海豚教育静电场第一部分讲义

海豚教育静电场第一部分讲义 海豚教育个性化简案 学生姓名: 年级: 高二 科目: 物理 授课日期: 2 月 4 日 上课时间: 13 时 00 分„„„ 15 时 00 分 合计: 2 小时 教学内容:静电场巩固复习第一部分，电荷守恒定律与库仑定律，电场的性质 教学目标: 1. 知道两种电荷及其相互作用规律，知道点电荷的概念，掌握库仑定律 2. 知道电场这一客观存在，理解电场强度的概念及其定义式，应用电场叠加原理进行相关计算 3. 理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量，明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系 4. 了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系 教学重难点:1. 会利用库仑定律进行相关计算 2. 深刻理解电场的性质(力的性质与能的性质) 3. 熟悉几种典型电场的电场线与等势面的形态 教学步骤: 1. 基础知识复习与巩固 2. 典型题型讲解 3. 课堂重难点，适当课堂练习 教学反馈: 个性化作业: 学生签字: 授课教师评价: 准时上课:无迟到早退的现 (今日学生课堂表 今天所学知识点全部掌握:教师任意抽查一知识点，学生能完全掌 现符合共 项) 上课态度认真:上课期间认真听讲，无任何不配合老师的情况 教师签字: (大写) 海豚作业完成达标:全部按时按量完成所布置的作业，无少做漏做 现象 备注:请交至行政前台处登记、存档保留，隔日无效 (可另附内页) 大写: 壹 貮 叁 肆 签章: 1 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化错题汇编 2 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化教案,真题演练～ 真题演练 1((2012福建卷).如图，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q、q分别置于A、12B两点，虚线为等势线。取无穷远处为零电势点，若将q、q移动到无穷远的过程中外力克服电场力12 做的功相等，则下列说法正确的是 A(A点电势大于B点电势 B(A、B两点的电场强度相等 C(q的电荷量小于q的电荷量 12 D(q在A点的电势能小于q在B点的电势能 12 2((2012上海卷)(A、B、C三点在同一直线上，AB:BC,1:2，B点位于A、C之间，在B处固定 一电荷量为Q的点电荷。当在A处放一电荷量为，q的点电荷时，它所受到的电场力为F;移去A 处电荷，在C处放一电荷量为,2q的点电荷，其所受电场力为( ) (A),F/2 (B)F/2 (C),F (D)F 3.(2012天津卷).两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中 A(做直线运动，电势能先变小后变大 B(做直线运动，电势能先变大后变小 C(做曲线运动，电势能先变小后变大 D(做曲线运动，电势能先变大后变小 y(cm) 4((2012安徽卷).如图所示，在平面直角 中，有方 O向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点处的? B(0,) 3电势为0 V，点处的电势为6 V, 点处的电势为3 ABA(6,0) V, 则电场强度的大小为 ( ) ? Ox(cm) 3 A.200V/m B.200 V/m o 3C.100 V/m D. 100 V/m 5((2012重庆卷)(空中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为 正点电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如题20图所 示，a、b、c、d为电场中的四个点。则 A(P、Q两点处的电荷等量同种 B(a点和b点的电场强度相同 C(c点的电热低于d点的电势 D(负电荷从a到c，电势能减少 6.(2012海南卷)关于静电场，下列说法正确的是 A. 电势等于零的物体一定不带电 B. 电场强度为零的点，电势一定为零 C. 同一电场线上的各点，电势一定相等 3 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化教案,真题演练～ D. 负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 7.(2012海南卷)三个相同的金属小球1.2.3.分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F。现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变。由此可知 A..n=3 B..n=4 C..n=5 D.. n=6 8((2012广东卷).图5是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉 经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过 程，下列表述正确的有 A.带正电的矿粉落在右侧 B.电场力对矿粉做正功 C.带负电的矿粉电势能变大 D.带正电的矿粉电势能变小 9((2012北京高考卷)(“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成(若在结两端加恒定电压U，则它会 辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν=kU(已知比例系数k仅与元电荷的2倍和普朗 克常数h有关，你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中， 推理比例系数的值可能为 2e1h B( C(2he D( A(h2e2he10.