2013年高中物理得分宝典系列 12专题三 第1章 静电场

2013年高中物理得分宝典系列 12专题三 第1章 静电场内容摘要：

1、概述本专题是命题的热点之一，电场 要求知识点有库仑定律、电场强度、点电荷的电场、电势差、带电粒子在匀强电场中的运动。 考查的重点是：静电场的基本知识、带电粒子在电场中运动、力电综合。 电场强度、电势差是近几年高考中频繁考查的知识点。 电场力、电势能与力学中的运动、平衡以及能量相结合的题目在近几年的高考中不断以各种形式出现。 对电场基本知识的考查多以选择题形式进行，对于带电粒子在电场中的运动以及力电相结合的综合试题多以计算题的形式进行考查。 预测库仑力与其他力相结合的平衡问题，带电粒子在匀强电场中所做的匀变速直线运动、类平抛运动，力电综合中与能量相关的问题、与生产生活、工农业生产等紧密联系的问题，考查的可 2、能性较大。 知识梳理知识点一 电荷及其守恒定律 库仑定律 电场强度考纲解读考纲内容 要求 名师解读、电荷守恒、静电现象的解释、点电荷、静电场 库仑定律、电场强度、点电荷的场强 1. 本节知识在高考中的考查点是电场线模型以及库仑力的计算。 经常把库仑定律、电场强度、电势的高低判断综合在一起考查，库仑力的计算主要涉及电荷的中和与均分，以及间距的变化。 2. 库仑力与其他力相结合的平衡问题是难点。 3. 单独考查的题型一般为选择题，综合其它知识考查的一般为计算题，难度中等。 基础巩固1自然界中存在两种电荷：正电荷和负电荷，电荷间的作用规律是：同种电荷相互 ，异种电荷相互。 2电荷既不会创生，也不会 ，只能从一 3、个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的 不变，这个结论叫电荷守恒定律。 在同一隔离系统中正、负电量代数和。 3电量为 0电荷叫 电荷，也叫基本电荷。 自然界中的物体所带电量都是上述电荷电量的 倍。 4库仑定律的适用条件：真空中的点电荷（带电体的线度 电荷间的距离电体的形状和大小对相互作用力的影响 时，可看作是点电荷）。 5在理解电场强度的定义式 E=F/q 时应注意到以下几点：（1）在电场中的不同点，同一电荷受到的电场力不同，说明在电场中不同点处的电场 不同。 （2）不同的电荷放在电场中的同一点受到的电场力不同，但对电场中的某一点来讲 E 却是 值，这一比值与放入 4、的电荷无关，完全决定于电场本身。 （3）电场中每一点都有一个属于自己的比值 F/q，此外，电场强度是 量，它的方向跟放在该点的正电荷所受电场力方向。 （4）E=F/ q 适用于任何电场。 （5）电场强度的叠加遵循 运算法则。 自我校对：1排斥；吸引 2消灭；总量；不变 3元；整数； 4远小于；可忽略不计； 5强弱；定；矢；相同.；、丝线、泡沫小球、铝箔、感应起电机等。 重点突破一、直击考点考点一 库仑定律本考点单独的命题几率很低，一般借助具体问题通过选择题、计算题的形式来考查对。 真空中两个点电荷之间的作用力大小与它们的带电量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，方向沿着连线方向。 公式：库仑力（静电力） 5、的大小：F=Q2/中静电力常量 k=9109N/C。 方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。 两个带电体之间的库仑力是一对作用力和反作用力。 【例 1】两个分别带有电荷量Q 和3Q 的相同金属小球（均可视为点电荷） ，固定在相距为 的两处，它们间库仑力的大小为 F。 两小球相互接触后将其固定距离变为 ，r 2 ） A B C D12 电场强度本考点一般结合电场问题通过选择题和计算题的形式来考查电场强度。 电场强度 的大小，方向是由电场本身决定的，是客观存在的，与放不放检验电荷，和电量的多少均无关，既不能认为 与 成正比，也不能认为反比。 电场强度是描述电场力性质的物理量，电场强度的三个性质 6、：唯一性、矢加性。 相关问题解题时用到累积法、补偿法、转换法。 （求解感应电荷产生的电场在导体内部的场强）【例 2】如图 3示，两等量异号的点电荷相距为 2a。 M 与两点电荷共线，N 位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到 M 和 N 的距离都为 L，且 La。 略去 （n2）项的贡献，则两点电荷的合电场在 M 和 N 点的强度（ ）A大小之比为 2，方向相反B大小之比为 1，方向相反C大小均与 a 成正比，方向相同D大小均与 L 的平方成反比，方向相互垂直【点评】电场强度是矢量，点电荷的电场本考点单独的命题几率很低，一般借助具体问题通过选择题、计算题的形式来考查对点电荷的电场的理解。 