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1、內(nèi)容要求物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒靜電現(xiàn)象的解釋點(diǎn)電荷 庫侖定律靜電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)內(nèi)容要求電場(chǎng)線電勢(shì)能電勢(shì)電勢(shì)差勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示波管常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系 從近五年的高考試題分析可知,試題主要集中在兩個(gè)大的方面:其一是電場(chǎng)的描述,涉及電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線、電勢(shì)差、電勢(shì)、平行板電容器的電容,以及平行板電容器所形成的勻強(qiáng)電場(chǎng)此方面重點(diǎn)考查了對(duì)基本概念的建立、物理規(guī)律的確切含義、物理規(guī)律的適用條件、相關(guān)知識(shí)的區(qū)別與聯(lián)系等知識(shí)點(diǎn)的理解其二是電場(chǎng)力、電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能的變化,還有帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)將電場(chǎng)的概念、規(guī)律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律
2、、功能關(guān)系、動(dòng)量定理等有機(jī)地結(jié)合起來此方面重點(diǎn)考查分析綜合能力 本章涉及的概念較多,知識(shí)零亂,可運(yùn)用力學(xué)中的類比法加深理解要求我們將力學(xué)中的研究方法遷移到電場(chǎng)中來,解決問題的思路仍然遵守牛頓定律、動(dòng)量守恒、能的轉(zhuǎn)化和守恒等 今后的高考熱點(diǎn),除了歷年考的熱點(diǎn)外,由于素質(zhì)教育的要求,對(duì)靜電防止,靜電應(yīng)用與環(huán)保相關(guān)的知識(shí)也應(yīng)引起重視 對(duì)本章的復(fù)習(xí)應(yīng)著重抓好以下幾個(gè)方面: 1重視基本概念的理解科學(xué)知識(shí)是科學(xué)素質(zhì)的重要組成部分,即便是能力立意十分突出的試題,也絕不會(huì)脫離基本的知識(shí)、概念 2重視物理學(xué)的科學(xué)研究方法本章的物理學(xué)科學(xué)習(xí)方法主要有理想化模型、比值法定義以及類比法等 3重視能與實(shí)際相結(jié)合的出題點(diǎn)
3、如電場(chǎng)中的導(dǎo)體的性質(zhì)和特點(diǎn),帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn),以及電容器的一些知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)、生活中都有廣泛的應(yīng)用 4重視電場(chǎng)與其他物理知識(shí)的聯(lián)系本章易出綜合性強(qiáng)、難度大的題目,就在于它能與力學(xué)、磁場(chǎng)等知識(shí)聯(lián)系起來課時(shí)1電場(chǎng)力的性質(zhì) 知識(shí)點(diǎn)一電荷與電荷守恒定律 知識(shí)回顧 1電荷:自然界中存在著兩種電荷, 電荷, 電荷 2點(diǎn)電荷 當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大的多以至于帶電體的 、 及 對(duì)它們之間相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí),這樣的帶電體,就可以看作帶電的點(diǎn),叫做點(diǎn)電荷類似于力學(xué)中的 也是一種理想化的模型正正負(fù)負(fù)形狀形狀 大小大小電荷分布電荷分布質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn) 3元電荷:科學(xué)發(fā)現(xiàn)最小的電荷量就是 所