(2012山东卷).图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒 子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚 线的交点。则该粒子 A(带负电 B(在c点受力最大 C(在b点的电势能大于在c点的电势能 D(由a点到b点的动能变化大于有b点到c点的动能变化 4 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化教案 一、库仑定律 1(电荷:自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷(用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷(同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引( 2(电荷量:电荷量是指物体所带电荷的多少(单位是库仑，字母为“C”( -193(元电荷:电子所带电荷量e=1.610C，所有带电体的电荷量都是e的整数倍，因此电荷量e称为， 元电荷( 4(点电荷:点电荷是一种理想化的模型，当带电体的尺寸比它们之间的距离小得很多，以致带电体的大小、形状对相互作用力影响不大时，这样的带电体就可以看做点电荷( 5(物体带电方法:(1)摩擦起电;(2)感应起电;(3)接触起电( 6、物体带电的实质:物体带电的实质是物体得到或失去电子 7(电荷守恒定律:电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中电荷总量保持不变( 7(库仑定律: (1)适用条件:? 真空中，?点电荷 QQ12922(2)公式:。 静电力常量k=9.0×10 N?m/C F,k2r 说明: ?两个点电荷间的相互作用力是一对作用力与反作用力，不论两个带电体的电量是否相等，甚至相差悬殊，但它们间的作用力一定大小相等、方向相反，并与它们的质量无关( ?均匀带电的圆球、圆板、圆环，等效为电荷都集中在球心、圆心( ?微观粒子(如电子、质子)间的万有引力比它们之间的库仑力小得多，万有引力通常忽略不计，电荷在电场中受力分析时，一般情况下物体的重力不计( 【典型例题】 例1下列说法中正确的是( ) A(点电荷就是体积很小的带电体 QQ12F,kB(据可知，当r?0时，F?? 2r 2QF,kC(两个相同的、球心距离为r的金属球，带有等量同种电荷Q时的库仑力 2r D(两个点电荷的电荷量不变，只使它们之间的距离成为原来的一半，则它们之间的库仑力变为原来的2倍( 例2两个完全相同的金属小球带有正、负电荷，相距一定的距离，先把它们相碰后置于原处，则它们之间的库仑力和原来相比将( ) A(变大 B(变小 C(不变 D(以上情况均有可能 例3如图1.1-1所示，质量均为m的三个带电小球A、B、C，放置在光滑 的绝缘水平面上，A与B、B与C相距L，A带电Q=+8q，B带电Q=+q(若AB 在C上加一水平向右的恒力F，能使A、B、C三球始终保持相对静止(则外图1.1-1 力F的大小如何?C球所带电荷量是多少?电性如何? 5 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化教案 例4一半径为R的绝缘球壳上均匀地带电量，Q，另一电量为，q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷所受的力为零，现在球壳上挖去半径为r(r<2mg， 12 22T,(mg)，(qE)C(T>2mg， 12 22T,(mg)，(qE)D(T=2mg， 12 7(如图1.2-13所示，两个可看成点电荷的带正电小球A和B位于同一竖直线上，在竖直向上的匀强电场中保持不变的距离沿竖直方向匀速下落(已知A球带电荷量为Q，质量为4m，B球带电荷量为4Q，质量为m，求匀强电场的场强大小和两球间的距离( 图1.2-13 三、 电场能的性质 1(电势差U: AB (1)定义:电荷在电场中，由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功与移动电荷电荷量的比值W/q，叫做A、B两点间的电势差，用U表示( ABAB (2)定义式:U=W/q( ABAB (3)电势差是标量，但有正负，正负表示电势的高低( 2(电势φ:描述电场能的性质的物理量 (1)定义:电势实质上是和标准位置的电势差(即电场中某点的电势，在数值上等于把单位正电荷从某点移到标准位置(零电势点)时电场力所做的功( (2)定义式:φ=U= W/q( AA?A? (3)电势是标量，但有正负，正负表示该点电势比零电势点高还是低( (4)电势高低判断: a(根据移动检验电荷做功判断:移动正电荷电场力做正功(负功)时，电势降落(升高);移动负电荷电场力做正功(负功)时，电势升高(降落)( 10 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化教案 b(根据电场线判断:沿着电场线方向，电势越来越低，逆着电场线方向电势越来越高( c(根据场源电荷判断:离正电荷越近，电势越高，离场源负电荷越近，电势越低( d(根据电势差判断:>0，则A点电势比B点高;<0，则A点电势比B点低( UUABAB 3(电势能E: P (1)电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能量叫电荷的电势能( (2)电势能是标量( (3)电场力做功与电势能的变化的关系:电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少，做功量等于电势能的减少量;电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加，做功量等于电势能的增加量，即W=,?E电P(类比于W=,?E)( GP 4(电场力做功的计算: (1)根据电势能的变化与电场力做功的关系计算:即W=,?E( 电P (2)应用公式W =qU计算: ABAB ?