2013届高考物理一轮复习第六章-静电场-6.1-电场力的性质-教学案(共25页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上【2013考纲解读】 按照考纲的要求,本章内容可以分成三部分,即:电场的力的性质;电场的能的性质;带电粒子在电场中的运动。其中重点是对电场基本性质的理解、熟练运用电场的基本概念和基本规律分析解决实际问题。难点是带电粒子在电场中的运动。1.能利用电荷守恒定律进行相关判断.2.会解决库仑力参与的平衡及动力学问题【重点知识梳理】一、库仑定律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。即: 其中k为静电力常量, k=9010 9 Nm2/c21成立条件真空中(空气中也近似成立),点电荷。即带电体的形状
2、和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。(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)。2同一条直线上的三个点电荷的计算问题3与力学综合的问题。二、电场的力的性质电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用,电荷放入电场后就具有电势能。1电场强度电场强度E是描述电场的力的性质的物理量。(1)定义:放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强。这是电场强度的定义式,适用于任何电场。其中的q为试探电荷(以前称为检验电荷),是电荷量很小的点电荷(可
3、正可负)。电场强度是矢量,规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。(2)点电荷周围的场强公式是:,其中Q是产生该电场的电荷,叫场电荷。匀强电场的场强公式是:,其中d是沿电场线方向上的距离。2电场线要牢记以下6种常见的电场的电场线注意电场线的特点和电场线与等势面间的关系:电场线的方向为该点的场强方向,电场线的疏密表示场强的大小。电场线互不相交【高考真题精析】【2012高考】(2012重庆)空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的4个点,则()AP、Q两点处的电荷等量同种 Ba点和b点的电场强度相同【本资料来源:全
4、品高考网、全品中考网;全品教学网为您提供最新最全的教学资源。】Cc点的电势低于d点的电势 D负电荷从a到c,电势能减少【答案】D【解析】由图中等势面的对称性知,P、Q两处为等量异种电荷,A错误;由于电场线与等势面垂直,所以ab两处的电场强度方向不同,B错误;P处为正电荷,c在离P更近的等势面上,c点的电势高于d点的电势,C错误;从a到c,电势升高,负电荷电势能减少,D正确【考点定位】电场(2012上海)11A、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处放电荷量为-2
5、q的点电荷,其所受电场力为 ( )(A)-F/2(B)F/2(C)-F(D)F答案;B解析;根据库仑定律:,在A点放一电荷量为q的点电荷时:而在C处放电荷量为-2q的点电荷:,而LAB:LBC=1:2,代入得:【考点定位】电场12. (2012海南)N(N1)个电荷量均为q(q0)的小球,均匀分布在半径为R的圆周上,示意如图。若移去位于圆周上P点的一个小球,则圆心O点处的电场强度大小为 ,方向 。(已知静电力常量为k)12.答案:k 沿OP指向P点解析:由对称性可知,均匀分布在半径为R的圆周上N个带电小球在圆心O点处的电场强度大小为零。若移去位于圆周上P点的一个小球,剩余带电小球在圆心O点处产
6、生的电场强度与P点小球在圆心O点产生的电场强度大小相等,方向相反。由点电荷电场强度公式可知,P点带电小球在圆心处产生的电场强度为k,方向沿OP指向O点。若移去位于圆周上P点的一个小球,则圆心O点处的电场强度大小为k,方向沿OP指向P点。【考点定位】此题考查电场叠加、点电荷电场强度公式及其相关知识。(2012江苏)1. 真空中,A、B 两点与点电荷Q 的距离分别为r 和3r,则A、B 两点的电场强度大小之比为(A) 3 :1 (B) 1 :3 (C) 9 :1 (D) 1 :9【答案】C【解析】由点电荷电场强度公式知,A、B两点电场强度大小之比为9:1,C正确。1(上海)电场线分布如图昕示,电场
7、中a,b两点的电场强度大小分别为已知和,电势分别为和,则(A) , (B) ,(C) , (D) , 2.(广东)如图所示为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电,在电场力作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的。下列表述正确的是:A、到达集尘极的尘埃带正电荷B、电场方向由集尘板指向放电极C、带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D、同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大答案:BD解析:由于集电极与电源正极连接,电场方向由集尘板指向放电极,B正确。而尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积,说明尘埃带负电荷,A错误。负电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相反。C错误,根据F=q
