高三物理一轮复习电场全章教案Word格式文档下载.doc

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__________在该点的受力方向，是矢量．

（5）决定因素：

电场强度取决于电场本身，与q无关．

2．点电荷场强的计算式

（1）公式：

设在场源点电荷Q形成的电场中，与Q相距r点的场强E＝________.

（2）适用条件：

真空中的________形成的电场．

3．匀强电场：

各点场强的大小和方向都相同的电场，公式E＝________.

四、电场线及特点

1．电场线：

电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的______方向表示该点的电场强度方向．

2．电场线的特点

（1）电场线从______或无限远处出发终止于________或无限远处．

（2）电场线不相交．

（3）在同一电场里，电场线越密的地方场强越大．

3．几种典型的电场线（如图所示）

1－1.（多选）用一绝缘柄将一带正电玻璃棒a接触另一不带电玻璃棒b，使之接触起电，以下说法正确的是（　　）

A．在此接触起电过程中，玻璃棒a上的正电荷向玻璃棒b上转移

B．在此接触起电过程中，玻璃棒b上的电子向玻璃棒a上转移

C．在此接触起电过程中，它们的电荷的代数和不变

D．此接触起电过程并不一定遵循电荷守恒定律

1－2.

（多选）（2012·

高考浙江卷）用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上而下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是（　　）

A．摩擦使笔套带电

B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷

C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力

D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和

2.

（单选）如图所示，半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相等的电荷，相隔一定的距离，两球之间的相互吸引力大小为F.今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两个球接触后移开，这时，A、B两个球之间的相互作用力大小是（　　）

A.F　　　　　　　 B.F

C.F D.F

3－1.（单选）（2014·

广州模拟）当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时，测得该点的电场强度为E，若在同一点放入电荷量为q′＝2q的负试探电荷时，测得该点的电场强度（　　）

A．大小为2E，方向与E相同

B．大小为2E，方向与E相反

C．大小为E，方向与E相同

D．大小为E，方向与E相反

3－2.（单选）（2012·

高考江苏卷）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

4－1.

（多选）如图是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是（　　）

A．这个电场可能是负点电荷的电场

B．A点的电场强度大于B点的电场强度

C．A、B两点的电场强度方向不相同

D．负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向

4－2.（单选）法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法中正确的是（　　）

A．a、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量

B．a、b为异种电荷，a的电荷量小于b的电荷量

C．a、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量

D．a、b为同种电荷，a的电荷量小于b的电荷量

　　　　　　　对库仑定律的理解和应用

　库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷．点电荷是一种理想化的物理模型，当带电体间的距离远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用．

（单选）如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离l为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是（　　）

A．F引＝G，F库＝k　　 B．F引≠G，F库≠k

C．F引≠G，F库＝k D．F引＝G，F库≠k

[思路点拨]　两球壳质量分布均匀，可以认为质量集中在何处？

能否等效为电荷集中在球心？

[尝试解答]　________

1．（单选）两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同金属球（半径均为r），固定在相距（两球心间距离）为3r的两处，它们间库仑力的大小为F.现将两小球相互接触后放回原处，则两球间库仑力的大小（　　）

A．大于F　　　　　　　 B．等于F

C．小于F D．等于F

　　　　　　　电场线与带电粒子的运动轨迹分析

1．粒子所受合力的方向指向轨迹的凹侧，由此判断电场的方向或粒子的电性；

2．由电场线的疏密情况判断带电粒子的受力大小及加速度大小；

3．由功能关系判断速度变化：

如果带电粒子在运动中仅受电场力作用，则粒子电势能与动能的总量不变，电场力做正功，动能增大，电势能减小．

（多选）

如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，根据此图可以作出的正确判断是（　　）

A．带电粒子所带电荷的正、负

B．带电粒子在a、b两点的受力方向

C．带电粒子在a、b两点的加速度何处较大

D．带电粒子在a、b两点的速度何处较大

[思路点拨]　

