高考物理总复习第8单元静电场第21讲电场的力的性质.pptx
第八单元静电场课程标准1.通过实验,了解静电现象.能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象2.知道点电荷模型.知道两个点电荷间相互作用的规律.体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法3.知道电场是一种物质.了解电场强度,体会用物理量之比定义新物理量的方法.会用电场线描述电场4.了解生产生活中关于静电的利用与防护5.知道静电场中的电荷具有电势能.了解电势能、电势和电势差的含义6.知道匀强电场中电势差与电场强度的关系7.能分析带电粒子在电场中的运动情况,能解释相关的物理现象8.观察常见电容器,了解电容器的电容,观察电容器的充、放电现象.能举例说明电容器的应用核心考点库仑定律电场强度、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和电场强度的关系带电粒子在匀强电场中的运动常见电容器,电容器的电压、电荷量和电容的关系实验:观察电容器的充、放电现象第21讲电场的力的性质知识自查必备 考点互动探究 教师备用习题知识自查必备【知识总览】1.6010-19C最小转移转移点电荷的连线上知识自查必备正电荷疏密程度切线方向知识自查必备定向移动0外电场知识自查必备(7)没有电场线的地方不存在电场.()(8)电场线的方向即为带电粒子的运动方向.()(9)用金属网把不带电的验电器罩起来,再使带电金属球靠近金属网,则验电器箔片能张开.()知识自查必备(10)如图所示,有一带正电的验电器,当一个金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时,验电器的金箔张角减小,则金属球A带电情况如何?知识自查必备答案 带负电或不带电考点一电荷守恒定律与库仑定律1.(电荷守恒定律)人教版必修第三册改编如图所示,两个不带电的导体A和B用一对绝缘柱支持使它们彼此接触.把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开,则()A.此时A带正电,B带负电B.此时A电势低,B电势高C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合考点互动探究C考点互动探究解析由感应起电可知,近端感应出异种电荷,故A带负电,B带正电,选项A错误;处于静电平衡状态下的导体是等势体,故A、B电势相等,选项B错误;先移去C,则A、B两端的等量异种电荷又重新中和,而先分开A、B,后移走C,则A、B两端的等量异种电荷就无法重新中和,故选项C正确,选项D错误.考点互动探究D考点互动探究A考点互动探究4.(三个点电荷平衡问题)如图所示,同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3,恰好都处在平衡状态,除相互作用的静电力外不受其他外力作用.已知q1、q2间的距离是q2、q3间距离的2倍.下列说法错误的是()A.若q1、q3为正电荷,则q2为负电荷B.若q1、q3为负电荷,则q2为正电荷C.q1q2q3=9436D.q1q2q3=3649C(1)对于两个均匀带电绝缘球体,可以将其视为电荷集中于球心的点电荷,r为两球心之间的距离.(2)对于两个带电金属球,要考虑金属球表面电荷的重新分布.(3)不能根据公式错误地推出:当r0时,F.其实,在这样的条件下,两个带电体已经不能再看成点电荷了.考点互动探究要点总结(4)三个自由点电荷的平衡:每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置.满足如下关系:考点互动探究考点二电场强度的理解和计算考点互动探究1.电场的叠加(1)叠加原理:多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷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.考点互动探究2.求解电场强度的非常规思维方法平衡法带电体受力平衡时可根据平衡条件求解等效法在保证效果相同的前提下,将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景对称法空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性补偿法将有缺口的带电圆环补全为圆环,或将半球面补全为球面等微元法可将带电圆环、带电平面等分成许多微元电荷,每个微元电荷可看成点电荷,再利用公式和场强叠加原理求出合场强考点互动探究B考点互动探究A考点互动探究考点互动探究B考点互动探究考点互动探究D等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布中垂线上的电场强度O点最大,向外逐渐减小;方向相同O点为零,向外先变大后变小;O点两侧方向相反连线上的电场强度沿连线先变小后变大,中点O处的电场强度最小,不为零;方向始终相同沿连线先变小后变大,中点O处的电场强度为零;O点两侧方向相反考点三电场线的理解和应用考点互动探究1.