4、帶的電荷量 質(zhì) 子 、 正 電 子 電 荷 量 與 它 相 同 , 用 e 表 示 , e ,所有帶電體的電荷量都是元電荷的 電子電子1.601019 C整數(shù)倍整數(shù)倍 4電荷守恒定律 (1)內(nèi)容:電荷既不能創(chuàng)造,也不能消失,它只能從一個(gè)物體 到另一物體或從物體的這一部分 到另一部分,系統(tǒng)的電荷總量 (2)物體帶電的實(shí)質(zhì): (3)物體帶電的方式有: 、 、 (4)當(dāng)完全相同的帶電金屬球相接觸時(shí)電荷的分配規(guī)律: 同種電荷總量 ,異種電荷先 后 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移不變不變得失電子得失電子摩擦起電摩擦起電感應(yīng)起電感應(yīng)起電接觸帶電接觸帶電平均分配平均分配中和中和平分平分 要點(diǎn)深化 如何理解電荷量、元電荷、
5、點(diǎn)電荷和試探電荷? 電荷量是物體帶電的多少,電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍;元電荷不是電子也不是質(zhì)子,而是最小的電荷量,電子和質(zhì)子帶最小的電荷量,即e1.61019 C;點(diǎn)電荷要求“線度遠(yuǎn)小于研究范圍的空間尺度”,是一種理想化的模型,對(duì)其帶電荷量無限制;試探電荷要求放入電場(chǎng)后對(duì)原來的電場(chǎng)不產(chǎn)生影響,且要求在其占據(jù)的空間內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)“相同”,故其應(yīng)為帶電荷量“足夠小”的點(diǎn)電荷基礎(chǔ)自測(cè)基礎(chǔ)自測(cè) 解析:根據(jù)題目列表信息可知,帶一個(gè)單位的正電荷,帶一個(gè)單位的負(fù)電荷只要想到了電荷守恒定律,就可以輕松判斷A、D正確由于受思維慣性的影響,有些學(xué)生總認(rèn)為任何物體的帶電量都是基本電荷e的整數(shù)倍其實(shí),近代物理學(xué)認(rèn)為,夸克是
6、比質(zhì)子和中子等亞原子粒子更基本的物質(zhì)組成單位,夸克組成了質(zhì)子和中子,質(zhì)子和中子組成原子核,最終才由原子構(gòu)成宇宙萬物科學(xué)研究還表明,一般沒有自由的單個(gè)夸克,只有兩個(gè)或三個(gè)夸克的集合體才能夠處于自由狀態(tài) 答案:AD 知識(shí)點(diǎn)二庫侖定律 知識(shí)回顧 1內(nèi)容:真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的相互作用力跟它們所帶 的乘積成正比,跟它們之間的 成反比,作用力的方向在兩點(diǎn)電荷的 3適用條件: ; 電荷量電荷量距離平方距離平方連線上連線上點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷真空中真空中 要點(diǎn)深化 1庫侖力的正負(fù)不表示力的大小,而表示庫侖力的性質(zhì)當(dāng)兩帶電體所帶電荷同號(hào)時(shí),F(xiàn)0,庫侖力為斥力;當(dāng)兩帶電體所帶電荷異號(hào)時(shí),F(xiàn)0)的相同小球,小球之間用勁
7、度系數(shù)均為k0的輕質(zhì)彈簧絕緣連接 圖圖3 當(dāng)3個(gè)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),每根彈簧長(zhǎng)度為l.已知靜電力常量為k,若不考慮彈簧的靜電感應(yīng),則每根彈簧的原長(zhǎng)為() 答案C 題后反思 解決庫侖定律與力學(xué)綜合問題的思路和解題步驟與力學(xué)中的完全相同,只不過在進(jìn)行受力分析時(shí),要多分析一個(gè)性質(zhì)力庫侖力 變式11 如圖4所示,絕緣水平面上靜止著兩個(gè)質(zhì)量均為m、電量均為Q的物體A和B(A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)),它們間的距離為r,與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為. 圖圖4 求: (1)A受的摩擦力為多大? (2)如果將A的電量增至4Q,兩物體開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)它們的加速度第一次為零時(shí),A、B各運(yùn)動(dòng)了多遠(yuǎn)距離? 題型二電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 例
