人教版高中物理选修31电场的性质Word文件下载.docx
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10.实验:
用描迹法画出电场中平面上的等势线Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
带电粒子在匀强电场中运动的计算,只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况
命题取向
本章内容在高考中主要考查电场的描述及性质,带电粒子在电场中的运动,平行板电容器等.近几年高考中对本章知识的考查命题频率较高,且集中在电场力做功与电势能变化、带电粒子在电场中的运动这两个知识点上,尤其在与力学知识的结合中巧妙地把电场概念、牛顿定律和功能原理等联系命题,对考生能力有较好的测试作用.另外平行板电容器也是一个命题频率较高的知识点,且常以小综合题型出现,试题题型全面,一般以选择、填空形式出现,计算题常常与力学和磁场等内容以综合题的形式出现.从往年的高考统计来看,本部分知识约占试卷题量的百分之十几.
这部分内容在今后的高考题中仍是重点,命题趋于综合能力考查,且结合力学的平衡知识、运动学、牛顿运动定律、功和能及交变电流等构成综合试题,来考查分析问题能力、综合能力、用数学方法解决物理问题的能力.
备考方略
对本章的复习应着重抓好以下几个方面:
1.重视基本概念的理解.科学知识是科学素质的重要组成部分,即便是能力立意十分突出的试题,也绝不会脱离基本的知识\,概念.
2.重视物理学的科学研究方法.本章的物理学科研究方法主要有理想化模型\,比值法定义以及类比.
3.重视知识与实际相结合的出题点.如带电粒子在电场中的加速和偏转,以及电容器的一些知识在实际生产\,生活中的应用(传感器).
4.重视电场与其他物理知识的联系.
第一课时电场力的性质的描述
第一关:
基础关展望高考
基础知识
一、电荷
知识讲解
(1)两种电荷:
自然界中存在着两种电荷,它们分别为正电荷和负电荷.用毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷.
同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引.
(2)元电荷:
电子所带电荷量e=1.60×
10-9C,实验表明:
所有带电体的电荷量都是e或是e的整数倍,因此电荷量e=1.60×
10-19C称为元电荷.
(3)点电荷:
如果带电体间的距离比它们的大小大得多,以致带电体的大小、形状及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可忽略不计,这样的带电体可以看成点电荷.点电荷是理想化的物理模型,实际不存在.
说明:
(1)电荷的多少叫做电荷量,用Q(或q)表示.在国际单位制中,电荷量的单位是库仑,简称库,用符号C表示.通常,正电荷量用正数表示,负电荷量用负数表示.
(2)验电器是一种最简单的检验物体是否带电,并能粗略判断所带电荷量多少的仪器.
活学活用
1.下列关于点电荷的说法正确的是()
A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷
B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷
C.由公式可以知,r→0时,F→∞
D.当两个带电体的大小远小于它们间的距离时,可将这两个带电体看成点电荷
二、库仑定律
真空中两个点电荷间相互作用的力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.即
k为静电力常量,k=9.0×
109N·
m2/C2.
(1)库仑定律适用于真空中点电荷之间的相互作用,点电荷在空气中的相互作用也可以应用该定律.
①对于两个均匀带电绝缘球体,可以将其视为电荷集中于球心的点电荷,r为两球心之间的距离.
②对于两个带电金属球,要考虑金属表面电荷的重新分布.
③库仑力在r=10-15~10-11m的范围内均有效,所以根据公式不要推出错误的结论:
当r→0时,F→∞,其实,在这样的条件下,两个带电体也已经不能再看做点电荷.
(2)可采用两种方法计算:
①采用绝对值计算.库仑力的方向由题意判断得出.
②Q1、Q2带符号计算.库仑力F的正、负符号不表示方向,只表示两点电荷之间的引力或斥力.
(3)当多个点电荷同时存在时,任意两个点电荷间的作用仍然遵循库仑定律,任一点电荷同时受到多个库仑力的作用,可利用力的合成或者平行四边形定则求合力.
2.半径为R的两个较大的金属球,带电均为同种电荷q,放在绝缘的桌面上,两球间的距离为2R,若两球间的作用力为F1,,则下列说法正确的是()
A.F1>
F2B.F1<
F2C.F1=F2D.无法确定
三、电场强度
1.定义:
放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度.
2.对电场强度的理解
(1)电场强度E是矢量,规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向即为该点的电场强度方向.
(2)场强三个表达式的比较
定义式
决定式
关系式
表达式
E=F/q
E=kQ/r2
E=U/d
适用范围
任何电场E的大小及方向,与检验电荷的电荷量大小及存在与否无关
真空中的点电荷Q:
场源电荷电荷量
r:
研究点到场源电荷的距离
匀强电场
U:
电场中两点的电势差
d:
两点沿电场线方向的距离
附注
检验电荷q:
带电荷量很小的电荷,放入场源电荷电场后,不影响原电场的分布
(3)电场的叠加:
若空间中几个电场同时存在,它们的场就互相叠加,形成电场.这时某点的场强等于它们单独存在时在该点产生场强的矢量和.
3.关于电场强度,下列说法正确的是()
A.以点电荷为球心,r为半径的球面上,各点的场强相同
B.正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大
C.在电场中某点放入试探电荷q,该点的电场强度为,取走q后,该点的场强不为零
D.电荷所受到的电场力很大,即该点的电场强度很大
四、电场线
(1)概念:
电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向.