（1）电场线方向、粒子电性未知，能判断电场力方向吗？

依据是什么？

（2）a、b两点的场强大小有什么关系？

（3）根据什么知识可判断va、vb关系？

[方法总结]　求解这类问题的方法：

（1）“运动与力两线法”——画出“速度线”（运动轨迹在初始位置的切线）与“力线”（在初始位置电场线的切线方向），从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景．

（2）“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向（或等势面电势的高低）、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面．若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；

若三个都不知（三不知），则要用“假设法”分别讨论各种情况．有时各种情景的讨论结果是归一的．

（单选）一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v－t图象如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的（　　）

　　　　　　　静电力作用下的平衡问题

　解决这类问题与解决力学中的平衡问题的方法步骤相同，只不过是多了静电力而已．

（2013·

高考新课标全国卷Ⅱ改编）如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上：

a、b带正电，电荷量均为q，c带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，求匀强电场场强的大小和c球的电量．

[课堂笔记]

[延伸总结]　

（1）解决静电力作用下的平衡问题，首先应确定研究对象，如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”．

（2）电荷在匀强电场中所受电场力与位置无关；

库仑力大小随距离变化而变化．

3．（单选）

如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°

和45°

，则为（　　）

A．2 B．3

C．2 D．3

　　　　　　　带电体的力电综合问题

　解决力、电综合问题的一般思路

（2014·

福州模拟）如图所示，光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形，固定在竖直面内，管口B、C的连线是水平直径．现有一带正电小球（可视为质点）从B点正上方的A点自由下落，A、B两点间距离为4R，从小球进入管口开始，整个空间中突然加上一个匀强电场，电场力在竖直方向上的分力大小与重力大小相等，结果小球从管口C处脱离圆管后，其运动轨迹最后经过A点．设小球运动过程中带电量没有改变，重力加速度为g，求：

（1）小球到达B点时的速度大小；

（2）小球受到的电场力的大小和方向；

（3）小球经过管口C处时对圆管壁的压力．

[思路点拨]　

（1）电场力的竖直分力Fy＝mg，方向向上还是向下？

小球受到的场力的合力等于什么？

（2）小球经过A点，说明Fx向左还是向右？

从C→A小球做什么运动？

[总结提升]　运动与受力的几个关系

（1）物体保持静止：

F合＝0

（2）做直线运动：

①匀速直线运动，F合＝0

②变速直线运动：

F合≠0，且F合一定沿速度方向．

（3）做曲线运动：

F合≠0，且F合总指向曲线凹的一侧．

（4）加速运动：

F合与v夹角α，0°

≤α＜90°

；

减速运动：

90°

＜α≤180°

.

（5）匀变速运动：

F合＝恒量．

4.

（多选）如图所示，整个空间存在水平向左的匀强电场，一长为L的绝缘轻质细硬杆一端固定在O点、另一端固定一个质量为m、电荷量为＋q的小球P，杆可绕O点在竖直平面内无摩擦转动，电场的电场强度大小为E＝.先把杆拉成水平，然后将杆无初速释放，重力加速度为g，不计空气阻力，则（　　）

A．小球到最低点时速度最大

B．小球从开始至最低点过程中动能一直增大

C．小球对杆的最大拉力大小为mg

D．小球可绕O点做完整的圆周运动

　用对称法处理场强叠加问题

范例　

如图所示，位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷A、B、C、D，四个点电荷的带电量均为q，其中点电荷A、C带正电，点电荷B、D带负电，试确定过正方形中心O并与正方形垂直的直线上到O点距离为x的P点处的电场强度．

[思路点拨]　A、B、C、D对于P点具有空间对称性，A、C电性、电量相同，为等量同号电荷，B、D也为等量同号电荷，根据对称性特点，可求P点的合场强．

[解析]　P点是A、C连线中垂线上的一点，故A、C两电荷在P点的合场强E1方向为O→P，同理B、D在P点的合场强E2方向为P→O，由对称性可知，E1、E2大小相等，所以P点的电场强度为0.