8、2ab是長(zhǎng)為l的均勻帶電細(xì)桿,P1、P2是位于ab所在直線上的兩點(diǎn),位置如圖5所示ab上電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)在P1處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E1,在P2處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E2,則以下說法正確的是()圖圖5 A兩處的電場(chǎng)方向相同,E1E2 B兩處的電場(chǎng)方向相反,E1E2 C兩處的電場(chǎng)方向相同,E1E2 D兩處的電場(chǎng)方向相反,E1E2 解析可從電場(chǎng)疊加角度分析如圖6,把均勻帶電細(xì)桿等效為沿桿放置的無數(shù)點(diǎn)電荷則設(shè)c為a關(guān)于P1對(duì)稱的點(diǎn),則ac間的電荷在P1點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為零,ab桿上電荷在P1處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)可等效為cb段電荷在P1處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)而P2處場(chǎng)強(qiáng)是ab上所有電荷產(chǎn)生電場(chǎng)的疊加,所以兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向必定相反,由對(duì)稱性
9、可知,cb段電荷在P1點(diǎn)和P2點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等,而P2點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小等于ac,cb兩段電荷在P2點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)大小之和故E1E2.圖圖6 答案D 題后反思 本題考查電場(chǎng)的疊加因?yàn)樗鶎W(xué)特殊電場(chǎng)中沒有均勻帶電直桿的電場(chǎng),所以把它等效為無數(shù)點(diǎn)電荷,利用電場(chǎng)疊加是解題的關(guān)鍵在P1點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的判斷中巧妙的將ab間所有電荷利用對(duì)稱等效為cb間電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng),值得我們思考 變式21(2009海南高考)如圖7,兩等量異號(hào)的點(diǎn)電荷相距為2a.M與兩點(diǎn)電荷共線,N位于兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)到M和N的距離都為L(zhǎng),且La.略去(a/L)n(n2)項(xiàng)的貢獻(xiàn),則兩點(diǎn)電荷的合電場(chǎng)在M和N點(diǎn)的強(qiáng)度() A大小之比為2
10、,方向相反 B大小之比為1,方向相反 C大小均與a成正比,方向相反 D大小均與L的平方成反比,方向相互垂直圖圖7 答案:AC 題型三對(duì)電場(chǎng)線的理解及應(yīng)用 例3如圖8所示,AB是某個(gè)點(diǎn)電荷的一根電場(chǎng)線,在電場(chǎng)線上O點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)負(fù)電荷,它僅在電場(chǎng)力作用下沿電場(chǎng)線向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng),下列判斷正確的是()圖圖8 A電場(chǎng)線由B點(diǎn)指向A點(diǎn),該電荷做加速運(yùn)動(dòng),加速度越來越小 B電場(chǎng)線由B點(diǎn)指向A點(diǎn),該電荷做加速運(yùn)動(dòng),其加速度大小變化由題設(shè)條件不能確定 C電場(chǎng)線由A點(diǎn)指向B點(diǎn),電荷做勻加速運(yùn)動(dòng) D電場(chǎng)線由B點(diǎn)指向A點(diǎn),電荷做加速運(yùn)動(dòng),加速度越來越大 解析僅由一條電場(chǎng)線是不能確定電場(chǎng)的疏密情況的,所以無法判定電場(chǎng)力
11、大小變化及加速度大小變化情況選項(xiàng)A,C,D錯(cuò)誤負(fù)電荷從O點(diǎn)由靜止向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng),說明其所受電場(chǎng)力由A點(diǎn)指向B點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度方向由B點(diǎn)指向A點(diǎn),所以選項(xiàng)B正確 答案B 題后反思 題中給出的是點(diǎn)電荷的電場(chǎng),這里隱含了電場(chǎng)線是疏密不同的有向直線,要求學(xué)生了解對(duì)點(diǎn)電荷電場(chǎng)線的分布,理解電場(chǎng)線的物理意義,并能結(jié)合力學(xué)知識(shí)分析、判斷 變式31如圖9所示,實(shí)線為不知方向的三條電場(chǎng)線,從電場(chǎng)中M點(diǎn)以相同速度垂直于電場(chǎng)線方向飛出a、b兩個(gè)帶電粒子,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖9中虛線所示,則() Aa一定帶正電,b一定帶負(fù)電 Ba的速度將減小,b的速度將增大 Ca的加速度將減小,b的加速度將增大 D兩個(gè)粒子的動(dòng)能,一個(gè)增加一個(gè)減小圖
