2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第七章 靜電場(chǎng) 基礎(chǔ)課1 電場(chǎng)的力的性質(zhì)學(xué)案.doc

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基礎(chǔ)課1電場(chǎng)的力的性質(zhì) 高考導(dǎo)航考點(diǎn)內(nèi)容要求高考(全國(guó)卷)三年命題情況對(duì)照分析201520162017物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒卷T15：電場(chǎng)線和等勢(shì)面卷T14：電場(chǎng)中的勻變速直線運(yùn)動(dòng)T24：與電場(chǎng)力有關(guān)的綜合問題卷T14：電容器、勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)T20：電場(chǎng)力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)卷T15：帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的分析卷T15：等勢(shì)面的理解及電場(chǎng)力做功的計(jì)算卷T20：r圖象、電場(chǎng)強(qiáng)度及電場(chǎng)力做功T25：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、牛頓第二定律卷T25：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理卷T21：電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系、電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系靜電現(xiàn)象的解釋點(diǎn)電荷庫(kù)侖定律靜電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)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)系知識(shí)排查點(diǎn)電荷、電荷守恒定律1.點(diǎn)電荷有一定的電荷量，忽略形狀和大小的一種理想化模型。2.電荷守恒定律(1)內(nèi)容：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。(2)起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。(3)帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是得失電子。庫(kù)侖定律1.內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比。作用力的方向在它們的連線上。2.表達(dá)式：Fk，式中k9.0109 Nm2/C2，叫靜電力常量。3.適用條件：(1)真空中；(2)點(diǎn)電荷。電場(chǎng)強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)1.定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力F與它的電荷量q的比值。2.定義式：E。單位：N/C或V/m3.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度：真空中點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度：Ek。4.方向：規(guī)定正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。5.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和，遵從平行四邊形定則。電場(chǎng)線1.定義：為了形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱及方向，在電場(chǎng)中畫出一些曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致，曲線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。小題速練1.思考判斷(1)任何帶電體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍。()(2)根據(jù)公式Fk得，當(dāng)r0時(shí)，有F。()(3)相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷，電荷量大的，受到庫(kù)侖力也大。()(4)電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相反。()(5)電場(chǎng)強(qiáng)度E與試探電荷無關(guān)。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2.(2017湖南長(zhǎng)沙模擬)下列說法正確的是()A.庫(kù)侖定律Fk中k的數(shù)值是庫(kù)侖用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的B.元電荷e的數(shù)值是由密立根用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)得的C.感應(yīng)起電和摩擦起電都是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分D.電子的電荷量與電子的質(zhì)量之比叫做電子的比荷解析靜電力常量k的數(shù)值并不是為庫(kù)侖測(cè)得的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；元電荷e的數(shù)值是由密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電子的電荷量與電子的質(zhì)量之比叫做電子的比荷，選項(xiàng)D正確。答案D3.