)電場的基本概念的理解 注重知識的實際應(yīng)用 如帶電粒子在電場中的加速 偏轉(zhuǎn)以及電容器的有關(guān)知識在生產(chǎn)和實際中的應(yīng)用 同時掌握處理較復(fù)雜問題的方法 如類比 等效 建立模型等基本方法 一 電荷和電荷守恒定律1 電荷 1 元電荷 最小的電荷量 其值為e C 任何帶電體的帶電荷量皆為元電荷的 2 點電荷 帶一定的電荷量 忽略其的一種理想化模型 1 6 10 19 整數(shù)倍 形狀和大小 2 電荷守恒定律 1 內(nèi)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(zhuǎn)移過程中 電荷的總量 2 起電方式 3 帶電實質(zhì) 物體帶電的實質(zhì)是 轉(zhuǎn)移到另一個物體 轉(zhuǎn)移到 另一部分 保持不變 摩擦起電 接觸起電 感應(yīng)起電 電荷的轉(zhuǎn)移 特別提醒 1 帶電體能否看做點電荷不是看帶電體的大小 而是看其大小和形狀對研究問題的影響程度 2 完全相同的帶電小球相接觸時 同種電荷電量平均分配 異種電荷先中和后平分 9 0 109 2 適用條件 中的 真空 點電荷 三 電場 電場強度和電場線1 電場的基本性質(zhì) 對放入其中的有力的作用 電荷 N C 2 意義 描述電場和的物理量 3 方向 規(guī)定電荷在電場中所受電場力的方向為電場強度的方向 是矢量 強弱 方向 正 3 電場線 1 電場線的特點 電場線是為了形象地描述電場而 實際不存在的理想化模型 電場線始于 或無窮遠(yuǎn) 終于負(fù)電荷或 是不閉合曲線 任意兩條都不相交 假想的 正電荷 無窮遠(yuǎn) 電場線 電場線的疏密表示電場的 某點的切線方向表示該點的場強方向 它不表示電荷在電場中的運動軌跡 勻強電場中的電場線是等間距的平行線 強弱 2 幾種典型電場的電場線孤立的正電荷 孤立的負(fù)電荷 等量異種電荷 等量同種電荷 正點電荷與大金屬板間 帶等量異種電荷的平行金屬板間的電場線分別如圖6 1 1甲 乙 丙 丁 戊 己所示 圖6 1 1 1 如圖6 1 2甲所示 AB是一個點電荷形成電場的一條電場線 圖乙則是電場線上P Q處的試探電荷所受電場力的大小與其電荷量間的函數(shù)關(guān)系圖象 下列說法可能的是 場源電荷是正電荷 位于A點 場源電荷是正電荷 位于B點 場源電荷是負(fù)電荷 位于A點 場源電荷是負(fù)電荷 位于B點A B C D 解析 由F Eq和圖乙可知 EP EQ 故場源電荷在A點 由于無法知道場強方向 故無法確定點電荷的電性 故A對 答案 A 2 下列說法中正確的是 A 元電荷實質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B 帶電體的電荷量可以為任意值C 當(dāng)兩個電荷間的距離r 0時 其庫侖力F D 當(dāng)兩個帶電體的形狀對它們間相互作用的影響可忽略時 這兩個帶電體就可看成點電荷 解析 元電荷是物體所帶的最小電荷 大小等于電子或質(zhì)子的電量 物體所帶的電荷量為元電荷的整數(shù)倍 故A B錯誤 當(dāng)r 0時 帶電體不能再看做點電荷 庫侖定律不再適用 C錯誤 根據(jù)帶電體視為點電荷的條件可知 D正確 答案 D 3 在電場中有一點P 下列說法中正確的是 A 若放在P點的電荷帶的電荷量加倍 則P點的場強加倍B 若P點沒有檢驗電荷 則P點的場強為零C P點的場強越小 則同一電荷在P點受到的電場力越小D P點的場強方向為放在該點的電荷的受力方向 答案 C 4 A B兩個點電荷在真空中所產(chǎn)生電場的電場線 方向未標(biāo)出 如圖6 1 3所示 圖中C點為兩點電荷連線的中點 MN為兩點電荷連線的中垂線 D為中垂線上的一點 電場線的分布關(guān)于MN左右對稱 則下列說法中正確的是 A 這兩個點電荷一定是等量異種電荷B 這兩個點電荷一定是等量同種電荷C EC EDD EC 0 答案 A 解析 根據(jù)圖中電場線的分布特點可知該電場一定是等量異種電荷形成的電場 故A正確 B錯誤 由該電場的特點可知從C到D E應(yīng)逐漸減小 即EC ED 故C D錯誤 5 一帶負(fù)電絕緣金屬小球被放在潮濕的空氣中 經(jīng)過一段時間后 發(fā)現(xiàn)該小球上帶有的負(fù)電荷幾乎不存在了 