步步高2016年高考物理人教版一轮复习《第六章 静电场》第1课时

步步高2016年高考物理人教版一轮复习《第六章 静电场》第1课时内容摘要：

1、考点内容 要求 说明 考纲解读物质的电结构、电荷守恒静电现象的解释 点电荷 库仑定律 静电场 电场强度、点电荷的场强电场线 电势能、电势 电势差 匀强电场中电势差与电场强度的关系带电粒子在匀强电场中的运动示波管 常用的电容器 电容器的电压、电荷量和电容的关系带电粒子在匀强电场中运动的计算，利用电场线和等势面确定场强的大小和方向，判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等3带电体在匀强电场中的平衡问题及其他变速运动的动力学问题4对平行板电容器电容决定因素的理解，解决两类有关动态变化的问题5分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题6示波管、 课时库仑定律电场力的性质考纲解读 算在电场力作用下 2、的电荷的平衡及运动问题考点一库仑定律的理解及应用1表达式：Fk ，适用条件是真空中两静止点电荷之间相互作用的静电力衡问题应注意：(1)明确库仑定律的适用条件；(2)知道完全相同的带电小球接触时电荷量的分配规律；(3)进行受力分析，灵活应用平衡条件3三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反(2)规律：“三点共线”三个点电荷分布在同一条直线上； “两同夹异”正、负电荷相互间隔；“两大夹小”中间电荷的电荷量最小；“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷例 1 在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球 A 3、、B、C 位于等边三角形的三个顶点上，小球 D 位于三角形的中心，如图 1 所示 现让小球 A、B、C 带等量的正电荷 Q，让小球 D 带负电荷 q，使四个小球均处于静止状态，则 Q 与 q 的比值为()图 1A. B. C 3 3 3解析 设等边三角形的边长为 a，由几何知 识可知， a0 a，以 B 为研究对象，3由平衡条件可知， 02 ，解得： ，D 正确q 3答案对库仑定律的理解使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上3Q 和5Q 的电荷后，将它们固定在相距为 a 的两点，它们之间库仑力的大小为 将它们固定在相距为 2a 的两点，它们之间库仑力的大小为 1 与 比为( )A2 4、1 B41 C16 1 D601答案个完全相同的金属小球相互接触并分开后，所带 的电荷量均变为Q，距离变为原来的两倍，根据库仑定律可知 选项 D 正确2库仑力作用下的动力学问题 如图 2 所示，竖直平面内有一圆形光滑绝缘细管，细管截面半径远小于半径 R，在中心处固定一电荷量为Q 的点电荷一质量为 m、电荷量为q 的带电小球在圆形绝缘细管中做圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力，求当小球运动到最低点时对管壁的作用力是多大。 图 2答案6设小球在最高点时的速度 为 据牛 顿第二定律m 壁 对小球的作用力为 F，根据牛顿第二定律有 Fm 机械能守恒，则 2R 1 122由式得 F66处理库 5、仑力作用下电荷平衡问题的方法(1)恰当选取研究对象，用 “隔离法”或“整体法”进行受力分析，注意比力学中多了一个库仑力(2)列平衡方程，注意电荷间的库仑力与电荷间的距离有关考点二电场强度的理解1场强公式的比较三个公式电场的叠加(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电 荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和(2)运算法则：平行四边形定则例 2 (2014福建20) 如图 3 所示，真空中 面直角坐标系上的 点构成等边三角形，边长 L2.0 m 若将电荷量均为 q0 6 C 的两点电荷分别固定在 A、B 点，已知静电力常量 k0 9 N2，求：图 3(1)两点电荷间的库仑力大小；(2) 6、C 点的电场强度的大小和方向解析(1)根据库仑定律， A、B 两点电荷间的库仑力大小为Fk 0 3 N(2)A、B 两点电荷在 C 点产生的场强大小相等，均 为E1k 两点 电荷形成的 电场在 C 点的合场强大小为E2E 10由式并代入数据得 E0 3 N/ 的方向沿 y 轴正方向答案(1)0 3 N(2)0 3 N/C方向沿 y 轴正方向变式题组3电场强度的叠加如图 4 所示，在水平向右、大小为 E 的匀强电场中，在 O 点固定一电荷量为 Q 的正电荷，A、B、 C、D 为以 O 为圆心、半径为 r 的同一圆周上的四点，B、C 连线与电场线垂直则 ()图 4AA 点的场强大小为 点的场强大小 7、为 E 点的场强大小不可能为 0DA、C 两点的场强相同答案两等量点电荷电场分布特点 如图 5 所示，两个带等量负电荷的小球 A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑的绝缘水平面上，P、N 是小球 A、B 连线的水平中垂线上的两点，且(可视为质点) 由 P 点静止释放，在小球 点运动的过程中，下列关于小球 C 的说法可能正确的是 ()图 5A速度先增大，再减小B速度一直增大C加速度先增大再减小，过 