高三物理总复习第一轮复习教案电磁学部分.docx
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1、第六章 电 场电荷和电荷守恒定律电场电场力的性质场强E=F/q 矢量 电场线匀强电场E=U/d 真空中点电荷的电场E=KQ/r2电场能的性质电势: =/q 标量 等势面电势差:UAB=UAUB=/q =wAB /q电场力F=Eq(任何电场)F=Kq1q2/r2(真空中点电荷)电势能:=Q AB=qUAB电场力的功 W=qUAB=AB 做功与途径无关带电粒子在电场中运动平衡 直线加速 偏转电场中的导体 静电感应 静电平衡电容器 电容:C=Q/U第1单元 电场的力的性质 电 荷 守 恒 和 库 仑 定 律玻璃棒丝绸一、两种电荷自然界中有两种电荷,同性相斥,异性相吸,正负中和转移用丝绸摩擦过的玻璃棒
2、带正电用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电摩擦起电是电荷的转移,不是电荷的创建。电荷没有质量二、电荷守恒定律 电荷既不能创建,也不能歼灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一局部转移到另一局部,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。这是物理学中的重要根本规律之一。三、元电荷、点电荷和净电荷1、 元电荷:电子负电1.610 19 C,质子正电1.610 19 C,把质子或电子的电量叫元电荷1 e1.610 19 C,全部的带电体的电量都是e的整数倍,如、2、点电荷:(力学中的质点)假如带电体的形态和大小对它们互相作用力的影响可以忽视不计,两个物体间的间隔 比它们的自身大很多,这样的带电体叫点电荷。
3、3、净电荷:导体中正负电荷中和后所剩余的电荷四、库仑定律(法国)真空中两个点电荷的互相作用力(静电力或库仑力),跟它们电量的乘积成正比,跟它们间隔 的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。rQ1Q2 1、成立条件真空中(空气中也近似成立),点电荷。即带电体的形态和大小对互相作用力的影响可以忽视不计。(这一点与万有引力很相像,但又有不同:对质量匀称分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,间隔 近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心间隔 代替r)。2、 正负的处理:确定值五、两个完全一样的带电金属球相碰,电荷先中和,后平分。例1、电子m19.110 31 kg, 质子m21.
4、6710 27 kg,求:静电力和万有引力的比值解: 计算静电力的时候不用考虑万有引力例2、在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷。将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以使它在电场力作用下保持静止?若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷?电荷量是多大?解:C点处引入的点电荷QC= +4Q例3、已知如图,带电小球A、B的电荷分别为QA、QB,OA=OB,都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时AB间间隔 减为d/2,可采纳哪些方法OABmBgFNLdA将小球A、B的质量都增加到原来的2倍B将小球
5、B的质量增加到原来的8倍C将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B的质量增加到原来的2倍解:,而,可知,选BD例4、(与力学综合的问题) 已知如图,光滑绝缘程度面上有两只完全一样的金属球A、B,带电量分别为-2Q与-Q。如今使它们以一样的初动能E0(对应的动量大小为p0)开场相向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回到各自的动身点时的动能分别为E1和E2,动量大小分别为p1和p2。有下列说法:AB-Q-2QE1=E2 E0,p1=p2 p0 E1=E2= E0,p1=p2= p0 接触点确定在两球初位置连线的中点右侧某
6、点 两球必将同时返回各自的动身点。其中正确的是C。A B C D 电 场 和 电 场 强 度一、电场:电荷间互相作用的媒介物1、 来源:(1)只要有电荷的存在,无论如何,在它们的四周都会产生电场,电场是由电荷确定的。(2)变更的磁场(麦克斯韦)2、 性质:(1)对放入电场中的电荷由电场力的作用电荷 电场 电荷检验电荷场源电荷二、电场强度(场强E,矢量) 试验说明,对于电场中的某个确定的点,电场力与检验电荷的电量的比值是确定的(除非电场变更)1、场强的大小 N / C2、场强的方向:(或叫做电场的方向)规定正电荷的受力的方向为场强的方向,与负电荷的受力方向相反。理解:1、矢量(可以合成或分解)2