8、E可得,D正确。3(上海)如图,在水平面上的箱子内,带异种电荷的小球a、b用绝缘细线分别系于上、下两边,处于静止状态。地面受到的压力为,球b所受细线的拉力为。剪断连接球b的细线后,在球b上升过程中地面受到的压力(A)小于 (B)等于 (C)等于 (D)大于【答案】D.【解析】把箱子以及两小球a、b当做一个整体。静止时地面受到的压力为等于三个物体的总重力.在球b上升过程中,整体中的一部分具有了向上的加速度,根据整体法,即;在球b静止时,库仑引力,在球b向上加速时库仑引力,两球接近,库仑引力增加,有:,所以,根据可得.4(上海)两个等量异种点电荷位于x轴上,相对原点对称分布,正确描述电势随位置变化
9、规律的是图【答案】A. 【解析】等量异种点电荷电场线如图所示,因为沿着电场线方向电势降低,所以,以正电荷为参考点,左右两侧电势都是降低的;因为逆着电场线方向电势升高,所以副电荷为参考点,左右两侧电势都是升高的。可见,在整个电场中,正电荷所在位置电势最高,负电荷所在位置电势最低,符合这种电势变化的情况只有A选项.来源:学#科#网5.(海南)关于静电场,下列说法正确的是电势等于零的物体一定不带电电场强度为零的点,电势一定为零同一电场线上的各点,电势一定相等负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加答案:D6.(海南)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
10、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答案:D,解得n=6,选D.7(江苏)一粒子从A点射入电场,从B点射出,电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示,图中左侧前三个等势面彼此平行,不计粒子的重力。下列说法正确的有A粒子带负电荷B粒子的加速度先不变,后变小C粒子的速度不断增大D粒子的电势能先减小,后增大【答案】AB【解析】本题考查带电粒子在电场中的运动。沿电场线方向电势逐渐降低,电场
11、线垂直与等势面,如图所示,画出轨迹上某一点的电场的方向,结合粒子的偏转情况可判断粒子的受力方向与电场线方向相反,故粒子带负电,A项正确;左侧等势面平行等间距,对应电场为匀强电场,右侧等势面间距增大,对应电场强度减小,由左到右的过程电场力先不变后变小,即加速度先不变后变小,B项正确;此过程电场力做负功,粒子电势能不断增大,动能(速度)不断减小。8(山东)如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a与c关于MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是 b点场强大于d点场强 b点场强小于d点场强a、b两点的电势差
12、等于b、c两点间的电势差试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能答案:BC9.(重庆)如题19图所示,电量为+q和-q的点电荷分别位于正方体的顶点,正方体范围内电场强度为零的点有A. 体中心、各面中心和各边中点 B. 体中心和各边中点C. 各面中心和各边中点 D. 体中心和各面中心【答案】D.【解析】将位于顶点的同种正电荷连线,根据对称性,连线的正中央一点场强为零,同理,将位于顶点的同种负电荷连线,连线的正中央一点场强也为零,于是,就可以作出判断:体中心和各面中心各点场强一定为零.10(新课标)一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的。关于b点电场强
13、度E的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)( )解析:带由负电荷所受电场力方向与速度夹角大于900,指向曲线的凹侧,场强方向与负电荷受力方向相反,D正确。答案:D1、(2010全国卷)16关于静电场,下列结论普遍成立的是 A电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低 B电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关 C在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电势降低最快的方向 D将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功这零【答案】C【解析】在正电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势高,离正电荷远,电场强度小,电势低;而在负电荷的电场中,离正电
14、荷近,电场强度大,电势低,离负电荷远,电场强度小,电势高,A错误。电势差的大小决定于两点间距和电场强度,B错误;沿电场方向电势降低,而且速度最快,C正确;场强为零,电势不一定为零,如从带正电荷的导体球上将正电荷移动到另一带负电荷的导体球上,电场力做正功。2、(2010全国卷)17在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为104V/m.已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落,取重力加速度大小为10m/s2,水的密度为103kg/m3。这雨滴携带的电荷量的最小值约为 A210-9C B. 410-9C C. 610-9C D. 810-9C【答案】B【解析】带电雨滴在电场力和重力作用下保持静止,则mg=
