(新課改省份專用)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 第1節(jié) 電場(chǎng)力的性質(zhì)學(xué)案(含解析).doc
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靜電場(chǎng) 新課程標(biāo)準(zhǔn) 核心知識(shí)提煉 1.通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解靜電現(xiàn)象。能用原子結(jié)構(gòu)模型和電荷守恒的觀念分析靜電現(xiàn)象。 2.知道點(diǎn)電荷模型,體會(huì)科學(xué)研究中的物理模型方法。知道兩個(gè)點(diǎn)電荷間相互作用的規(guī)律。體會(huì)庫(kù)侖定律探究過(guò)程中的科學(xué)思想和方法。 3.知道電場(chǎng)是一種物質(zhì)。了解電場(chǎng)強(qiáng)度,體會(huì)用物理量之比定義新物理量的方法。會(huì)用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)。 4.了解生產(chǎn)生活中關(guān)于靜電的利用與防護(hù)的實(shí)例。 5.知道靜電場(chǎng)中的電荷具有電勢(shì)能。了解電勢(shì)能、電勢(shì)的含義。 6.知道勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。 7.能分析帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況,能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。 8.觀察常見電容器,了解電容器的電容,觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。能舉例說(shuō)明電容器的應(yīng)用。 靜電現(xiàn)象 原子結(jié)構(gòu)模型和電荷守恒定律 點(diǎn)電荷 庫(kù)侖定律 靜電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)線 靜電的利用與防護(hù) 電勢(shì)能、電勢(shì) 勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 電容器 電容 實(shí)驗(yàn):觀察電容器的充、放電現(xiàn)象 第1節(jié) 電場(chǎng)力的性質(zhì) 一、靜電現(xiàn)象 電荷守恒定律 1.電荷 (1)兩種電荷:自然界中只存在兩種電荷——正電荷和負(fù)電荷。同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。 (2)元電荷:電荷的多少叫電荷量,通常把e=1.6010-19 C的電荷量叫做元電荷。[注1] 2.電荷守恒定律 (1)內(nèi)容:電荷既不會(huì)創(chuàng)生,也不會(huì)消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;在轉(zhuǎn)移過(guò)程中,電荷的總量保持不變。 (2)起電方式:摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。 (3)帶電實(shí)質(zhì):物體帶電的實(shí)質(zhì)是電子的得失。 二、點(diǎn)電荷及庫(kù)侖定律 1.點(diǎn)電荷:當(dāng)帶電體本身的形狀和大小對(duì)研究的問題影響很小時(shí),可以將帶電體視為點(diǎn)電荷。[注2] 2.庫(kù)侖定律 (1)內(nèi)容:真空中兩個(gè)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正比,與它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。 (2)表達(dá)式:F=k,式中k=9.0109 Nm2/C2,叫做靜電力常量。[注3] (3)適用條件:①真空中;②點(diǎn)電荷。 三、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度及電場(chǎng)線 1.電場(chǎng) 基本性質(zhì):對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用。 2.電場(chǎng)強(qiáng)度 (1)定義式:E=[注4],單位:N/C或V/m。 (2)方向:規(guī)定正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。 (3)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度:E=k,適用于計(jì)算真空中的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。 (4)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。 【注解釋疑】 [注1] 元電荷是最小的電荷單位,不是帶電體,也不是點(diǎn)電荷,任何帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍,說(shuō)明電荷量是不連續(xù)的。 [注2] 點(diǎn)電荷是理想化模型,類似于質(zhì)點(diǎn)。 [注3] 平方反比律,類似于萬(wàn)有引力定律,不能錯(cuò)誤地認(rèn)為:當(dāng)距離r接近于0時(shí),F(xiàn)趨近于無(wú)限大,因?yàn)楫?dāng)r接近0時(shí),兩個(gè)物體不能視為點(diǎn)電荷。 [注4] 比值定義法,電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量,與放入的試探電荷無(wú)關(guān)。 3.電場(chǎng)線 (1)定義:為了形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱及方向,在電場(chǎng)中畫出一些有方向的曲線,曲線上每點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致,曲線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。 電場(chǎng)線不是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡,根據(jù)電場(chǎng)線方向能確定電荷的受力方向和加速度方向,但不能確定電荷的速度方向和運(yùn)動(dòng)軌跡。 (2) (3)六種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線 [深化理解] 1.電荷量和電荷之間的距離都是決定庫(kù)侖力大小的因素。 2.均勻帶電的絕緣球可以視為點(diǎn)電荷,而距離較近的帶電金屬球不能視為點(diǎn)電荷,因?yàn)榻饘偾蛳嗷タ拷鼤r(shí)表面所帶電荷要重新分布。 