7、、描绘电场的强弱和方向3、E是描绘电场的性质,不是描绘检验电荷的性质,只要电场中某点确定,场强就确定,场强与检验电荷无关,F和q同时变更,但比值不变。 4、描绘电场的力的性质三、点电荷的场强检验电荷场源电荷1电场强度E是描绘电场的力的性质的物理量 四、电场的叠加 多个电场互相叠加,某点的场强就等于各个场单独存在时在该点场强的矢量和场的叠加原理ABCOEBEAEC例5、图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q,求该三角形中心O点处的场强大小和方向。-5 -3 -1 1-4Q +9Q解:每个点电荷在O点处的场强大小都是由图可得O点处的合场强为,方向由O指向C 。例6
8、、 如图,在x轴上的x = -1和x =1两点分别固定电荷量为- 4Q和+9Q的点电荷。求:x轴上合场强为零的点的坐标。并求在x = -3点处的合场强方向。解:由库仑定律得合场强为零的点坐标为x= -5。x= -5、x= -1、x=1这三个点把x轴分成四段,可以证明:同始终线上的两个点电荷所在的点和它们形成的合场强为零的点把该直线分成4段,相邻两段上的场强方向总是相反的。本题从右到左,4个线段(或射线)上的场强方向依次为:向右、向左、向右、向左,所以x= -3点处的合场强方向为向右。 电 场 线一、电场线 (法拉第) 在电场中画一组曲线,使曲线上各点切线的方向都跟该点的场强的方向一样,即跟该点
9、的正电荷的受力的方向一样,这样的曲线叫电场线。(三向合一)匀强电场等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场点电荷与带电平板+孤立点电荷四周的电场二、常见的电场线形态电场线的形态可以用奎宁的针状晶体或蓖麻油中的头发屑模拟三、电场线的特点1、 从正电荷动身,终止于负电荷2、 不闭合,不相交意义3、 切线的方向表示电场的方向或正电荷的受力方向4、 疏密程度表示场强的大小,场的强弱5、 电场线(或E)等势面6、 电场线由高的等势面指向低的等势面四、匀强电场场强的大小和方向各处均一样,电场线平行、等距、同向+a Oc两块等大、平行、靠近、正对、带等量异种电荷的金属板间的电场,(边缘除外)是匀强电场例7、
10、如图所示,在等量异种点电荷的电场中,将一个正的摸索电荷由A 点沿直线移到O点,再沿直线由O点移到c点。在该过程中,检验电荷所受的电场力大小和方向如何变更?其电势能又如何变更?练习:1处在如图所示的四种电场中P点的带电粒子,由静止释放后只受电场力作用,其加速度确定变大的是2如图所示,带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布状况一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示若不考虑其他力,则下列推断中正确的是BCA若粒子是从A运动到B,则粒子带正电;若粒子是从B运动到A,则粒子带负电B不管粒子是从A运动到B,还是从B运动到A,粒子必带负电C若粒子是从B运动到A,则其加速度减小D若粒子是从B运动到A,则
11、其速度减小4在图所示的竖直向下的匀强电场中,用绝缘的细线拴住的带电小球在竖直平面内绕悬点O做圆周运动,下列说法正确的是带电小球有可能做匀速率圆周运动 带电小球有可能做变速率圆周运动 带电小球通过最高点时,细线拉力确定最小带电小球通过最低点时,细线拉力有可能最小DA BCD 5在一高为h的绝缘光滑程度桌面上,有一个带电量为+q、质量为m的带电小球静止,小球到桌子右边缘的间隔 为s,突然在空间中施加一个程度向右的匀强电场E,且qE= 2 mg,如图所示,求:(1)小球经多长时间落地?(2)小球落地时的速度解:(1)小球在桌面上做匀加速运动,t1=,小球在竖直方向做自由落体运动,t2=,小球从静止动
12、身到落地所经过的时间:t=t1+t2=(2)小球落地时vy=gt2=,vx=at=t=2gt=2落地速度v= 第2单元 电场的能的性质 电 势 能 和 电 势 和 电 势 差一、电势能(标量 焦耳 J )电场力、相对位置 1、电荷在电场中受到电场力,所具有的与电荷的位置有关的能量,称电势能或电能。 2、电势能的相对性选择零势能面,一般选择大地或无穷远为零势能面。(等效)3、电场力做功与电势能变更的关系方法与重力势能相比照无论电荷的正负,电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增加,做功和电势能的变更量在数值上是相等的 A BA到B,正功,ab A BA到B,负功,abABC 静电场中,电
13、场力做功与途径无关,电势能的变更量与途径无关 二、 1 J / C 1 V / m 1、 地位:u(或)与力学中的高度相当(标量)2、 相对性:选取大地或无穷远处为零电势点00A B6J3V10J5V3、 沿电场线方向,电势降低(与电性无关)2C 4、 电势由电场本身性质确定5、 电势是描绘电场中能量性质的物理量6、 意义:电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。练习:1、 沿电场线方向挪动正电荷,电势能减小 沿电场线方向挪动负电荷,电势能增加正电荷的电场中,电势为正,负电荷的电场中,电势为负2、 正电荷的电场中,正的检验电荷电势能为正,负的检验电荷电势能为负 负电荷的电场
14、中,正的检验电荷电势能为负,负的检验电荷电势能为正3、 只在电场力的作用下,正电荷顺着电场线运动,由高电势向低电势只在电场力的作用下,负电荷逆着电场线运动,由低电势向高电势4、 比拟5J和7J的大小,理解标量负号的意义。三、电 势 差电场力做功与电荷电量的比值叫电势差S M0V 2VS M0V 2VN5V1、 在电场中某两点的电势之差,也叫电压 UAB A B 2、 3、意义:对应于高度差,由电场本身的性质确定电势与选择的零电势点有关,电势差与零电势点的选择无关4、运用要求:1、UABAB 143 V 带正负号2、UW/q或WqU 用确定值,正负号另行推断() 例8:将电量为q210 8 C的