正负号运算法:按照符号规约把电量q和移动过程的始、终两点的电势差U的值代入公式W ABAB=qU( AB ?绝对值运算法:公式中的q和U都取绝对值代入计算，功的正负再另判断:当正(或负)电荷AB 从电势较高的点移动到电势较低的点时，是电场力做正功(或电场力做负功);当正(或负)电荷从电势较低的点移动到电势较高的点时，是电场力做负功(或电场力做正功)( 5(等势面: (1)定义:电场中电势相同的点构成的面叫做等势面( )等势面的特点: (2 ?等势面是为了形象描述电场中各点电势高低分布而引入的假想图，不是电场中实际存在的面( ?同一等势面上各点间的电势差为零，电荷在等势面上移动时电场力不做功( ?电场线垂直于等势面，并指向电势降低最快的方向( ?等势面不相交( ?电场强度较大的地方，等差的等势面较密( ?电场线的描绘:利用电场线和等势面的垂直关系，先描绘出电场中的等势面，再画出电场线( 6(匀强电场中场强和等势面的关系: 在匀强电场中，沿着场强方向的两点间的电势差等于电场强度跟这两点间距离的乘积，即U=Ed，也可理解为:在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿场强方向上单位长度的电势降落，即E=U/d( 【典型例题】 -6-4例1有一带电量q=-3×10C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10J，从B,4点移到C点时电场力做功9×10J(问: (1)以B为零势能点，电荷在A点时的电势能E是多少, PA1 (2)如选取C点的电势能为零，则电荷在A点时的电势能E又是多少, PA2 B 例2如图1.3-2电场中有A、B两点，则下列说法正确的是( ) A A(电势φ>φ，电场强度Eφ，电场强度E>EABAB C(将+q从A点移到B点电场力做负功 图1.3-2 D(负电荷-q在A点的电势能大于其在B点时的电势能 11 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化教案 例3根据图1.3-3示的电场线和等势面分布(同一图中相邻的等势面之间的电势变化量相同)，讨论下列问题: (1)在等势面密集的地方，电场强度有何特征, (2)在丙图中的AB两点，它们的电势是否相同,它们的电场强度是否相同, (3)利用图中的某些点来说明:电场强度为零的点电势不一定为零，电势为零的点，电场强度不一定为零( 乙 等量同号点电荷的电场 甲 等量异号点电荷的电场 丁 孤立带电体的电场 丙 正点电荷的电场 图1.3-3电场线与等势面分布 例4如图1.3-4所示，电荷量为-e，质量为m的电子从A点沿与电场垂直的方 ，当它通过电场中B点时，速度与场强方向成150?向进入匀强电场，初速度为v0 角，不计电子的重力，以A点的电势为零，求B点的电势( 图1.3-4 12 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化教案 ,,例5如图1.3-5所示，虚线方框内为一匀强电场，A、,、C为该电场中的三个点，若将,2×10,,,的点电荷从A移到,，克服电场力做功1.2×10J，而把该电荷从C移到A，电场力,,做功3.6×10J，已知,6V， ,, (1)求、; ,,,c (2)试在该方框中的,、,、C三点画出三条电场线，并简要叙述作图的理由( 图1.3-5 【巩固练习】 1(关于电场中场强和电势的关系，下列说法哪些是正确的( ) A(场强相同处，电势也一定相同;电势相同处，场强也一定相同 B(场强相同处，电势不一定相同;电势相同处，场强也不一定相同 C(电场中场强为零的区域电势处处相同 D(电场中电势相同的位置，场强一定为零 2(下列说法中，正确的是( ) A(沿着电场线的方向场强一定越来越弱 B(沿着电场线的方向电势一定越来越低 C(匀强电场中，各点的场强一定大小相等，方向相同 D(匀强电场中，各点的电势一定相等 3(如图1.3-7所示为负点电荷电场中的一条电场线，a、b为电场线上的两点(设a、b两点的场强大小分别为E、E、a、b两点的电势分别为φ、φ，则下列说法中正abab图1.3-7 确的是( ) A(E>E，φ>φabab B(Eφ abab C(E>E，φ<φabab D(E=E，φ>φ abab 4(图1.3-8中a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a点静止释放，沿电场线向上运动，到b点恰好速度为零，下列说法中正确的是( ) A(带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的 B(a点的电势比b点的电势高 C(带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小 图1.3-8 D(a点的电场强度比b点的电场强度大 5(如图1.3-9所示，在等量异种电荷形成的电场中，有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B点为连线上距A点为d的一点，C点为连线中垂线距A点也为d的一点，则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是( ) A(E>E>EBAC B(E>E>EABC C(U=U>UACB D(U=U>UBCA 图1.3-9 13 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化教案 6(如图1.3-11所示，一质量为M的塑料球形容器放在桌面上，它的内部有劲度系数为k的轻弹簧直立固定于容器的内壁底部，弹簧上端经绝缘线系住一只带正电荷量为q、质量为m的小球，从加上一个向上的匀强电场，场强缓慢增强为E的时候，容器对桌面压力恰好减为零(问: 图1.3-11 (1)小球的电势能怎样改变? (2)小球的电势能改变了多少? 