在電場(chǎng)中的某點(diǎn)放入電荷量為q的試探電荷時(shí)，測(cè)得該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E；若在該點(diǎn)放入電荷量為2q的試探電荷，此時(shí)測(cè)得該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)()A.大小為2E，方向和原來的相反B.大小為E，方向和原來的相反C.大小為2E，方向和原來的相同D.大小為E，方向和原來的相同解析根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的定義式E得該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為E，再根據(jù)電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)取決于電場(chǎng)本身，所以在該點(diǎn)放入電荷量為2q的試探電荷時(shí)，該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不變，故選項(xiàng)D正確。答案D4.如圖1所示，實(shí)線為等量異種點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)線，虛線為以一點(diǎn)電荷為中心的圓，M點(diǎn)是兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，若將一正試探點(diǎn)電荷從虛線上N點(diǎn)移動(dòng)到M點(diǎn)，則電荷所受電場(chǎng)力()圖1A.大小不變B.方向不變C.逐漸減小 D.逐漸增大解析由電場(chǎng)線的分布情況可知，N點(diǎn)電場(chǎng)線比M點(diǎn)電場(chǎng)線疏，則N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度比M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小，由電場(chǎng)力公式FqE可知正點(diǎn)電荷從虛線上N點(diǎn)移動(dòng)到M點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力逐漸增大，電場(chǎng)力方向與所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致，所以一直在變化，故選項(xiàng)D正確。答案D庫(kù)侖定律的理解及應(yīng)用1.解決庫(kù)侖力作用下平衡問題的方法步驟庫(kù)侖力作用下平衡問題的分析方法與純力學(xué)平衡問題的分析方法是相同的，只是在原來受力的基礎(chǔ)上多了電場(chǎng)力。具體步驟如下：2.一個(gè)結(jié)論完全相同的兩帶電金屬球接觸后再分離帶有完全相同的電荷量。1.兩個(gè)分別帶有電荷量Q和5Q的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)，固定在相距為r的兩處，它們間庫(kù)侖力的大小為F，兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?，則兩球間庫(kù)侖力的大小為()A. B. C. D.解析兩球相距r時(shí)，根據(jù)庫(kù)侖定律Fk，兩球接觸后，帶電荷量均為2Q，則Fk，由以上兩式可解得F，選項(xiàng)D正確。答案D2.(2017揚(yáng)州一模)如圖2所示，一質(zhì)量為m的帶電小球A用長(zhǎng)度為l的絕緣絲質(zhì)細(xì)線懸掛于天花板上的O點(diǎn)，在O點(diǎn)的正下方l處的絕緣支架上固定一個(gè)與A帶同種電荷的小球B，兩個(gè)帶電小球都可視為點(diǎn)電荷。已知小球A靜止時(shí)絲線OA與豎直方向的夾角為60，設(shè)絲線中拉力為T，小球所受庫(kù)侖力為F，下列關(guān)系式正確的是()圖2A.Tmg B.TmgC.Fmg D.Fmg解析對(duì)小球A受力分析，受重力、庫(kù)侖力和細(xì)線拉力，處于平衡狀態(tài)。通過幾何關(guān)系得出這三個(gè)力互成120角，有TmgF，選項(xiàng)D正確。答案D3.如圖3所示，在一條直線上有兩個(gè)相距0.4 m的點(diǎn)電荷A、B，A帶電Q，B帶電9Q?，F(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷均在電場(chǎng)力的作用下處于平衡狀態(tài)，則C的帶電性質(zhì)及位置應(yīng)為()圖3A.正，B的右邊0.4 m處 B.正，B的左邊0.2 m處C.負(fù)，A的左邊0.2 m處 D.負(fù)，A的右邊0.2 m處解析要使三個(gè)電荷均處于平衡狀態(tài)，必須滿足“兩同夾異”“兩大夾小”“近小遠(yuǎn)大”的原則，所以點(diǎn)電荷C應(yīng)在A左側(cè)，帶負(fù)電。設(shè)在A左側(cè)距Ax處，由于處于平衡狀態(tài)，所以k，解得x0.2 m，選項(xiàng)C正確。答案C3個(gè)孤立共線點(diǎn)電荷的平衡規(guī)律“三點(diǎn)共線”三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一條直線上；“兩同夾異”正、負(fù)電荷相互間隔；“兩大夾小”中間電荷的電荷量最小；“近小遠(yuǎn)大”中間電荷靠近電荷量較小的電荷。對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解與計(jì)算1.電場(chǎng)強(qiáng)度的性質(zhì)矢量性規(guī)定正電荷受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向唯一性電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的，它的大小和方向與放入該點(diǎn)的電荷q無關(guān)，它決定于形成電場(chǎng)的電荷(場(chǎng)源電荷)及空間位置2.電場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)計(jì)算公式1.電場(chǎng)中有一點(diǎn)P，下列說法正確的是()A.若放在P點(diǎn)的電荷的電荷量減半，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)減半B.若P點(diǎn)沒有試探電荷，則P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零C.P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)越大，則同一電荷在P點(diǎn)所受靜電力越大D.