2020屆高考物理一輪 專題16 電場的力的性質(zhì)學(xué)案 新課標(biāo)

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1、2020屆高三新課標(biāo)物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題16 電場的力的性質(zhì) 課時(shí)安排：3課時(shí) 教學(xué)目標(biāo)：1．理解兩種電荷和電荷守恒定律 2．真空中的庫侖定律，點(diǎn)電荷 3．理解電場、電場強(qiáng)度、電場線、點(diǎn)電荷的場強(qiáng)、勻強(qiáng)電場、電場強(qiáng)度的疊加 4．運(yùn)用靜電場的有關(guān)概念和規(guī)律解決物理問題 本講重點(diǎn)：1．庫侖定律 2．電場強(qiáng)度、電場線 本講難點(diǎn)：運(yùn)用靜電場的有關(guān)概念和規(guī)律解決物理問題 考點(diǎn)點(diǎn)撥：1．電荷 電荷守恒定律 2．庫侖定律的直接應(yīng)用 3．一條直線上的電荷平衡問題 4．庫侖定律在力學(xué)問題中的綜合應(yīng)用 5．電場強(qiáng)度的分析與計(jì)算 6．電場線的有關(guān)問題 7．電場中的力學(xué)問題

2、9、電場強(qiáng)度的概念 （1）定義：電場中放入一個(gè)試探電荷q，它所受到的電場力F跟它所帶電量的比值F/q叫這個(gè)位置的電場強(qiáng)度。公式： ，單位：N/q 或 V/m 。 （2）物理意義：電場強(qiáng)度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，其大小與放入的試探電荷無關(guān)，它表示單位電荷在該點(diǎn)受到的電場力。 （3）矢量性：場強(qiáng)是矢量，規(guī)定 跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致，那么負(fù)電荷的受力方向與該點(diǎn)場強(qiáng)的方向 。 （4）孤立的點(diǎn)電荷在真空中形成的電場是非勻強(qiáng)電場，其決定式 ，場強(qiáng)的方向在該點(diǎn)和電荷的連線上。

3、 （5）場強(qiáng)的疊加：當(dāng)某一區(qū)域的電場由幾個(gè)電場疊加而產(chǎn)生的時(shí)候，電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個(gè)電場單獨(dú)在該點(diǎn)的場強(qiáng)的矢量和，遵循 。 10、電場線 （1）概念：為了形象的描述電場中各點(diǎn)場強(qiáng)的強(qiáng)弱和方向，在電場中畫出一系列的曲線，曲線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的 方向，曲線的 表示電場的強(qiáng)弱。 （2）電場線的特點(diǎn)：始于 （或無窮遠(yuǎn)處），終于 （或無窮遠(yuǎn)處），任何兩條電場線都不 。 （3）幾種典型電場的電場線分布：a、孤立正、負(fù)點(diǎn)電荷；b、等量異種點(diǎn)電荷和等量同種點(diǎn)

4、電荷；c、勻強(qiáng)電場。 11、勻強(qiáng)電場 場強(qiáng)方向處處相同，場強(qiáng)大小處處相等的區(qū)域稱為勻強(qiáng)電場。勻強(qiáng)電場的電場線 是 的平行線。平行相對的金屬板帶等量異種電荷后，在兩板之間除邊緣外就是勻強(qiáng)電場。 顯然，兩球心間的距離為3r，但由于同種電荷相互排斥，使金屬球電荷分布不均勻，而分布在兩球外部的球面，這樣兩部分電荷間的距離就大于3r，所以F小于。同理，若兩球帶有異種電荷Q，則F大于。 3、電場強(qiáng)度的計(jì)算 （1）定義式：E=F/q適用于任何電場，E與F、q無關(guān)，E的方向規(guī)定為正電荷受到的電場力的方向。 （2）點(diǎn)電荷的場強(qiáng)：E=kQ/r2 。僅適用于真空中的點(diǎn)電荷