15、qE,得:=410-9C,选项B正确。3、(2010新课标卷)17静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器。某除尘器模型的 收尘板是很长的条形金属板,图中直线为该收尘板的横截面。工作时收尘板带正电,其左侧的电场线分布如图所示;粉尘带负电,在电场力作用下向收尘板运动,最后落在收尘板上。若用粗黑曲线表示原来静止于点的带电粉尘颗粒的运动轨迹,下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力) 【答案】A【解析】粉尘受力方向为电场线方向,从静止开始运动应该是A图情况,不会是BCD情况,A正确。4、(2010北京卷)18用控制变量法,可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图)。设两极板正对面积为S,极板间的
16、距离为d,静电计指针偏角为。实验中,极板所带电荷量不变,若A.保持S不变,增大d,则变大B.保持S不变,增大d,则变小C.保持d不变,减小S,则变小D.保持d不变,减小S,则不变【答案】A5、(2010北京卷)23利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,于是c、f间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小
17、与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UHRH,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关。(1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中c、f哪端的电势高;(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式。(通过横截面积S的电流InevS,其中v是导电电子定向移动的平均速率);(3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示
18、。 a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,请导出圆盘转速N的表达式。b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。将、代入得:(3)a. 由于在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,则 圆盘转速为 b. 提出的实例或设想合理即可6、(2010上海物理)9三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb,电势分别为ja、jb,则()(A)EaEb,jajb(B)EaEb,jajb(C)EaEb,jajb(D)EaEb,jajb【答案】C【解析】根据电场线的疏密表示场强大小,沿电场线电势降落(最快),选项C正
19、确。7、(2010上海物理)33如图,一质量不计,可上下移动的活塞将圆筒分为上下两室,两室中分别封有理想气体。筒的侧壁为绝缘体,上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面积S2cm2。在电键K断开时,两室中气体压强均为p0240Pa,ND间距l11mm,DM间距l23mm。将变阻器的滑片P滑到左端B,闭合电键后,活塞D与下底M分别带有等量导种电荷,并各自产生匀强电场,在电场力作用下活塞D发生移动。稳定后,ND间距l13mm,DM间距l21mm,活塞D所带电量的绝对值qe0SE(式中E为D与M所带电荷产生的合场强,常量e08.851012C2/Nm2)。求: (1)两室中气体的压强(设活塞
20、移动前后气体温度保持不变);(2)活塞受到的电场力大小F;(3)M所带电荷产生的场强大小EM和电源电压U;(4)使滑片P缓慢地由B向A滑动,活塞如何运动,并说明理由。【答案】(1)80Pa 720Pa (2)0.128N (3)6106N/m 12V (4)见解析【解析】(1)电键未合上时两室中气体压强为p0,设电键合上后,两室中气体压强分别为p1、p2,由玻意耳定律p0l1Sp1l1S,p1p0/380Pa,p0l2Sp2l2S,p23p0720Pa,(2)活塞受到的气体压强差为Dpp2p1640Pa,活塞在气体压力和电场力作用下处于平衡,电场力FDpS0.128N,(3)因为E为D与M所带
21、电荷产生的合场强,是M所带电荷产生的场强大小,所以E=2,所以,所以=,得。电源电压.(4)因减小,减小,向下的力减小,增大,减小,向上的力增大,活塞向上移动。x/my/mOP8、(2010安徽卷)16如图所示,在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R=0.1m的圆,P为圆周上的一点,O、P两点连线与轴正方向的夹角为。若空间存在沿轴负方向的匀强电场,场强大小E=100V/m,则O、P两点的电势差可表示为A BC DESR0R1R2MN9、(2010安徽卷)18如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S
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- 2013 高考 物理 一轮 复习 第六 静电场 6.1 电场 性质 教学 25
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