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)樵囂诫姾稍谠擖c(diǎn)的受力方向解析公式E是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，E與F、q無關(guān)。選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；由FEq知，選項(xiàng)C正確；場(chǎng)強(qiáng)方向與正電荷受力方向相同，與負(fù)電荷受力方向相反，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C2.(多選)真空中兩點(diǎn)電荷q1、q2分別位于直角三角形的頂點(diǎn)C和頂點(diǎn)B上，D為斜邊AB的中點(diǎn)，ABC30，如圖4所示。已知A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直AB向下，則下列說法正確的是()圖4A.q1帶正電，q2帶負(fù)電B.D點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)C.q1電荷量的絕對(duì)值等于q2電荷量的絕對(duì)值的一半D.q1電荷量的絕對(duì)值等于q2電荷量的絕對(duì)值的二倍解析根據(jù)題述，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度垂直AB向下，可知q1帶正電，q2帶負(fù)電，選項(xiàng)A正確；可粗略畫出兩點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面，顯然A點(diǎn)的電勢(shì)高于D點(diǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)題述，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度垂直AB向下，可得sin 30，E1k，E2k，又r22r1，聯(lián)立解得q22q1，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案AC3.(多選)如圖5所示，在x軸上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的A、B兩點(diǎn)有等量正點(diǎn)電荷(帶電荷量均為Q)，在y軸上C點(diǎn)有負(fù)點(diǎn)電荷(帶電荷量為Q)，且COODr，ADO60。下列判斷正確的是()圖5A.O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B.若兩個(gè)正點(diǎn)電荷的電荷量同時(shí)等量地緩慢增大，則O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度也增大C.若兩個(gè)正點(diǎn)電荷的電荷量同時(shí)等量地緩慢增大，則D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度也增大D.若負(fù)點(diǎn)電荷的電荷量緩慢減小，則D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度將增大解析兩個(gè)正點(diǎn)電荷在D點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與負(fù)點(diǎn)電荷在D點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反，合場(chǎng)強(qiáng)為零，兩個(gè)正點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為零，但負(fù)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為Ek，若兩個(gè)正點(diǎn)電荷的電荷量同時(shí)等量地緩慢增大，則O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若兩個(gè)正點(diǎn)電荷的電荷量同時(shí)等量地緩慢增大，則D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度將增大，若負(fù)點(diǎn)電荷的電荷量緩慢減小，則D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度將增大，所以選項(xiàng)C、D正確。答案CD電場(chǎng)線的理解和應(yīng)用1.電場(chǎng)線的用途(1)判斷電場(chǎng)力的方向正電荷的受力方向和電場(chǎng)線在該點(diǎn)切線方向相同，負(fù)電荷的受力方向和電場(chǎng)線在該點(diǎn)切線方向相反。(2)判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小(定性)電場(chǎng)線密處電場(chǎng)強(qiáng)度大，電場(chǎng)線疏處電場(chǎng)強(qiáng)度小，進(jìn)而可判斷電荷受力大小和加速度的大小。(3)判斷電勢(shì)的高低與電勢(shì)降低的快慢沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是電勢(shì)降低最快的方向。(4)判斷等勢(shì)面的疏密電場(chǎng)越強(qiáng)的地方，等差等勢(shì)面越密集；電場(chǎng)越弱的地方，等差等勢(shì)面越稀疏。2.兩種等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)比較等量異種點(diǎn)電荷等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布圖連線中點(diǎn)O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小，指向負(fù)電荷一方為零連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度大小沿連線先變小，再變大沿連線先變小，再變大沿中垂線由O點(diǎn)向外電場(chǎng)強(qiáng)度大小O點(diǎn)最大，向外逐漸減小O點(diǎn)最小，向外先變大后變小關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的A與A、B與B的電場(chǎng)強(qiáng)度等大同向等大反向1.