5、（3）勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)：E=U/d 。 4、電場線：描述場強(qiáng)的大小和方向。 場強(qiáng)方向：某點(diǎn)場強(qiáng)方向即該點(diǎn)切線方向； 場強(qiáng)大?。河秒妶鼍€的疏密度表示 比較幾種常見電場的電場線： 正點(diǎn)電荷電場 負(fù)點(diǎn)電荷電場 等量同種電荷電場 等量異種電荷 勻強(qiáng)電場 電場線的方向與電荷所受電場力方向共線，但不一定是電荷的運(yùn)動(dòng)方向。 5、電場力與受力分析結(jié)合 在電場中帶電體還可能受到多種外力，電場力是一種基本形式的力，分析時(shí)一定要遵循受力分析的一般思維程序。 二、高考要點(diǎn)精析 解析：元電荷是指與質(zhì)子帶電量或電子帶電量絕對值相等的電荷量，不是質(zhì)子也不是電子，故A選項(xiàng)錯(cuò)；

6、點(diǎn)電荷是一種理想化模型，實(shí)際帶電體的大小遠(yuǎn)小于帶電體之間的距離時(shí)，帶電體的形狀和大小對于作用力的影響可忽略不計(jì)，這樣的帶電體就可視為點(diǎn)電荷，所以B項(xiàng)不對；摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造了電荷，故C項(xiàng)不對；選項(xiàng)D準(zhǔn)確表述了庫侖定律的適用條件，所以D正確。 答案：D ☆考點(diǎn)精煉 1．下列關(guān)于電荷量的說法哪些是正確的是 （ ） A．物體所帶的電荷量可以為任意實(shí)數(shù) B．物體所帶的電荷量只能是某些值 C．物體帶正電荷1.6×10-9C，這是因?yàn)槭チ?.0 ×1010個(gè)電子 D．物體帶電量的最小值是1.6×10-19C （二）庫侖定律的直接應(yīng)用 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 庫侖定

7、律描述了真空中兩靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力所遵循的規(guī)律，公式F=。點(diǎn)電荷是無大小、無形狀且有電荷量的一個(gè)理想化模型。在實(shí)際問題中，只有當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大的多，以至于帶電體的形狀和大小對相互作用的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，帶電體才可以視為點(diǎn)電荷。 【例2】真空中兩個(gè)相同的帶等量異種電荷的小球A和B（A、B可看成點(diǎn)電荷）分別固定在兩處，兩球間庫侖力是F，用一個(gè)不帶電的小球C，先和A球接觸，再和B球接觸，然后移去C，則A、B 間的庫侖力變?yōu)镕的幾倍？若再使A、B間的距離增大一倍，則它們之間的庫侖力又為多少？ ☆考點(diǎn)精煉 2．電荷量分別為q1 、q2的兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距r時(shí)相互作用力為

8、F，則 （ ） A．如果q1 、q2 恒定，當(dāng)距離變?yōu)閞/2 時(shí)，作用力將變?yōu)?F B．如果其中一個(gè)電荷的電荷量不變，而另一個(gè)電荷的電荷量和它們之間的距離都減半時(shí)，作用力變?yōu)?F C．如果它們的電荷量和距離都加倍，則作用力不變 D．如果它們的電荷都加倍，距離變?yōu)闀r(shí)，作用力變?yōu)?F 第二課時(shí) （三）一條直線上的電荷平衡問題 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 如果三個(gè)點(diǎn)電荷處于一條直線上同時(shí)處于平衡狀態(tài)，則每一個(gè)電荷所受合外力均為零，此時(shí)可以對每個(gè)電荷分別進(jìn)行受力分析，由平衡條件求解。如果其中兩個(gè)電荷是固定的，則只需對第三個(gè)電荷列平衡方程。要注意判斷相鄰電荷的正負(fù)。 【例3】固定的兩個(gè)帶正電