這說明 A 小球上原有的負(fù)電荷逐漸消失了B 在此現(xiàn)象中 電荷不守恒C 小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將正電荷引來了D 該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的 仍然遵循電荷守恒定律 答案 D 解析 帶負(fù)電的金屬小球在潮濕的空氣中 經(jīng)過一段時間后 小球上的負(fù)電荷 電子 被潮濕的空氣導(dǎo)走了 但電荷轉(zhuǎn)移的過程中 電荷守恒 故D正確 6 在真空中O點放一個點電荷Q 1 0 10 9C 直線MN通過O點 O M的距離r 30cm M點放一個點電荷q 1 0 10 10C 如圖6 1 4所示 求 1 求q在M點受到的作用力 2 M點的場強 3 拿走q后M點的場強 4 M N兩點的場強哪點大 答案 1 1 0 10 8N 沿MO方向指向O 2 100N C 沿OM方向 3 100N C 沿OM方向 4 M點大 典例啟迪 例1 如圖6 1 5所示 兩等量異號的點電荷相距為2a M與兩點電荷共線 N位于兩點電荷連線的中垂線上 兩點電荷連線中點到M和N的距離都為L 且L a 略去 a L n n 2 項的貢獻(xiàn) 則兩點電荷的合電場在M和N點的強度 A 大小之比為2 方向相同B 大小之比為1 方向相反C 大小均與a成正比 方向相反D 大小均與L的平方成反比 方向相互垂直 思路點撥 M點和N點的場強均為 q和 q兩點電荷形成的合場強 利用矢量運算法則求出合場強后 再利用L a求出場強的近似值 答案 C 歸納領(lǐng)悟 1 對場強的三個表達(dá)式的正確理解 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(chǎn)生的電場強度的矢量和 這種關(guān)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 題組突破 1 如圖6 1 6所示 AC BD為圓的兩條互相垂直的直徑 圓心為O 將等電荷量的正 負(fù)點電荷放在圓周上 它們的位置關(guān)于AC對稱 要使圓心O處的電場強度為零 可在圓周上再放置一個適當(dāng)電荷量的正點電荷 Q 則該點電荷 Q應(yīng)放在 A A點B B點C C點D D點 解析 由電場的疊加原理可知 q q在O點的合場強方向應(yīng)沿OD方向 要使O點的合場強為零 放上的點電荷 Q在O點的場強方向應(yīng)與 q q在O點的合場強方向相反 所以應(yīng)放在D點 故選D項 答案 D 2 如圖6 1 7所示 中子內(nèi)有一個電荷量為 2e 3的上夸克和兩個電荷量為 e 3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(chǎn)生的電場強度大小為 答案 A 典啟迪例 例2 2011 舟山模擬 如圖6 1 8所示 圖中實線是一簇未標(biāo)明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線 虛線是某帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡 a b是軌跡上的兩點 若帶電粒子在運動過程中只受到電場力作用 根據(jù)此圖不能作出的正確判斷是 A 帶電粒子所帶電荷的正 負(fù)B 帶電粒子在a b兩點的受力方向C 帶電粒子在a b兩點的加速度何處較大D 帶電粒子在a b兩點的速度何處較大 思路點撥 解答本題應(yīng)注意以下三個方面 1 粒子軌跡與受力的關(guān)系 2 電場分布與場強大小的關(guān)系 3 電場力做功與速度變化的關(guān)系 解析 由電場線的疏密可知 a點的場強大 帶電粒子在a點的加速度大 故C正確 畫出初速度方向結(jié)合運動軌跡的偏轉(zhuǎn)方向 可判斷帶電粒子所受電場力的方向 但由于電場的方向未知 所以不能判斷帶電粒子的電性 故A錯 B對 利用初速度的方向和電場力方向的關(guān)系 可判斷電場力對帶電粒子由a到b做負(fù)功 動能減小 因此va vb 選項D正確 答案 A 歸納領(lǐng)悟 1 根據(jù)粒子在電場中的運動軌跡可以判斷粒子在電場中的受力方向 