2023届高考物理第一轮复习电场教案电场高中物理.docx

翰林汇翰林汇翰林汇翰林汇课 题： 电场 类型：复习课 目的要求：理解和灵活运用电场的有关概念,掌握电场力做功与电势能的变化、带电粒子在电场中的运动等综合题的解题方法,培养空间想像能力与综合分析能力 重点难点： 教 具： 过程及内容： 第1课 电场力的性质 知识简析 一、电荷、电荷守恒定律 1、两种电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。 2、元电荷：一个元电荷的电量为1．6×10－19C，是一个电子所带的电量。 说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。 3、起电：使物体带电叫起电，使物体带电的方式有三种①摩擦起电，②接触起电，③感应起电。 4、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一局部转移到另一局部，系统的电荷总数是不变的． 注意：电荷的变化是电子的转移引起的；完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分。 二、库仑定律 1． 内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，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。 2． 公式：F=kQ1Q2／r2 k＝9．0×109N·m2／C2 3．适用条件：〔1〕真空中； 〔2〕点电荷． 点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就可以把带电体视为点电荷．〔这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r〕。点电荷很相似于我们力学中的质点． 注意：①两电荷之间的作用力是相互的，遵守牛顿第三定律 ②使用库仑定律计算时，电量用绝对值代入，作用力的方向根据“同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引〞的规律定性判定。 【例1】在光滑水平面上，有两个带相同电性的点电荷，质量m1＝2m2，电量q1=2q2，当它们从静止开始运动，m1的速度为v时，m2的速度为 ；m1的加速度为a时，m2的加速度为 ，当q1、q2相距为r时，m1的加速度为a，那么当相距2r时，m1的加速度为多少？ 解析：由动量守恒知，当m1的速度为v时，那么m2的速度为2v，由牛顿第二定律与第三定律知：当m1的加速度为 a时，m2的加速度为2a． 由库仑定律知：a=／m，a/=／m,由以上两式得a/=a/4 答案：2v，2a，a/4 点评：库仑定律中的静电力〔库仑力〕是两个电荷之间的作用力，是作用力与反作用力，大小相同，方向相反，在同一直线上，作用在两个物体上，二力属同种性质的力，而且同时产主同时消失。 三、电场： 1、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质．电荷间的作用总是通过电场进行的。 2、电场的根本性质是对放入其中的电荷有力的作用。 3、电场可以由存在的电荷产生，也可以由变化的磁场产生。 四、电场强度 1．定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值叫做该点的电场强度，表示该处电场的强弱 2．表达式：E＝F/q 单位是：N/C或V/m； E=kQ/r2〔导出式，真空中的点电荷，其中Q是产生该电场的电荷〕 E＝U/d〔导出式，仅适用于匀强电场，其中d是沿电场线方向上的距离〕 3．方向：与该点正电荷受力方向相同，与负电荷的受力方向相反；电场线的切线方向是该点场强的方向；场强的方向与该处等势面的方向垂直． 4．在电场中某一点确定了，那么该点场强的大小与方向就是一个定值，与放入的检验电荷无关，即使不放入检验电荷，该处的场强大小方向仍不变，这一点很相似于重力场中的重力加速度，点定那么重力加速度定，与放入该处物体的质量无关，即使不放入物体，该处的重力加速度仍为一个定值． 5、电场强度是矢量，电场强度的合成按照矢量的合成法那么．〔平行四边形法那么和三角形法那么〕 6、电场强度和电场力是两个概念，电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关，而电场力的大小与方向那么跟放入的检验电荷有关， 五、电场线： 是人们为了形象的描绘电场而想象出一些线，客观并不存在． 1．切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向． 2．从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止． 3．疏密表示该处电场的强弱，也表示该处场强的大小． 4．匀强电场的电场线平行且距离相等． 5．没有画出电场线的地方不一定没有电场． 6．顺着电场线方向，电势越来越低． 7．电场线的方向是电势降落陡度最大的方向，电场线跟等势面垂直． 8．电场线永不相交也不闭合， 9．电场线不是电荷运动的轨迹． 匀强电场 －　－　－　－　 点电荷与带电平板 + 等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场 孤立点电荷周围的电场 【例2】在匀强电场中，将质量为m，带电量为q的小球由静止释放，带电小球的运动轨迹为一直线，该直线与竖直方向的夹角为θ，如以下图，那么电场强度的大小为〔 B 〕 A．有唯一值mgtanθ／q ； B．最小值是mgsinθ／q； C·最大值mgtanθ／q； D·mg/q 提示：如附图所示，利用三角形法那么，很容易判断出AB跟速度方向垂直． 规律方法 1、库仑定律的理解和应用 【例3】如以下图，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上．