9、的點(diǎn)電荷q1、 q2 ，電荷之比為1：4，相距為d，引入第三個(gè)點(diǎn)電荷q3 ，要使q3 能處于平衡狀態(tài)，對q3 的位置、正負(fù)、電荷量都有何要求？ ☆考點(diǎn)精煉 3．有A、B兩個(gè)帶電小球，電荷分別為+Q和 +9Q，相距0.4m，如果引入第三個(gè)小球C，正好使三個(gè)小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則C小球應(yīng)帶 電，應(yīng)放在離A球多遠(yuǎn)處？且C球所帶電荷量為多少 ？ （四）庫侖定律在力學(xué)問題中的綜合應(yīng)用 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 庫侖定律給出了真空中兩靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力。在歷年高考試題中，常常是與力學(xué)知識聯(lián)系起來考查帶電體的運(yùn)動(dòng)問題。解答這一類題目的關(guān)鍵還是在力學(xué)上，只要在對物體進(jìn)行受力分析時(shí)，注意對帶電體

10、所受的庫侖力分析，再應(yīng)用力學(xué)相關(guān)知識即可求解。必須注意的是：當(dāng)帶電體運(yùn)動(dòng)過程中與其它導(dǎo)體有接觸時(shí)，有可能所帶電量要發(fā)生變化。 ☆考點(diǎn)精煉 4．已知如圖，在光滑絕緣水平面上有三個(gè)質(zhì)量都是m的相同小球，彼此間的距離都是l，A、B電荷量都是+q。給C一個(gè)外力F，使三個(gè)小球保持相對靜止共同加速運(yùn)動(dòng)。求：C球的帶電性和電荷量；外力F的大小。 （五）電場強(qiáng)度的分析與計(jì)算 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 電場強(qiáng)度的計(jì)算有以下幾種方法： （1）定義式：E=F/q適用于任何電場，E與F、q無關(guān)，E的方向規(guī)定為正電荷受到的電場力的方向。 （2）真空中點(diǎn)電荷的場強(qiáng)：E=kQ/r2 。 （

11、3）勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)：E=U/d 。 當(dāng)某一區(qū)域的電場由幾個(gè)電場疊加而產(chǎn)生的時(shí)候，電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個(gè)電場單獨(dú)在該點(diǎn)的場強(qiáng)的矢量和，遵循平行四邊形定則。 （2）電子在點(diǎn)所受的電場力F=qEC=0.8×10-20N。因?yàn)殡娮訋ж?fù)電，所以F方向與EC方向相反。 ☆考點(diǎn)精煉 5．圖中邊長為a的正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷+q、+q、-q，求該三角形中心O點(diǎn)處的場強(qiáng)大小和方向。 第三課時(shí) （六）電場線 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 要牢記以下6種常見的電場的電場線： ①電場線上某點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場強(qiáng)方向，電場線的疏密表示場強(qiáng)的大小。 ②電場線互不相交。

12、 + － a O c 【例6】如圖所示，在等量異種點(diǎn)電荷的電場中，將一個(gè)正的試探電荷由A 點(diǎn)沿直線移到O點(diǎn)，再沿直線由O點(diǎn)移到c點(diǎn)。在該過程中，試探電荷所受的電場力大小和方向如何改變？電場力所做的功又如何改變？ 解：根據(jù)電場線的分布可知：電場力一直減小而方向不變； 從a到O電場力做正功，從O到c電場力不做功。 ☆考點(diǎn)精煉 6．如圖所示是電場中的一條電場線，關(guān)于該電場線，有下列說法，其中正確的是（ ） A．它可能是勻強(qiáng)電場中的電場線，也可能是點(diǎn)電荷周圍的電場線 B．由A到C，場強(qiáng)可能逐漸變大，也可能逐漸變小 C．一正電荷僅在電場力作用下由A向C運(yùn)動(dòng)，其加速度一定變大