点电 7、荷场强的计算式 ，要区别场强的定义式 与点电荷场强的计算式 前者适用于任何电场，后者只适用于真空（或空气）中点电荷形成的电场。 【例 3】如图 3示，实线是一组未标明方向的由点电荷 Q 产生的电场线，若带电粒子 q（| Q| |q|） ，由 a 运动到 b，电场力做正功。 已知在 a、b 两点粒子所受电场力大小分别为 b，则下列判断正确的是（ ） 为正电荷，则 q 带正电，F aF 为正电荷，则 q 带正电，F aF 为负电荷，则 q 带正电，F aF 为负电荷，则 q 带正电，F aF 电场力的综合应用本考点对电场基本知识的考查多以选择题形式进行，对于带电粒子在电场中的运动以及力电相结合的综合试 8、题多以计算题的形式进行考查。 解决电场力的综合应用问题一般的解题步骤是：（1）明确研究对象，并对其进行受力分析，分析电场力时注意带电种类不同的带电体所受的电场力的方向不同；（2）利用物理规律列出相应的方程进行求解。 【例 4】如图 3示，用绝缘细绳悬起的均匀带电小球 A 质量为 电量为 Q=410 7 C。 将另一个均匀带电小球 B 靠近 A，当两个带电小球在同一高度相距 r=30，绳与竖直方向成 =45角，则B 球受到的库仑力为 N；B 球带电量是 C。 （已知静电力常量为 k0 9N2，重力加速度 g10m/s 2）【解析】以小球 A 为研究对象，受到三个力的作用，由平衡条件可得小球 A 受小球B 9、 的库仑力为：F Am m 0 3 10N0 2 N，由牛顿第三定律可得，B 球受到 A 球的库仑力大小为：F BF A0 2 N；由库仑定律得：F Bk ，代入数2 的带电量为：q 510 7 C。 【答案】210 2 ；510 7 图 3【点评】带电体的平衡是指带电体的加速度为零，即带电体处于静止状态或匀速直线运动状态，这类问题属于“静力学”问题，在分析带电体的受力时要加上电场力。 二、走出误区误区一 不能正确理解物理规律应用物理公式要注意其适用范围，有的同学死记硬背某一定律或某一公式，但他们并未真正理解其适用条件和范围，而是在实际应用中照搬照套公式，造成错解。 【例 1】两个直径为 r 的带电 10、球，当它们相距 100r 时的作用力为 F，当它们相距为 r 时作用力为（ ）A. B. C. D. 以上结论都不对 2】在边长为 30正三角形的两个顶点 A，B 上各放一个带电小球，其中 10 2=410 它们在三角形另一顶点 C 处所产生的电场强度。 错解：C 点的电场强度为 2 各自产生的场强之和，由点电荷的场强公式，Q1/r=4105N/Q2/r= - 4105N/CE=E 1+图 3：错解原因是不知道电场强度是矢量，场强公式得： Q1/r=4105N/Q2/r=4105N/的场强为 2 的矢量和，由图 3知，E，E 1，E 2 组成一个等边三角形，大小相同，E 2= 4105（N/C） 11、方向与 平行。 误区二 不能严密地进行推理理科有个重要特点就是逻辑性强，推理不严密，势必造成结论的错误。 【例 3】两个半径均为 R 的金属球，分别带电 q 和球心相距 r=3R 放置时，两球的相互作用力为 F，若将两球接触后放回原来的位置，则两球之间的相互作用力大小为（ ）AF B等于 F/3 C大于 F/3 D小于 F/3误区三 综合运用能力差与其它科目一样，部分同学在解答基础题目时轻松应对，但当碰到一些需利用综合知识解决问题时无从下手，或只懂从某一知识点进行解答，造成错解。 【例 4】如图 3示，两个质量均为 m 的完全相同的金属球壳 a 与 b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支 12、座上，两球心间的距离为 l，是球半径的 3 倍。 若使它们带上等量异种电荷，并使其电量的绝对值均为 Q，那么，a、b 两球之间的万有引力F 引 和库仑力 F 库 分别为（ ） 库引 ，B. 22引 ，C. 22引 ，D. 22库引 ，正解：万有引力定律和库仑定律的适用条件理解不深刻，产生了上述两种典型错解，因库仑定律只适用于可看作点电荷的带电体，而本题中由于 a，b 两球所带的是异种电荷会相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布比较密集，又因两球心间的距离 l 只有其半径 r 的 3 倍，不满足 lr 的要求，故不能将两带电球壳看成点电荷，所以不能应用库仑定律。 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离 l 只有其半径 r 的3 倍，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作质量集中于球心的质点。 因此，可以应用万有引力定律。 综上所述，对于 a，b。