两种等量点电荷的电场线考点互动探究2.电场线的应用考点互动探究例2(多选)如图所示,M、N为两个等量同号正电荷Q,在其连线的中垂线上任意一点P自由释放一个负点电荷q,不计重力影响,下列关于点电荷q的运动的说法正确的是()A.从P到O的过程中,加速度可能越来越大,速度也越来越大B.从P到O的过程中,加速度可能越来越小,而速度越来越大C.点电荷运动到O点时加速度为零,速度达到最大值D.点电荷越过O点后,速度越来越小,而加速度可能越来越大,直到速度为零BCD考点互动探究解析点电荷在从P到O的过程中,所受的电场力方向竖直向下,做加速运动,所以速度越来越大,因为从O点向上到无穷远,电场强度先增大后减小,从P到O的过程中,电场强度大小变化可能越来越小,也可能先增大再减小,加速度的变化也是如此,故A错误,B正确;点电荷运动到O点时,所受的电场力为零,加速度为零,然后向下做减速运动,所以在O点的速度达到最大值,故C正确;根据电场线的对称性可知,越过O点后,负电荷做减速运动,加速度可能越来越大,也可能先增大后减小,故D正确.变式 2021正定中学模拟真空中静止点电荷Q1、Q2所产生的电场线分布如图所示,图中A、B两点关于点电荷Q2水平对称.某带电粒子(仅受电场力作用)在电场中的运动轨迹如图中虚线所示,C、D是轨迹上的两个点.以下说法正确的是()A.A、B两点的场强大小相等B.A、B两点的电势相等C.该粒子带正电,在C点的加速度小于在D点的加速度D.该粒子带负电,在C点的加速度大于在D点的加速度考点互动探究C解析根据电场线的方向,点电荷Q1带正电,Q2带负电.电场线的疏密表示电场的强弱,所以A处电场较强,A错误;在Q2的电场中,A、B两点的电势相等,在Q1的电场中,A点的电势高于B点电势,所以综合来看,A点的电势高于B点电势,B错误;电场力指向轨迹的凹侧,所以该粒子带正电,与D点相比,C点电场线较疏,电场较弱,电场力较小,加速度较小,所以在C点的加速度小于在D点的加速度,C正确,D错误.考点互动探究考点四静电平衡、静电的防止与利用考点互动探究1.(静电的利用)复印机的核心部件是有机光导体鼓,它是在一个金属圆柱表面涂覆一层有机光导体OPC(没有光照时OPC是绝缘体,受到光照时变成导体)制成的.复印机的基本工作过程是:(1)在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压,金属丝附近空气发生电离,使转动鼓体均匀带上正电;(2)文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像,鼓上形成“静电潜像”;(3)鼓体转动经过墨粉盒,潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位;(4)鼓体继续转动经过复印纸,带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上.考点互动探究以下说法正确的是()A.步骤(1)中发生了静电感应现象B.步骤(2)中发生了局部导电现象C.步骤(3)中发生了静电平衡现象D.步骤(4)中发生了静电屏蔽现象B解析步骤(1)中在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压,金属丝附近空气发生电离,使转动鼓体均匀带上正电,此过程不是静电感应现象,选项A错误;步骤(2)文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像,鼓上形成“静电潜像”,发生了局部导电现象,选项B正确;考点互动探究以下说法正确的是()A.步骤(1)中发生了静电感应现象B.步骤(2)中发生了局部导电现象C.步骤(3)中发生了静电平衡现象D.步骤(4)中发生了静电屏蔽现象B步骤(3)中有电荷的移动,没有发生静电平衡现象,选项C错误;步骤(4)中,鼓体继续转动经过复印纸,带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上不是静电屏蔽现象,选项D错误.2.(静电平衡)(多选)如图所示,A是带正电的球,B为不带电的导体,A、B均放在绝缘支架上,M、N是导体B中的两点,以无限远处为电势零点,当导体B达到静电平衡后,下列说法正确的是()A.M、N两点电场强度大小的关系为EM=EN=0B.M、N两点电势高低的关系为MN0D.感应电荷在M、N两点产生的电场强度大小关系为EMEN考点互动探究AD考点互动探究3.