12、圖9 解析:設(shè)電場(chǎng)線為正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線,則由軌跡可判定a帶正電,b帶負(fù)電若電場(chǎng)線為負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線,則a為負(fù)電荷,b為正電荷,A錯(cuò)由粒子的偏轉(zhuǎn)軌跡可知電場(chǎng)力對(duì)a、b均做正功,動(dòng)能增加,B、D錯(cuò)但由電場(chǎng)線的疏密可判定,a受電場(chǎng)力逐漸減小,加速度減小,b正好相反,選C. 答案:C 1兩個(gè)相同的金屬小球(可視為點(diǎn)電荷),所帶電荷量之比為1 7,在真空中相距r,把它們接觸后再放回原處,則它們間的靜電力可能為原來的() A4/7B3/7 C9/7 D16/7 答案:CD 2如圖10所示是點(diǎn)電荷Q周圍的電場(chǎng)線,以下判斷正確的是() AQ是正電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 BQ是正電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)
13、度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 CQ是負(fù)電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 DQ是負(fù)電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 圖圖10 解析:正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線是向外輻射的,電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大所以A正確 答案:A 3如圖11所示,用兩根絕緣絲線掛著兩個(gè)質(zhì)量相同、不帶電的小球A和B,此時(shí),上下絲線受的力分別為FTA、FTB;如果使A帶正電,B帶負(fù)電,上下絲線受力分別為FTA、FTB,則有() AFTAFTB CFTAFTA DFTBE0,p1p2p0;E1E2E0,p1p2p0;接觸點(diǎn)一定在兩球初位置連線的中點(diǎn)右側(cè)某點(diǎn);兩球必將同時(shí)返回各自的出發(fā)點(diǎn)其中正確的是()圖圖13 A B C D 解析:由牛
14、頓運(yùn)動(dòng)定律的觀點(diǎn)看,兩球的加速度大小始終相同,相同時(shí)間內(nèi)的位移大小一定相同,必然在連線中點(diǎn)相遇,又同時(shí)返回出發(fā)點(diǎn)由動(dòng)量觀點(diǎn)看,系統(tǒng)動(dòng)量守恒,兩球的速度始終等值反向,也可得出結(jié)論:兩球必將同時(shí)返回各自的出發(fā)點(diǎn)且兩球末動(dòng)量大小和末動(dòng)能一定相等從能量觀點(diǎn)看,兩球接觸后的電荷量都變?yōu)?.5Q,在相同距離上的庫侖斥力增大,返回過程中電場(chǎng)力做的正功大于接近過程中克服電場(chǎng)力做的功,由能量守恒,系統(tǒng)機(jī)械能必然增大,即末動(dòng)能增大選項(xiàng)C正確 答案:C 6如圖14所示,同一豎直平面內(nèi)固定著兩水平絕緣細(xì)桿AB、CD,長(zhǎng)均為L(zhǎng),兩桿間豎直距離為h,BD兩端以光滑絕緣的半圓形細(xì)桿相連,半圓形細(xì)桿與AB、CD在同一豎直面內(nèi),且AB、CD恰為半圓形圓弧在B、D兩處的切線,O為AD、BC連線的交點(diǎn),在O點(diǎn)固定一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷圖圖14 質(zhì)量為m的小球P帶正電荷,電荷量為q,穿在細(xì)桿上,從A以一定初速度出發(fā),沿桿滑動(dòng),最后可到達(dá)C點(diǎn)已知小球與兩水平桿之間動(dòng)摩擦因數(shù)為,小球所受庫侖力始終小于小球重力求: (1)P在水平細(xì)桿上滑動(dòng)時(shí)受摩擦力的極大值和極小值; (2)P從A點(diǎn)出發(fā)時(shí)初速度的最小值