(2)特点:
①电场线或是从正电荷出发终止于负电荷(或无限远),或是从无限远出发终止于负电荷.
②电场中每点的场强方向是唯一的,因此在电场中无电荷的地方任意两条电场线都不会相交.
③电场线不同于电荷的运动轨迹.电场线反映的是电场中各点的力的性质方面的情况,力的情况,和电荷的运动轨迹是两回事.
④电场线的疏密表示电场的强弱,即表示电场强度的大小.
(1)电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而假想的线.
(2)电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹.
4.下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线的关系的说法正确的是()
A.带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合
B.带电粒子只在电场力的作用下,由静止开始运动,其运动轨迹一定与电场线重合
C.带电粒子在电场中的运动轨迹可能与电场线重合
D.电场线上某点的切线方向与该处的电荷的受力方向相同
第二关:
技法关解读高考
解题技法
一、库仑定律的应用
技法讲解
应用库仑定律解题时,首先,应注意库仑定律的适用条件.公式仅适用于真空中的两个点电荷间的相互作用.在理解库仑定律时,常有人根据公式F=kQ1Q2/r2,设想当r→0时,得出库仑力F→∞结论.从数学的角度分析这是必然的结论;
但从物理学的角度分析,这一结论是错误的.错误的原因是,当r→0时,两电荷已失去了为点电荷的前提条件,何况电荷都有一定大小,根本不会出现r=0的情况.也就是说,在r→0时,电荷已不能再看成是点电荷,所以违背了库仑定律的适用条件,不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力.其次,应注意将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向二者分别进行,即应用公式计算库仑力大小时,不必将表示电荷Q1、Q2的带电性质的符号代入公式中,只将其电荷量绝对值代入公式中,从而计算出力的大小;
库仑力的方向再依据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引加以判别.这样分别加以处理的方法,可以避免将表示带电性质的符号代入公式中一起运算,根据运算结果是正、负号再判定而带来的麻烦.
典例剖析
例1两个电荷量分别为Q和4Q的负电荷a、b,在真空中相距为l,如果引入另一点电荷c,正好能使这三个电荷都处于静止状态,试确定电荷c的位置、电性及它的电荷量.
二、割补法
库仑定律公式适用于两点电荷或两均匀绝缘带电球体的相互作用力,但有些时候题中给出的并不满足以上两种情况,这时应用“割”或“补”的办法来满足上述情况,但“割”或“补”上去的部分也必须很容易来解,这样再求两力的和或差就比较容易了,这就是物理学中的“割补法”.
例2如图所示,用金属丝AB弯成半径r=1m的圆弧,但在A、B之间留出宽度为d=2cm、相对来说很小的间隙.将电荷量Q=3.13×
10-9C的正电荷均匀分布于金属丝上,求圆心O处的电场强度.
三、带电体在电场中的平衡问题
这里说的“平衡”是指带电体加速度为零的静止或匀速直线运动状态,仍属“静力学”范畴,只是带电体受的外力中多一项电场力而已(电场力与重力、弹力、摩擦力一样,是一种性质力,受力分析时不能漏掉),解题的一般思维程序为:
1.确定研究对象,如果相互作用的有几个物体时,要依据题意,适当选择“整体法”或“隔离法”灵活求解,一般是“先整体后隔离”;
2.将研究对象隔离开来,分析其所受的全部外力,顺序是先电场力后接触力,其中的电场力要根据电荷的正、负及电场的方向来判定;
3.列平衡方程(F合=0或Fx=0,Fy=0)或用平衡条件推论分析.
例3如图所示,上、下两带电小球的质量均为m,所带电荷量分别为q和-q,两球间用绝缘细线连接,上球又用绝缘细线悬挂在天花板上.在两球所在空间有方向向左的匀强电场,电场强度E,平衡时细线都被拉紧.
(1)平衡时的可能位置是图中的哪一个()
(2)两根绝缘线张力大小为()
A.T1=2mg,T2=B.T1>2mg,T2>
C.T1<2mg,T2<D.T1=2mg,T2<
第三关:
训练关笑对高考
随堂训练
1.关于电场线的以下说法,正确的是()
A.电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同
B.沿电场线方向,电场强度越来越小
C.电场线越密的地方同一检验电荷受的电场力越大
D.顺着电场线移动电荷,电荷受到的电场力大小一定不变
2.电场因为看不见,摸不着,所以同学们对电场的理解不清楚,下面关于电场的叙述中不正确的是()
A.当电荷Q1、Q2间的距离Y0时,由公式
可知,两电荷间的相互作用力F→∞
B.由公式可知,电场中某确定点的电场强度大小与放在该点的检验电荷的电量成反比
C.电场中某确定点电场强度的方向,就是置于该点的电荷所受电场力的方向
D.电场线是电场中实际存在的线
3.如图所示,在等量正点电荷连线中垂线上取A、B、C、D四点,B、D两点关于O点对称,则下列关于各点场强大小关系的说法中正确的是()
4.如图所示,某区域电场线左右对称分布,M、N为对称线上的两点.下列说法正确的是()
A.M点电势一定高于N点电势
B.M点场强一定大于N点场强
C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
D.将电子从M点移动到N点,电场力做正功
5.如图所示,A\,B两个带异种电荷的小球分别被两根绝缘细线系在木盒内的一竖直线上,静止时木盒对地面的压力为FN,细线对B的拉力为F.若将系B的细线断开,下列说法中正确的是()
A.刚断开时木盒对地的压力等于FN
B.刚断
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