如圖6所示，實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)線，若帶電粒子q(|Q|q|)由a運(yùn)動(dòng)到b，電場(chǎng)力做正功。已知在a、b兩點(diǎn)粒子所受電場(chǎng)力分別為Fa、Fb，則下列判斷正確的是()圖6A.若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbB.若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbD.若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)aEOD.把另一自由電荷從M點(diǎn)靜止釋放，將沿MON做往復(fù)運(yùn)動(dòng)解析O、M、N三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，但大小不同，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大，EMEN0)的點(diǎn)電荷，電荷量為q的帶正電小球B，用絕緣細(xì)線拴著，細(xì)線跨過定滑輪，另一端用適當(dāng)大小的力F拉住，使B處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)B與A點(diǎn)的距離為R，B和C之間的細(xì)線與AB垂直。若B所受的重力為G，緩慢拉動(dòng)細(xì)線(始終保持B平衡)直到B接近定滑輪，靜電力常量為k，環(huán)境可視為真空，則下列說法正確的是()圖8A.F逐漸增大B.F逐漸減小C.B受到的庫(kù)侖力大小不變D.B受到的庫(kù)侖力逐漸增大解析對(duì)B進(jìn)行受力分析，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系和三力平衡可得，有F1，F(xiàn)，且FF，當(dāng)L逐漸減小時(shí)，F(xiàn)逐漸減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在B緩慢移動(dòng)過程中，設(shè)B與A點(diǎn)的距離為x，在整個(gè)過程中，x都滿足，對(duì)比，得xR，即B與點(diǎn)電荷間的距離不變，B受到的庫(kù)侖力大小不變，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案BC11.(2017山西省重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)合考試)如圖9所示，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放置在質(zhì)量為M的光滑斜劈上，斜劈的傾角為30，斜劈固定在水平地面上，現(xiàn)在斜劈的底端C點(diǎn)豎直放置一絕緣桿，絕緣桿的頂端放置一帶電荷量為Q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))。已知斜劈的斜邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，絕緣桿的高度也為L(zhǎng)，靜電力常量為k，現(xiàn)給滑塊一沿斜劈向下的初速度v，讓滑塊沿斜面下滑，若滑塊始終在斜面上運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是()圖9A.運(yùn)動(dòng)過程中滑塊所受庫(kù)侖力一直增大B.滑塊受到的庫(kù)侖力最大值為C.滑塊運(yùn)動(dòng)到斜面中點(diǎn)時(shí)速度最大D.滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大小為v解析滑塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過程中與小球的距離先減小后增大，故所受庫(kù)侖力先增大后減小，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到斜面的中點(diǎn)時(shí)所受庫(kù)侖力最大，此時(shí)F庫(kù)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)滑塊所受重力沿斜面向下的分力等于庫(kù)侖力沿斜面向上的分力時(shí)，滑塊的速度最大，滑塊運(yùn)動(dòng)到斜面中點(diǎn)時(shí)加速度方向沿斜面向下，所以滑塊運(yùn)動(dòng)到斜面中點(diǎn)時(shí)速度不是最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，根據(jù)對(duì)稱性，庫(kù)侖力對(duì)滑塊做的總功為零，由能量守恒可得mv2mgLsin mv，故vCv，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B12.(2017北京理綜，22)如圖10所示，長(zhǎng)l1 m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定，下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，繩與豎直方向的夾角37。已知小球所帶電荷量q1.0106 C，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E3.0103 N/C，取重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求：圖10(1)小球所受電場(chǎng)力F的大??；(2)小球的質(zhì)量m；(3)將電場(chǎng)撤去，小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度v的大小。解析(1)小球在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力FqE3103 N(2)對(duì)小球受力分析如圖。由平衡條件得mgm4104 kg(3)由動(dòng)能定理得mgl(1cos )mv20，代入數(shù)值解得v2 m/s。答案(1)3103 N(2)4104 kg(3)2 m/s