O 点后，加速度先减小再增大D加速度先减小，再增大答案 中垂线上，从无穷远处到 O 点，电场强度先变大后变小，到 O 点变为零，故正电荷所受库仑力沿连线的中垂线运动时，电荷的加速度先 变大后变小，速度不 8、断增大，在O 点加速度变为零，速度达到最大；由 O 点到无穷远处时，速度变化情况与另一侧速度的变化情况具有对称性如果 P、N 相距很近，加速度则先减小，再增大等量同种和异种点电荷的电场线的比较比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷电场线分布图连线中点 点场强最小，指向负电荷一方为零连线上的场强大小(从左到右) 沿连线 先变 小，再变大 沿连线 先变 小，再变大沿中垂线由O 点向外场强大小O 点最大，向外逐渐减小 O 点最小，向外先变大后变小关于 O 点对称的 A 与 A、B 与 B 的场强等大同向 等大反向考点三电场线和运动轨迹问题1电场线与运动轨迹的关系根据电场线的定义，一般情况下，带电粒 9、子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下 3 个条件时，两者才会重合：(1)电场线为直线；(2)电荷的初速度为零，或速度方向与电场线平行；(3)电荷仅受电场力或所受其他力的合力的方向与电场线平行2解题思路(1)根据带电粒子的弯曲方向，判断出受力情况；(2)把电场线 方向、受力方向与电性相联系；(3) 把电场线疏密和受力大小、加速度大小相联系，有 时还要与等 势面联系在一起例 3 P、Q 两电荷的电场线分布如图 6 所示，a、b、c、 d 为电场中的四点，c 、d 关于线的中垂线对称一个离子从 a 运动到 b(不计重力 )，轨迹如图所示，则下列判断正确的是()图 6AP 带负电Bc 10、、 d 两点的电场强度相同C离子在运动过程中受到 P 的吸引力D离子从 a 到 b，电场力做正功解析 由电场线的方向可知选项 A 错误；c、 d 两点场强大小相同，但方向不同，选项 B 错误；离子所受电场力的方向应该指向曲线的凹侧，故可以判断出离子在运动过程中受到 P 电荷的吸引力，选项 C 正确；离子从 a 到 b，电场力做负功，选项 D 错误答案电场方向和运动轨迹的关系 一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线 a 运动到 c，已知质点的速率是递减的关于 b 点电场强度 E 的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在 b 点的切线)( )答案因为质点做减速运动，故其所受电场力 F 的方向与 11、 v 的方向的夹角为钝角，又因 为质点带负电荷，其所受电场力 F 与电场强度 E 方向相反，故只有选项 D 正确6电场线和运动轨迹的分析 图 7 中实线是一簇未标明方向的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b 是轨迹上的两点若带电粒子在运动过程中只受电场力的作用，根据此图可做出正确判断的是()图 7A带电粒子所带电荷的符号B场强的方向C带电粒子在 a、b 两点的受力方向D带电粒子在 a、b 两点的加速度何处较大答案由轨迹的弯曲情况，可知电场力应沿电场线向左，但因不知电场线的方向，故带电粒子所带电荷的符号不能确定由 电场线的疏密程度知 a 点 场强大于 b 点场强， 带电粒 12、子在 而在 a 点时加速度较大， 综上所述 C、D 正确电场线与轨迹问题判断方法(1)“运动与力两线法”画出“速度线”( 运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从两者的夹角情况来分析曲线运动的情况(2)“三不知时要假设”电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知， 则要用“假设法”分别讨论各种情况考点四带电体的力电综合问题1解答力电综合问题的一般思路2运动情况反映受力情况(1)物体静止(保持 )：F 合 0.(2)做直线运动匀速直线运动：F 合 0.变速直线运动：F 合 0，且 F 合 与速 13、度方向总是一致(3)做曲线运动：F 合 0，F 合 与速度方向不在一条直线上，且总指向运动轨迹曲线凹的一侧(4)F 合 与 v 的夹角为 ，加速运 动：0 90；减速运动；90 180.(5)匀变速运动：F 合 恒量例 4 如图 8 所示，绝缘光滑水平轨道 B 端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道 滑连接，圆弧的半径 Rm在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度 E0 4 N/m带电体(可视为质点) 放在水平轨道上与 B 端距离 x1.0 m 的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的 C 端时，速度恰好为零已知带电体所带电荷量 q0 5 C，求：图 8(1)带电体运动到圆弧形轨道的 B 端时对圆弧轨道的压力；(2)带电体沿圆弧形轨道从 B 端运动到 C 端的过程中，摩擦力所做的功解析(1)设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为 qEa 8.0 m/s 2 端的速度大小为 v 24.0 m/ 端时受轨道的支持力为 据牛顿第二定律有FN。