[答案]　0

[方法提炼]　对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中，应用对称性不仅能帮助我们认识和探索某些基本规律，而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题．利用对称法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的特点，出奇制胜，快速简便地求解问题．

5．（单选）（2013·

高考江苏卷）下列选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各圆环间彼此绝缘．坐标原点O处电场强度最大的是（　　）

一高考题组

1．（单选）（2013·

高考新课标全国卷Ⅰ）如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q（q>

0）的固定点电荷．已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为（k为静电力常量）（　　）

A．k　　　　　　　　　 B．k

C．k D．k

（单选）（2013·

高考海南卷）如图，电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点．已知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零，且＝2.则（　　）

A．q1＝2q2 B．q1＝4q2

C．q1＝－2q2 D．q1＝－4q2

3．（单选）（2011·

高考海南卷）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的带电荷量为q，球2的带电荷量为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

二模拟题组

4．（单选）

湖南五市十校联考）如图所示，在空间中的A、B两点固定一对等量异种点电荷，在竖直面内AB中垂线上固定一根光滑绝缘的直杆，在杆上串一个带正电的小球，给小球一个沿竖直向下的初速度，则小球所做的运动是（　　）

A．匀速直线运动

B．先减速后加速运动

C．一直匀加速运动

D．以上均错

5．（2014·

北京东城区检测）如图所示，一带电荷量为＋q、质量为m的小物块处于一倾角为37°

的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止．重力加速度取g，sin37°

＝0.6，cos37°

＝0.8.求：

（1）水平向右电场的电场强度的大小；

（2）若将电场强度减小为原来的1/2，小物块的加速度是多大；

（3）电场强度变化后小物块下滑距离L时的动能．

温馨提示

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第二节　电场能的性质

一、电场力做功和电势能

1．静电力做功

（1）特点：

静电力做功与__________无关，只与__________有关．

（2）计算方法

①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿__________的距离．

②WAB＝qUAB，适用于________.

2．电势能

（1）定义：

电荷在________中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到______位置时静电力所做的功．

（2）静电力做功与电势能变化的关系：

静电力做的功等于______________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.

（3）电势能具有相对性．

二、电势、等势面

1．电势

电荷在电场中某一点的______与它的__________的比值．

（2）定义式：

φ＝.

（3）矢标性：

电势是标量，其大小有正负之分，其正（负）表示该点电势比电势零点高（低）．

（4）相对性：

电势具有相对性，同一点的电势因________的选取不同而不同．

2．等势面

电场中__________的各点构成的面．

（2）特点

①在等势面上移动电荷，电场力不做功．

②等势面一定与电场线垂直，即与场强方向______.

③电场线总是由电势______的等势面指向电势______的等势面．

④等差等势面的疏密表示电场的强弱（等差等势面越密的地方，电场线越密）．

三、电势差

1．定义：

电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力所做的功WAB与移动的电荷的电量q的比值．

2．定义式：

UAB＝________.

3．电势差与电势的关系：

UAB＝________，UAB＝－UBA.

4．电势差与电场强度的关系

匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿______的距离的乘积，即UAB＝Ed.

电势和电势差都是由电场本身决定的，与检验电荷无关，但电势是相对量，电场中各点的电势与零电势点的选取有关，而电势差是绝对量，与零电势点的选取无关．,1.（单选）（2014·

重庆模拟）如图所示，正点电荷（电荷量为Q）产生的电场中，已知A、B间的电势差为U，现将电荷量为q的正点电荷从B移到A，则（　　）

A．外力克服电场力做功QU，电势能增加qU

B．外力克服电场力做功qU，电势能增加QU

C．外力克服电场力做功qU，电势能增加qU

D．外力克服电场力做功QU，电势能减少QU

2－1.（单选）（2012·

高考重庆卷）

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（　　）

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点的电势低于d点的电势

D．负电荷从a到c，电势能减少

2－2.（单选）在静电场中，下列说法正确的是（　　）

A．电场强度处处为零的区域内，电势一定也处处为零

B．电场强度处处相同的区域内，电势一定也处处相同

C．电场强度的方向总是跟等势面垂直

D．电势降低的方向就是电场强度的方向

3－1.（多选）关于电势差的计算公式，下列说法正确的是（　　）

A．电势差的公式UAB＝说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比

B．把正电荷从A点移到B点电场力做正功，则有UAB＞0

C．电势差的公式UAB＝中，UAB与移动电荷的电荷量q无关

D．电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时电场力所做的功

3－2.