a和c带正电，b带负电，a所带电量的大小比b的小．c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是 A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 【解析】 a对c为斥力，方向沿ac连线背离a；b对c为引力，方向沿bc连线指向b．由此可知，二力的合力可能为F1或F2．又b的电量比a的大，由此又排除掉F1，只有F2是可能的．【答案】 B 【例4】两端开口，横截面积为S，水平放置的细玻璃管中，有两个小水银滴，封住一段长为L0的空气柱，当给小水银滴带上等量的异种电荷时，空气柱的长度为L，设当时大气压强为P0，小水银滴在移动过程中温度不变，小水银滴大小可忽略不计，试求： ①稳定后，它们之间的相互作用力。②小水银滴所带电量的大小？ 解析：小水银滴所受的库仑力为内外气体压力之差。设外界大气压强为P0，小水银滴带上等量异种电荷时，被封闭气体的压强为P，那么由玻意耳定律得：P0L0S=PLS即P/ P0= L0/L ΔP/ P0=〔L0－L〕/L，又ΔP=P－P 0=F电/S，即F电= P0S〔L0－L〕/L 再由库仑定律得：F电=KQ2/L2 可得Q=·L= A B C FAB FB FCB F 【例5】 如图，在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m的相同小球，两两间的距离都是l，A、B电荷量都是+q。给C一个外力F，使三个小球保持相对静止共同加速运动。求：C球的带电电性和电荷量；外力F的大小。 解：先分析A、B两球的加速度：它们相互间的库仑力为斥力，因此C对它们只能是引力，且两个库仑力的合力应沿垂直与AB连线的方向。这样就把B受的库仑力和合力的平行四边形确定了。于是可得QC= -2q，F=3FB=3FAB=。 【例6】.如以下图，质量均为m的三个带电小球A,B,C,放在光滑的绝缘水平面上，彼此相隔的距离为L(L比球半径r大许多〕,B球带电量为QB =－3q.A球带电量为QA=＋6q，假设对C球加一个水平向右的恒力F,要使A,B,C三球始终保持L的间距运动，求： (1〕F的大小为多少？ (2)C球所带的电量为多少？带何种电荷？： 解析:由于A,B,C三球始终保特L的间距，说明它们具有相同的加速度,设为a,那么 对A、B、C球受力分析可知,C球带正电,对A球:FAB－FAC=ma,即 1200 r r r 对B球:－FAB＋FBC=ma,即,联立以上各式得QC=8q. F3 F1 F2 A F1 F3 F2 B F1 F3 F2 C F3 F1 F2 D 【例7】中子内有一电荷量为上夸克和两个电荷量为下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如以下图,下面给出的四幅图中能正确表示出各夸克所受静电作用力的是( ) 1200 r r r F/ F// F2 600 解析:上夸克与下夸克为异种电荷,相互作用力为引力,(l为任意两个夸克间的距离),由力的合成可知上夸克所受的合力F1向下,下夸克为同种电荷,所受的作用力为斥力,,∴F/=2F//,由力的合成知下夸克受力F2向上,B正确. 2、 电场强度的理解和应用 【例8】长木板AB放在水平面上如以下图，它的下外表光滑而上外表粗糙，一个质量为m、电量为q的小物块C从A端以某一初速起动向右滑行。当存在向下的匀强电场时，C恰能滑到B端，当此电场改为向上时，C只能滑到AB的中点，求此电场的场强。 【解析】当电场方向向上时，物块c只能滑到AB中点，说明此时电场力方向向下，可知物块C所带电荷的电性为负。 电场方向向下时有：μ〔mg－qE〕L=½mv02一〔m＋M〕v2 mv0=〔 m十M〕v 电场方向向上时有：μ〔mg＋qE〕L/2=½mv02一〔m＋M〕v2， mv0=〔 m十M〕v 那么mg－qE =〔mg＋qE〕，得E＝mg/3q 1 2 【例9】如图在场强为E的匀强电场中固定放置两个带电小球1和2,它们的质量相等，电荷分别为q1和－q2．〔q1≠q2〕．球1和球2的连线平行于电场线，如图．现同时放开1球和2球，于是它们开始在电场力的作用下运动，如果球1和球2之间的距离可以取任意有限值，那么两球刚被放开时，它们的加速度可能是〔 ABC 〕 A、大小不等，方向相同； B、大小不等，方向相反； C、大小相等，方向相同； D、大小相等，方向相反； 解析：球1和球2皆受电场力与库仑力的作用,取向右方向为正方向,那么有由于两球间距不确定,故F库不确定 假设q1E－F库>0, F库－q2E>0,且q1E－F库≠F库－q2E,那么A正确; 假设q1E－F库>0, F库－q2E <0,且q1E－F库≠F库－q2E ,那么B正确; 假设q1E－F库=F库－q2E ,那么C正确; 假设q1E－F库≠F库－q2E ,那么q1= q2与题意不符,D错误; 【例10】半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m，带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如以下图，珠子所受静电力是其重力的3/4,将珠子从环上最低位置A点由静止释放，那么珠子所能获得的最大动能Ek为多少？ FE F mg θ 解析：设该珠子的带电量为q,电场强度为E.珠子在运动过程中受到三个力的作用，其中只有电场力和重力对珠子做功，其合力大小为： 设F与竖直方向的夹角为θ,如以下图,那么 把这个合力等效为复合场，此复合场为强度此复合场与竖直方向夹角为θ,珠予沿园环运动，可以类比于单摆的运动，运动中的动能最大位置是“最低点〞,由能的转化及守恒可求出最大的动能为：Ekm=mg/r(1－cosθ) 思考：①珠子动能最大时对圆环的压力多大？ ②假设要珠子完成一个完整的圆周运动，在A点释放时，是否要给珠子一个初速度？ 3、 电场线的理解和应用 【例11】如以下图，一电子沿等量异种电荷的中垂线由