14 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化作业 评价___________ 家长签字_____________ 一、选择题 1(关于点电荷的说法中错误的是( ) A(真正的点电荷是不存在 B(点电荷是一种理想化的物理模型 C(小的带电体就是点电荷 D(形状和大小对所研究的问题的影响可以忽略不计的带电体 2(两点电荷A、B带电量q,q，在真空中相距为L，现将检验电荷q置于某一位置时所AB0 受库仑力恰好为零，则此位置当A、B为( ) A(同种电荷时，在A、B连线上靠近B一侧 B(同种电荷时，在A、B连线上靠近A一侧 C(异种电荷时，在BA连线的延长线上靠近A一侧 D(异种电荷时，在AB连线的延长线上靠近B一侧 3(真空中有甲、乙两个点电荷相距为r，它们间的静电引力为F(若甲的电荷量变为原来的 12倍，乙的电荷量变为原来的，它们间的距离变为2r，则它们之间的静电引力将变为( ) 3 ,,A( B( FF,, ,,C( D( FF,, (两个相同的金属小球，带电荷量之比为1:7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位4 置上，则它们间的库仑力可能为原来的( ) 43916A( B( C( D( 7777 5(如图1.1-5所示，两根细线拴着两个质量相同的小球A、B，上、下两根细线中的 拉力分别是T、T，现在使A、B带同种电荷，此时上、下细线受力分别为T′、T′，ABAB 则( ) A(T′=T，T′>TAABB 图1.1-5 B(T′=T，T′TAABB D(T′>T，T′E AB C(A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以E=E AB图1.2-8 D(不知A、B附近的电场线分布状况，E、E的大小关系不能确定 AB 15 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化作业 8(如图1.2-9所示为点电荷产生的电场中的一条电场线，若一带负电的粒子从B点 运动到A点时，加速度增大而速度减小，则可判定( ) 图1.2-9 A(点电荷一定带正电 B(点电荷一定带负电 C(点电荷一定在A的左侧 D(点电荷一定在B的右侧 2(下列关于电势高低的判断，哪些是正确的( ) A(正电荷从A移到B时，其电势能增加，A点电势一定较低 B(正电荷只在电场力作用下从A移到B，A点电势一定较高 C(负电荷从A移到B时，外力作正功，A点电势一定较高 D(负电荷从A移到B时，电势能增加，A点电势一定较低 9(关于等势面的说法，下列哪些说法是正确的( ) A(等势面和电场线处处垂直 B(同一等势面上的点场强大小必定处处相等 C(电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直，并指向电势升高的方向 D(电荷从电场中一点移到另一点，电场力不做功，电荷必在同一等势面上移动 10(如图1.3-6所示，A、B两点放有电量为+Q和+2Q的点电荷，A、B、C、D四点在同一直线上，且AC=CD=DB，将一正电荷从C点沿直线移到D点，则( ) A(电场力一直做正功 B(电场力先做正功再做负功 C(电场力一直做负功 D(电场力先做负功再做正功 图1.3-6 11(下列关于电场强度和电势的说法中，正确的是( ) A(电场强度为零的地方，电势一定为零 B(电势为零的地方，电场强度一定为零 C(电场强度较大的地方，电势一定较高 D(沿着电场强度的方向，电势逐渐降低 12(关于电势与电势能的四种说法中，正确的是( ) A(在电场中，电势较高的地方，电荷在那一点具有的电势能较大 B(在电场中某一点，若放入电荷的电荷量越大，它具有的电势能越大 C(在正的点电荷电场中的任一点，正检验电荷具有的电势能一定大于负检验电荷具有的电势能 D(在负的点电荷电场中的任一点，负检验电荷具有的电势能一定大于正检验电荷具有的电势能 二、计算题 1(如图1.1-6所示，A、B是带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10cm长的绝缘支杆上，B平衡于绝缘的倾角为30?的光滑斜面上时， 2恰与A等高，若B的质量为，则B带电荷量是多少?(g取10m/s) 303g 图1.1-6 16 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司 海豚教育个性化作业 2(如图1.2-14所示，绝缘细线一端固定于O点，另一端连接一带电荷量为q，质量为m的带正电小球，要使带电小球静止时细线与竖直方向成角，可在空间加一匀强电场则当, 所加的匀强电场沿着什么方向时可使场强最小?最小的场强多大?这时细线中的张力多大? 图1.2-14 3(如图1.3-10所示，一电场中的等势面是一簇互相平行的平面，间隔均为d，各等势面的电势如图所示，现有一质量为m的带电微粒，以速度v射入电场，v的方向与水平方向成00 45?斜向上，要使质点做直线运动，则 (1)微粒带何种电荷,电荷量是多少, (2)在入射方向的最大位移是多少, 图1.3-10 17 南京海豚教育咨询有限公司杭州分公司