（单选）（2014·

宜昌高三检测）如图所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是（　　）

A．竖直向下，E＝100V/m

B．水平向左，E＝100V/m

C．水平向左，E＝200V/m

D．水平向右，E＝200V/m

　　　　　　　电势高低及电势能大小的比较

1．比较电势高低的方法

（1）根据电场线方向：

沿电场线方向电势越来越低．

（2）根据UAB＝φA－φB：

若UAB＞0，则φA＞φB，若UAB＜0，则φA＜φB.

（3）根据场源电荷：

取无穷远处电势为零，则正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；

靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低．

2．电势能大小的比较方法

（1）做功判断法

电场力做正功，电势能减小；

电场力做负功，电势能增加（与其他力做功无关）．

（2）电荷电势法

正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大．

（3）公式法

由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大；

Ep的负值越大，电势能越小．

（多选）（2013·

高考江苏卷）

将一电荷量为＋Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等.a、b为电场中的两点，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．检验电荷－q在a点的电势能比在b点的大

D．将检验电荷－q从a点移到b点的过程中，电场力做负功

1．（多选）

潍坊模拟）如图所示，MN、PQ是圆的两条相互垂直的直径，O为圆心．两个等量正电荷分别固定在M、N两点．现有一带电的粒子（不计重力及粒子对电场的影响）从P点由静止释放，粒子恰能在P、Q之间做直线运动，则以下判断正确的是（　　）

A．O点的场强一定为零

B．P点的电势一定比O点的电势高

C．粒子一定带负电

D．粒子在P点的电势能一定比在Q点的电势能小

　　　　　　　等势面与粒子运动轨迹的分析

1．几种常见的典型电场的等势面比较

电场

等势面（实线）图样

重要描述

匀强电场

垂直于电场线的一簇平面

点电荷

的电场

以点电荷为球心的一簇球面

等量异种

点电荷的

连线的中垂线上的电势为零

等量同种

正点电荷

连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高

2.解决该类问题应熟练掌握以下知识及规律

（1）带电粒子所受合力（往往仅为电场力）指向轨迹曲线的内侧．

（2）某点速度方向为轨迹切线方向．

（3）电场线或等差等势面密集的地方场强大．

（4）电场线垂直于等势面．

（5）顺着电场线电势降低最快．

（6）电场力做正功，电势能减小；

电场力做负功，电势能增大．有时还要用到牛顿第二定律、动能定理等知识．

（单选）（2012·

高考天津卷）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

[方法总结]　这类问题关键是画出电场线，判断出电场力方向，粒子所受合力（一般仅受电场力）指向轨迹的凹侧，以此为基础再结合其他条件，就可对有关问题作出正确的判断．

2．（多选）（2012·

高考山东卷）

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点的动能变化大于由b点到c点的动能变化

　　　　　　　公式U＝E·

d的拓展应用

1．在匀强电场中U＝Ed，即在沿电场线方向上，U∝d.

2．推论：

①如图甲，C点为线段AB的中点，则有φC＝.

②如图乙，AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD.

3．在非匀强电场中U＝Ed虽不能直接应用，但可以用作定性判断．

高考安徽卷）如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0V，点A处的电势为6V，点B处的电势为3V，则电场强度的大小为（　　）

A．200V/m　　　　　　 B．200V/m

C．100V/m D．100V/m

在匀强电场中有四个点A、B、C、D，恰好为平行四边形的四个顶点，O点为平行四边形两条对角线的交点．已知：

φA＝－4V，φB＝6V，φC＝8V，则φD、φO分别为（　　）

A．－6V,6V

B．2V,1V

C．－2V,2V

D．－4V,4V

　　　　　　　电场中的功能关系

1．求电场力做功的几种方法

（1）由公式W＝Flcosα计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝Eqlcosα.

（2）由WAB＝qUAB计算，此公式适用于任何电场．

（3）由电势能的变化计算：

WAB