3.注意電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)表達(dá)式的適用條件,E=適用于一切電場(chǎng),E=k適用于真空中的點(diǎn)電荷,E=適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。 4.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,計(jì)算某點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)選擇合適的方法,利用平行四邊形定則求出電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和,常用方法包括疊加法、對(duì)稱法、補(bǔ)償法、微元法等。 5.在研究帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),不要誤認(rèn)為運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線一定重合,只有在特定的條件下,兩者才重合。 6.三個(gè)自由點(diǎn)電荷,只在彼此間庫(kù)侖力作用下而平衡,則“三點(diǎn)共線、兩同夾異、兩大夾小、近小遠(yuǎn)大”。 [基礎(chǔ)自測(cè)] 一、判斷題 (1)電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)力的性質(zhì),所以電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力成正比。() (2)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向即為正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向。(√) (3)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式E=中,Q就是產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷。(√) (4)在點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,以點(diǎn)電荷為球心的同一球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同。() (5)電場(chǎng)線的方向即為帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向。() (6)英國(guó)物理學(xué)家法拉第最早引入了電場(chǎng)概念,并提出用電場(chǎng)線表示電場(chǎng)。(√) (7)美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)精確測(cè)定了元電荷e的電荷量。(√) 二、選擇題 1.[魯科版選修3-1P8T1]下列現(xiàn)象中,不屬于摩擦起電的有( ) A.將被毛皮摩擦過(guò)的塑料棒靠近碎紙屑,紙屑被吸起 B.在干燥的天氣中脫毛線衣時(shí),會(huì)聽到輕微的噼啪聲 C.用干燥的毛刷刷毛料衣服時(shí),毛刷上吸附有許多細(xì)微的臟物 D.把鋼針沿著磁鐵摩擦幾次,鋼針就能吸引鐵屑 解析:選D 鋼針能吸引鐵屑是因?yàn)楸淮呕?,不是摩擦起電? 2.[教科版選修3-1P15T1]把檢驗(yàn)電荷放入電場(chǎng)中的不同點(diǎn)a、b、c、d,測(cè)得的檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力F與其電荷量q之間的函數(shù)關(guān)系圖像如圖所示,則a、b、c、d四點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小的關(guān)系為( ) A.Ea>Eb>Ec>Ed B.Ea>Eb>Ed>Ec C.Ed>Ea>Eb>Ec D.Ec>Ea>Eb>Ed 解析:選D 由E=知,F(xiàn)q圖像的斜率越大,場(chǎng)強(qiáng)越大,故D正確。 3.[滬科版選修3-1 P15T1]有兩個(gè)半徑為r的金屬球如圖放置,兩球表面間距離為3r。今使兩球帶上等量的異種電荷Q,兩球間庫(kù)侖力的大小為F,那么( ) A.F=k B.F>k C.F<k D.無(wú)法判定 解析:選B 異種電荷相互吸引,電荷間的距離小于5r,故B正確。 4.[人教版選修3-1P15T5改編](多選)某電場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)線如圖所示,a、b是其中一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是( ) A.負(fù)電荷在a點(diǎn)受到的電場(chǎng)力一定小于它在b點(diǎn)受到的電場(chǎng)力 B.a(chǎn)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定沿著a點(diǎn)的電場(chǎng)線向右 C.正電荷在a點(diǎn)受到的電場(chǎng)力一定大于它在b點(diǎn)受到的電場(chǎng)力 D.a(chǎn)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 解析:選BCD 電場(chǎng)線越密,場(chǎng)強(qiáng)越大,電荷受到的電場(chǎng)力越大,與電荷的正、負(fù)無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤,B、C、D正確。 高考對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查,主要集中在電荷之間的庫(kù)侖力及其平衡問題、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加與計(jì)算、電場(chǎng)線的理解與應(yīng)用,通常以選擇題的形式呈現(xiàn),難度一般。 考點(diǎn)一 庫(kù)侖力及其平衡問題[基礎(chǔ)自修類] [題點(diǎn)全練] 1.[電荷分配原理] 兩個(gè)分別帶有電荷量-Q和+5Q的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷),固定在相距為r的兩處,它們間庫(kù)侖力的大小為F,兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)椋瑒t兩球間庫(kù)侖力的大小為( ) A. B. C. D. 解析:選D 兩球相距r時(shí),根據(jù)庫(kù)侖定律得F=k,兩球接觸后,帶電荷量均為2Q,則F′=k,由以上兩式可解得F′=,D正確。 2.[庫(kù)侖定律及矢量合成] (2018全國(guó)卷Ⅰ)如圖,三個(gè)固定的帶電小球a、b和c,相互間的距離分別為ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平行于a、b的連線。