15、点电荷从零电场中点S挪动到M点要克制电场力做功4108 J,求M点的电势?。若再从M点挪动到N点,电场力又做正功14108 J,求N点电势?+ABC解:(1) S到M, 对负电荷做负功,电势降低M到N对负电荷做正功,电势上升(2) 例9:电子伏是探讨微观粒子时常用的能量单位。1ev就是电势差为1V的两点间挪动一个元电荷电场力所做的功。1ev1.61019C1V1.61019 J,把一个二价正离子从大地挪动到电场中的A点,w6ev,求:UA? 解:ABCD例10、 如图所示,三个同心圆是同一个点电荷四周的三个等势面,已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点,且三点在同一条
16、电场线上。A、C两点的电势依次为A=10V和C=2V,则B点的电势是BA.确定等于6V B.确定低于6V C.确定高于6V D.无法确定 【例11】 已知ABC处于匀强电场中。将一个带电量q= -210-6C的点电荷从A移到B的过程中,电场力做功W1= -1.210-5J;再将该点电荷从B移到C,电场力做功W2= 610-6J。已知A点的电势A=5V,则B、C两点的电势分别为_V和_V。试在右图中画出通过A点的电场线。解:先由W=qU求出AB、BC间的电压分别为6V和3V,再根据负电荷AB电场力做负功,电势能增大,电势降低;BC电场力做正功,电势能减小,电势上升,知B= -1VC=2V。沿匀强
17、电场中随意一条直线电势都是匀称变更的,因此AB中点D的电势与C点电势一样,CD为等势面,过A做CD的垂线必为电场线,方向从高电势指向低电势,所以斜向左下方。 等 势 面一、等势面电场中,电势相等的各点所构成的面(等高线和等压线)二、常见等势面的形态9 8 7 6 6 6 6 5 4 3 2 1 0 三、等势面的特点1、 在等势面上挪动电荷,电场力不做功201002、 电场线(或E)等势面3、 电场线由高的等势面指向低的等势面4、 闭合、等势面不相交 5、 静电平衡导体是等势体,外表是等势面 6、 等差等势面相邻的等势面的电势差相等8V 0V 8V(1) 差等势面越密的地方,电场越强,场强越大(
18、2) 相邻的等差等势面挪动同一个电荷电场力做功相等7、沿电场方向电势降低最快(场强方向是电势 着陆最快的地方) 8、匀强电场中,平行等长的线段两个端点间的电势差相等,即匀强电场中的电势匀称变更。练习等量异种电荷(1)中垂线的电场强度和电势的特点(2)带电粒子从无穷远处挪动到中点,分析电场力的做功状况和电势能的变更状况 (3)一个电子由8V到8V电场力做功状况,电势能的变更状况。 电 势 差 与 电 场 强 度 的 关 系一、公式的推导 说明:1、适用于匀强电场 2、U是两点间的电势差,d是沿电场方向的间隔 3、单位 1 V ./ m = 1 N / C 4、在匀强电场中,场强在数值上等于沿场强
19、方向每单位间隔 上降低的电势。二、场强的三种求法1、 EF / q 定义式,适用于任何电场(真空、介质)2、 EKQ / r2 适用于点电荷的电场(真空、点电荷)3、 EU / d 适用于匀强电场(真空)针对训练1.电场中有A、B两点,一个点电荷在A点的电势能为1.210-8 J,在B点的电势能为0.8010-8 J.已知A、B两点在同一条电场线上,如图所示,该点电荷的电荷量为1.010-9C,那么A A.该电荷为负电荷 B.该电荷为正电荷C.A、B两点的电势差UAB=4.0 VD.把电荷从A移到B,电场力做功为W=4.0 J2.某电场中等势面分布如图所示,图中虚线表示等势面,过a、b两点的等
20、势面电势分别为40 V和10 V,则a、b连线的中点c处的电势应C A.确定等于25 V B.大于25 VC.小于25 V D.可能等于25 V3如图所示,在粗糙程度面上固定一点电荷Q,在M点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块,小物块在Q的电场中运动到N点静止,则从M点运动到N点的过程中ABD 4A 小物块所受电场力渐渐减小 B.小物块具有的电势能渐渐减小C.M点的电势确定高于N点的电势D.小物块电势能变更量的大小确定等于克制摩擦力做的功4.如图所示,M、N两点分别放置两个等量种异电荷,A为它们连线的中点,B为连线上靠近N的一点,C为连线中垂线上处于A点上方的一点,在A、B、C三点中.C A.
21、场强最小的点是A点,电势最高的点是B点B.场强最小的点是A点,电势最高的点是C点C.场强最小的点是C点,电势最高的点是B点D.场强最小的点是C点,电势最高的点是A点5.AB连线是某电场中的一条电场线,一正电荷从A点处自由释放,电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点到B点运动过程中的速度图象如图所示,比拟A、B两点电势的凹凸和场强E的大小,下列说法中正确的是AA.AB,EAEB B.AB,EAEBC.AB,EAEB D.AB,EAEB6.如图所示,平行的实线代表电场线,方向未知,电荷量为110-2C的正电荷在电场中只受电场力作用,该电荷由A点移到B点,动能损失了0.1 J,若A点电势为-10 V,则
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