進(jìn)而判斷粒子的電性或電場的方向及電場力做功情況 2 熟練掌握幾種典型電場線的分布規(guī)律 特別是兩個同種點電荷與兩個異種點電荷的電場線的分布 要注意兩電荷連線和中垂線上電場線的分布規(guī)律的類比 題組突破 3 靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器 其除塵器模型的收塵板是很長的條形金屬板 圖中直線ab為該收塵板的橫截面 工作時收塵板帶正電 其左側(cè)的電場線分布如圖6 1 9所示 粉塵帶負(fù)電 在電場力作用下向收塵板運動 最后落在收塵板上 若用粗黑曲線表示原來靜止于P點的帶電粉塵顆粒的運動軌跡 下列4幅圖中可能正確的是 忽略重力和空氣阻力 解析 因為電場中各點的場強方向為電場線的切線方向 所以條形金屬板所產(chǎn)生的電場為非勻強電場 即帶電粒子在電場中所受的電場力方向與大小都將發(fā)生變化 故帶電粒子在電場中不可能沿電場線運動 C錯誤 因為帶電粒子在電場中將做曲線運動 由曲線運動的特點 所受的合外力要指向圓弧內(nèi)側(cè)可知 帶負(fù)電的粉塵顆粒運動軌跡可為A圖 A正確 答案 A 4 2010 廣東高考改編 如圖6 1 11是某一點電荷的電場線分布圖 下列表述正確的是 A a點的電勢高于b點的電勢B 該點電荷帶負(fù)電C a點和b點電場強度的方向相同D a點的電場強度等于b點的電場強度 解析 沿著電場線電勢降低 a點電勢比b點電勢低 A項錯 由電場線方向知該點電荷帶負(fù)電 B項正確 a點和b點不在同一條電場線上 電場強度方向不同 C錯誤 a點靠近場源電荷 a點場強大于b點場強 D項錯誤 答案 B 典例啟迪 例3 如圖6 1 12所示 互相絕緣且緊靠在一起的A B兩物塊 A的質(zhì)量為m 0 04kg 帶電荷量為q 5 0 10 5C B的質(zhì)量為M 0 06kg 不帶電 兩物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)均為 0 6 以相同的初速度v0 4m s在水平面上滑動 空間存在水平向右的勻強電場 電場強度為E 1 6 104N C 設(shè)運動過程中物塊所帶的電荷量沒有變化 g 10m s2 求 1 A B的加速度及其相互作用力的大小 2 經(jīng)過t 2s電場力對物塊A所做的功W和A增加的機械能 E 思路點撥 電場力對物塊A做的功與其他力的存在無關(guān) 可用恒力做功的公式W Flcos 直接求解 物塊A在水平面上運動 其動能的增加量即為機械能的增加量 答案 1 2m s0 48N 2 9 6J0 96J 歸納領(lǐng)悟 力電綜合問題的解答思路 題組突破 5 如圖6 1 13所示 在豎直放置的光滑半圓形絕緣細(xì)管的圓心O處放一點電荷 現(xiàn)將質(zhì)量為m 電荷量為q的小球從半圓形管的水平直徑端點A靜止釋放 小球沿細(xì)管滑到最低點B時 對管壁恰好無壓力 若小球所帶電荷量很小 不影響O點處的點電荷的電場 則置于圓心處的點電荷在B點處的電場強度的大小為 答案 C 6 2011 池州聯(lián)考 如圖6 1 14所示 一個質(zhì)量為m 帶電荷量為 q的物體處于場強按E kt規(guī)律 k為大于零的常數(shù) 取水平向左為正方向 變化的勻強電場中 物體與絕緣豎直墻壁間的動摩擦因數(shù)為 當(dāng)t 0時 物體由靜止釋放 若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 且電場空間和墻面均足夠大 下列說法正確的是 答案 C 如圖6 1 15所示 真空中A B兩個點電荷的電荷量分別為 Q和 q 放在光滑絕緣水平面上 A B之間用絕緣的輕彈簧連接 當(dāng)系統(tǒng)平衡時 彈簧的伸長量為x0 若彈簧發(fā)生的均是彈性形變 則 A 保持Q不變 將q變?yōu)?q 平衡時彈簧的伸長量等于2x0B 保持q不變 將Q變?yōu)?Q 平衡時彈簧的伸長量小于2x0C 保持Q不變 將q變?yōu)?q 平衡時彈簧的縮短量等于x0D 保持q不變 將Q變?yōu)?Q 平衡時彈簧的縮短量小于x0 自主嘗試 試一試 能否做到正確解答 答案 B 點擊下圖進(jìn)入 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全