設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對(duì)值為k,則( ) A.a(chǎn)、b的電荷同號(hào),k= B.a(chǎn)、b的電荷異號(hào),k= C.a(chǎn)、b的電荷同號(hào),k= D.a(chǎn)、b的電荷異號(hào),k= 解析:選D 由于小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平行于a、b的連線,根據(jù)受力分析知,a、b的電荷異號(hào)。 根據(jù)庫(kù)侖定律,a對(duì)c的庫(kù)侖力為Fa=k0 ① b對(duì)c的庫(kù)侖力為Fb=k0 ② 設(shè)合力向左,如圖所示,根據(jù)相似三角形,得= ③ 聯(lián)立①②③式得 k===。 3.[庫(kù)侖力作用下的平衡問題] 如圖,絕緣光滑圓環(huán)豎直放置,a、b、c為三個(gè)套在圓環(huán)上可自由滑動(dòng)的空心帶電小球,已知小球c位于圓環(huán)最高點(diǎn),ac連線與豎直方向成60角,bc連線與豎直方向成30角,三個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是( ) A.a(chǎn)、b、c小球帶同種電荷 B.a(chǎn)、b小球帶異種電荷,b、c小球帶同種電荷 C.a(chǎn)、b小球電荷量之比為 D.a(chǎn)、b小球電荷量之比為 解析:選D 對(duì)c小球受力分析可得,a、b小球必須帶同種電荷c小球才能平衡。對(duì)b小球受力分析可得,b、c小球帶異種電荷b小球才能平衡,故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)c小球受力分析,將力正交分解后可得:ksin 60=ksin 30,又rac∶rbc=1∶,解得:qa∶qb=∶9。故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 4.[三個(gè)自由電荷的平衡問題] 如圖所示,已知兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、Q2的電荷量分別為+1 C和+4 C,在水平面上能自由移動(dòng),它們之間的距離d=3 m,現(xiàn)引入點(diǎn)電荷Q3,試求:當(dāng)Q3滿足什么條件,并把它放在何處時(shí)才能使整個(gè)系統(tǒng)處于平衡? 解析:由于Q1、Q2電性相同,合電場(chǎng)強(qiáng)度為零處必在兩點(diǎn)電荷連線中間某處,Q3帶負(fù)電。 再根據(jù)=,得= =, 即點(diǎn)電荷Q3離電荷量較小的電荷Q1較近, 又因r1+r2=d,d=3 m,所以Q3到Q1距離r1=1 m。 根據(jù)=得:Q3= C。 答案:Q3為負(fù)電荷,電荷量為 C,且放在Q1Q2中間離Q1為1 m處 [名師微點(diǎn)] 1.應(yīng)用庫(kù)侖定律的三條提醒 (1)作用力的方向判斷根據(jù):同性相斥,異性相吸,作用力的方向沿兩電荷連線方向。 (2)兩個(gè)點(diǎn)電荷間相互作用的庫(kù)侖力滿足牛頓第三定律,大小相等、方向相反。 (3)庫(kù)侖力存在極大值,在兩帶電體的間距及電荷量之和一定的條件下,當(dāng)q1=q2時(shí),F(xiàn)最大。 2.三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問題 考點(diǎn)二 電場(chǎng)線的理解與應(yīng)用[基礎(chǔ)自修類] [題點(diǎn)全練] 1.[根據(jù)電場(chǎng)線判斷電荷的特點(diǎn)] 兩點(diǎn)電荷Q1、Q2產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖所示。根據(jù)電場(chǎng)線的分布情況,下列判斷正確的是( ) A.Q1的電荷量小于Q2的電荷量 B.Q1的電荷量大于Q2的電荷量 C.Q1、Q2一定均為正電荷 D.Q1、Q2一定均為負(fù)電荷 解析:選A 由電場(chǎng)線的分布情況可知,Q1的電荷量小于Q2的電荷量,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)殡妶?chǎng)線沒有標(biāo)出方向,不能斷定電荷的正負(fù),故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.[根據(jù)電場(chǎng)線和等勢(shì)面判斷電場(chǎng)的性質(zhì)] 如圖所示,實(shí)線表示某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線,虛線表示該電場(chǎng)的等勢(shì)面。下列判斷正確的是( ) A.1、2兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等 B.1、3兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等 C.1、2兩點(diǎn)的電勢(shì)相等 D.2、3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等 解析:選D 根據(jù)電場(chǎng)線越密集,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,有E1>E2=E3,故A、B錯(cuò)誤。沿著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)逐漸降低,同一等勢(shì)面電勢(shì)相等,故φ1>φ2=φ3,C錯(cuò)誤,D正確。 3.[根據(jù)電場(chǎng)線和運(yùn)動(dòng)軌跡分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)] (2018天津高考)如圖所示,實(shí)線表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(方向未標(biāo)出),虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)分別為φM、φN,粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM、aN,速度大小分別為vM、vN,電勢(shì)能分別為EpM、EpN。下列判斷正確的是( ) A.vM<vN,aM<aN B.vM<vN,φM<φN C.φM<φN,EpM<EpN D.a(chǎn)M<aN,EpM<EpN 解析:選D 電場(chǎng)線密的地方場(chǎng)強(qiáng)大,粒子受到的電場(chǎng)力大,所以aM- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
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