(金属腔壳问题)2021夷陵中学模拟如图所示,两个相同的空心金属球M和N,M带电荷量为-Q,N不带电(M、N相距很远,互不影响),旁边各放一个不带电的金属球P和R,当将带正电荷量Q的小球分别放入M和N的空腔中时()A.P、R上均出现感应电荷B.P上没有,而R上有感应电荷C.P上有,而R上没有感应电荷D.P、R上均没有感应电荷考点互动探究B解析把一个带正电荷量Q的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内,带负电的电子被带正电的小球吸引到内表面,内表面带负电,外表面剩余了正电荷,外表面带正电,而R处于电场中,出现静电感应现象,从而导致R上有感应电荷出现,若将带正电荷量Q的小球放入带-Q电荷量的M空腔内,则P处没有电场,因而没有感应电荷,故A、C、D错误,B正确.考点互动探究1.两个完全相同的金属小球所带电荷量不等,相距一定的距离时,两个金属球之间有相互作用的库仑力.如果将两个金属球相互接触一下后再放到原来的位置,则两球的作用力变化情况是()A.如果相互接触前两球的库仑力是引力,则相互接触后的库仑力仍是引力B.如果相互接触前两球的库仑力是引力,则相互接触后的库仑力为零C.如果相互接触前两球的库仑力是斥力,则相互接触后的库仑力仍是斥力D.如果相互接触前两球的库仑力是斥力,则相互接触后的库仑力是引力C教师备用习题解析 若相互接触前两球的库仑力是引力,因两球带不等量的异种电荷,则相互接触后的库仑力是斥力,A、B错误;1.两个完全相同的金属小球所带电荷量不等,相距一定的距离时,两个金属球之间有相互作用的库仑力.如果将两个金属球相互接触一下后再放到原来的位置,则两球的作用力变化情况是()A.如果相互接触前两球的库仑力是引力,则相互接触后的库仑力仍是引力B.如果相互接触前两球的库仑力是引力,则相互接触后的库仑力为零C.如果相互接触前两球的库仑力是斥力,则相互接触后的库仑力仍是斥力D.如果相互接触前两球的库仑力是斥力,则相互接触后的库仑力是引力C教师备用习题若相互接触前两球的库仑力是斥力,即两球带同种电荷,则相互接触后带等量的同种电荷,相互间的库仑力仍是斥力,C正确,D错误.D教师备用习题教师备用习题3.(多选)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示,c是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则()A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.c点的电场强度比d点的大D.c点的电势比d点的低教师备用习题ACD解析 由图可看出,a点处电场线比b点处电场线密,则a点的场强大于b点的场强,故A正确;教师备用习题电场线从正电荷到负电荷,沿着电场线电势降低,所以b点的电势比a点的高,B错误;两个负电荷在c点产生的合场强为零,c点的场强等于正电荷在c点产生的电场强度,正电荷在d点产生的场强向上,两个负电荷在d点产生的合场强向下,d点的场强是它们的差值,所以c点的电场强度比d点的大,C正确;正电荷与c点间的平均场强大于正电荷与d点间的平均场强,根据U=Ed可知,从正电荷所在处到c点电势降低得多,所以c点的电势比d点的低,也可以这样理解:在正电荷的电场中d、c两点的电势相等,但在两个负电荷的电场中d点的电势高于c点的电势,所以c点的电势低于d点的电势,D正确.4.(多选)2020全国卷如图所示,竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷.a、b为圆环水平直径上的两个点,c、d为竖直直径上的两个点,它们与圆心的距离均相等.则()A.a、b两点的场强相等B.a、b两点的电势相等C.c、d两点的场强相等D.c、d两点的电势相等教师备用习题ABC解析 a、b两点关于竖直直径对称,a、b两点附近的正、负电荷分布情况完全一样,可取任意一对关于a、b连线上下对称的正、负电荷为例,研究它们在a、b两点产生的合场强(如图甲所示),则所有电荷在a、b两点处产生的合场强大小相等,方向也相同,故Ea=Eb,选项A正确;整个细圆环关于水平直线ab上下对称,在对称的位置上任意取一对等量异种电荷,因为一对等量异种电荷的中垂面是一个等势面,等势面上的各点电势均相同,故选项B正确;教师备用习题甲若在细圆环的每个位置叠加一个与原来等量的正电荷,而不改变原来的静电场,则细圆环上的电荷变成如图乙所示,所有“2+”电荷对c、d两点的合场强方向竖直向下,若在细圆环的每个位置叠加一个与原来等量的负电荷,而不改变原来的静电场,则细圆环上的电荷变成如图丙所示,所有“2-”电荷对c、d两点的合场强方向竖直向下;且所有“2+”电荷对c、d两点的合场强和所有“2-”电荷对c、d两点的合场强大小相等,选项C正确;沿着电场线的方向电势降低,故cd,选项D错误.教师备用习题乙丙教师备用习题C教师备用习题教师备用习题A教师备用习题