13、 D．一負(fù)電荷僅在電場力作用下由A向C運(yùn)動(dòng)，其加速度一定減小 （七）電場中的力學(xué)問題 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 在歷年高考試題中，常常是電場知識與力學(xué)知識聯(lián)系起來考查。解答這一類題目的關(guān)鍵還是在力學(xué)上，只要在對物體進(jìn)行受力分析時(shí)，注意分析帶電體所受的電場力，再應(yīng)用力學(xué)相關(guān)知識即可求解。 ☆考點(diǎn)精煉 7．如圖所示，在勻強(qiáng)電場中，有一質(zhì)量為m，電量為q的小球從A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)軌跡為一直線，該直線與豎直方向的夾角為，那么勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為（ ） A．唯一值， B．最大值， C．最小值， D．最大值， 三、考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練 1．電場強(qiáng)度E的定義式為E=F/q，根據(jù)

14、此式，下列說法中正確的是 （ ） ①此式只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場 ②式中q是放入電場中的點(diǎn)電荷的電荷量，F(xiàn)是該點(diǎn)電荷在電場中某點(diǎn)受到的電場力，E是該點(diǎn)的電場強(qiáng)度 ③式中q是產(chǎn)生電場的點(diǎn)電荷的電荷量，F(xiàn)是放在電場中的點(diǎn)電荷受到的電場力，E是電場強(qiáng)度 ④在庫侖定律的表達(dá)式F=kq1q2/r2中，可以把kq2/r2看作是點(diǎn)電荷q2產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q1處的場強(qiáng)大小，也可以把kq1/r2看作是點(diǎn)電荷q1產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q2處的場強(qiáng)大小 A．只有①② B．只有①③ C．只有②④ D．只有③④ 2．一個(gè)檢驗(yàn)電荷q在電場中某點(diǎn)受到的電場力為F，以及這點(diǎn)的電場強(qiáng)度為E，圖

15、中能正確反映q、E、F三者關(guān)系的是 （ ） 3．如圖所示，一電子沿等量異種電荷的中垂線由A→O→B勻速飛過，電子重力不計(jì)，則電子所受另一個(gè)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 4．如圖所示，帶箭頭的線段表示某一電場中的電場線的分布情況．一帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖中虛線所示．若不考慮其他力，則下列判斷中正確的是 （ ） A．若粒子是從A運(yùn)動(dòng)到B，則粒子帶正電；若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則粒子帶負(fù)電 B．不論粒子是從A運(yùn)

16、動(dòng)到B，還是從B運(yùn)動(dòng)到A，粒子必帶負(fù)電 C．若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則其加速度減小 D．若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則其速度減小 6．在圖所示的豎直向下的勻強(qiáng)電場中，用絕緣的細(xì)線拴住的帶電小球在豎直平面內(nèi)繞懸點(diǎn)O做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是 （ ） ①帶電小球有可能做勻速率圓周運(yùn)動(dòng) ②帶電小球有可能做變速率圓周運(yùn)動(dòng) ③帶電小球通過最高點(diǎn)時(shí)，細(xì)線拉力一定最小④帶電小球通過最低點(diǎn)時(shí)，細(xì)線拉力有可能最小 A．② B．①② C．①②③ D．①②④ 7．質(zhì)量為m的帶正電小球A懸掛在絕緣細(xì)線上，且處在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，當(dāng)小球A靜止時(shí)，細(xì)線與豎直方向成

17、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(yīng)為（ ） A． B． C． D． 12．已經(jīng)證實(shí)，質(zhì)子、中子都是由上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電為，下夸克帶電為，e為電子所帶電量的大小，如果質(zhì)子是由三個(gè)夸克組成的，且各個(gè)夸克之間的距離都為,,試計(jì)算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個(gè)夸克之間的靜電力（庫侖力）。 考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練參考答案 1．C 2．D 3．B 根據(jù)電場線分布和平衡條件判斷． 4．BC 5．C 利用等效場處理． 6．D 7．D 依題意做出帶正電小球A的受力圖，電場力最小時(shí)，電場力方向應(yīng)與絕緣細(xì)線垂直，qE=mgsin30°，從而得出結(jié)論． 8．C 9．1∶16；0