物理人教版--选修3-1[1]

1、同步导学与评估同步导学与评估新课标新课标人教版人教版选选修修3-1 物物 理理目录目录第一单元静电场第一单元静电场课时课时1电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律课时课时2库仑定律库仑定律课时课时3 3电场强度电场强度课时课时4电势能和电势电势能和电势课时课时5电势差电势差课时电势差与电场强度的关系课时电势差与电场强度的关系课时课时7静电现象及其应用静电现象及其应用课时课时8电容器的电容电容器的电容课时课时9带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动课时课时10静电场静电场小结小结第二单元恒定电流第二单元恒定电流课时课时11电源和电流电源和电流课时课时12电动势电动势课时课时13欧姆定律欧姆定律课

2、时课时14串联电路和并联电路串联电路和并联电路课时课时15焦耳定律焦耳定律课时课时16电阻定律电阻定律课时课时17闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律课时课时18多用电表多用电表课时课时19实验实验:测定电池的电动势和内阻测定电池的电动势和内阻课时课时20简单的逻辑电路简单的逻辑电路课时课时21恒定电流恒定电流小结小结第三单元磁场第三单元磁场课时课时22磁现象和磁场磁现象和磁场课时课时23磁感应强度磁感应强度课时课时24几种常见的磁场几种常见的磁场课时课时25磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力课时课时26磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力课时课时27带电粒子在匀强磁场中的运动带

3、电粒子在匀强磁场中的运动课时课时28磁场磁场小结小结第一单元静电场第一单元静电场课时课时1电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律课前导航课前导航进入冬季后，郑州长期晴朗无雨，多次降温又造成干冷进入冬季后，郑州长期晴朗无雨，多次降温又造成干冷天气，不少市民在工作、生活中经常受到静电的困扰记者天气，不少市民在工作、生活中经常受到静电的困扰记者随机采访随机采访20个读者、网友，有八成人表示今冬已不止一次感个读者、网友，有八成人表示今冬已不止一次感受到静电：临睡前脱毛衣、开启汽车门、抓公交车扶手受到静电：临睡前脱毛衣、开启汽车门、抓公交车扶手似乎似乎“危机四伏危机四伏”有一位皮先生就有这样的经历：某天他在办

4、公室门口遇有一位皮先生就有这样的经历：某天他在办公室门口遇到一位女熟人，两个人热情地准备握手，不料在两手接触的到一位女熟人，两个人热情地准备握手，不料在两手接触的一瞬间，他们竟一瞬间，他们竟“来电来电”了，皮先生就听见了，皮先生就听见“啪啪”的一声，的一声，倒是没有太明显的疼痛感，对方反应更为强烈，倒是没有太明显的疼痛感，对方反应更为强烈，“啊啊”的一的一声尖叫起来，引得周围几间办公室的人都带着诧异的眼神跑声尖叫起来，引得周围几间办公室的人都带着诧异的眼神跑出来看热闹，让皮先生尴尬不已出来看热闹，让皮先生尴尬不已请你思考：请你思考：1手上的电是怎么产生的？手上的电是怎么产生的？2你还知道其他的

5、起电方式吗？你还知道其他的起电方式吗？基础梳理基础梳理知识精析知识精析一、电荷一、电荷1两种电荷两种电荷自然界中存在两种电荷，分别为正电荷和负电荷同种自然界中存在两种电荷，分别为正电荷和负电荷同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引电荷相互排斥，异种电荷相互吸引2电荷量电荷量物体所带电荷的多少叫做电荷量，用符号物体所带电荷的多少叫做电荷量，用符号Q(或或q)表示表示电荷量的单位是库仑，简称库，符号为电荷量的单位是库仑，简称库，符号为C.说明：电荷有正负之分，正负电荷可分别用说明：电荷有正负之分，正负电荷可分别用“”、“”号表示，如号表示，如q13.01015 C，q21.21015 C.3元电荷元电

6、荷电子所带电荷量的数值电子所带电荷量的数值e1.601019 C，这个电荷量，这个电荷量叫做元电荷叫做元电荷说明：说明：(1)元电荷是最小的电荷量单位，所有带电体的电元电荷是最小的电荷量单位，所有带电体的电荷量等于荷量等于e或者是或者是e的整数倍，元电荷正由此而得名电荷量的整数倍，元电荷正由此而得名电荷量不能连续变化不能连续变化(2)电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量数值相等，电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量数值相等，都等于一个元电荷电荷量都等于一个元电荷电荷量二、原子结构及三种起电方式二、原子结构及三种起电方式1原子的构成原子的构成原子核由带正电的质子和不带电的中子组成原子核由带正电的

7、质子和不带电的中子组成,核外有带负核外有带负电的电子原子核所带的正电荷的数量与核外电子所带的负电的电子原子核所带的正电荷的数量与核外电子所带的负电荷的数量一样多电荷的数量一样多,所以整个原子对外较远位置表现为中性所以整个原子对外较远位置表现为中性2三种起电方式三种起电方式(1)摩擦起电摩擦起电通过摩擦的方式实现电子的转移，从而使物体带电得通过摩擦的方式实现电子的转移，从而使物体带电得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电(2)感应起电感应起电当一个带电体靠近不带电的导体时，由于电荷间相互吸当一个带电体靠近不带电的导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中

8、的自由电荷便会趋向或远离带电体，使不引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使不带电的导体靠近带电体的一端与带电体带异号电荷，远离的带电的导体靠近带电体的一端与带电体带异号电荷，远离的一端与带电体带同号电荷，这种现象叫做静电感应利用这一端与带电体带同号电荷，这种现象叫做静电感应利用这种方式使物体带电，叫做感应起电种方式使物体带电，叫做感应起电(3)接触起电接触起电通过接触的方式，实现电子的转移，使电荷重新分布，通过接触的方式，实现电子的转移，使电荷重新分布，从而使物体带电从而使物体带电3三种起电方式的实质三种起电方式的实质 物体带电实质是电子的得失，即通过摩擦的方式、接触物体带电实质是

9、电子的得失，即通过摩擦的方式、接触的方式、静电感应的方式使电子从一个物体转移到另一个物的方式、静电感应的方式使电子从一个物体转移到另一个物体上，或者从物体的一部分转移到另一部分体上，或者从物体的一部分转移到另一部分三、电荷守恒定律三、电荷守恒定律电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变移过程中，电荷的总量保持不变方法指导方法指导一、摩擦起电一、摩擦起电例例1 毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为毛皮与橡胶

10、棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为()A毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上B毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上C橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上D橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上解析解析 摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上，原来呈中性的物体若失去了电子则带正电，得到了电体上，原来呈中性的物体若失去了电子则带正电，得到了电子就带负电毛皮带正电是因为它失去了电子，同时橡胶棒子就带负电毛皮带正电是因为它失去了电子，同时橡胶棒得到了电

11、子而带等量的负电正电荷的载体是原子核内的质得到了电子而带等量的负电正电荷的载体是原子核内的质子，不能自由移动，故只有选项子，不能自由移动，故只有选项A正确正确答案答案 A变式训练变式训练1下列关于电现象的叙述中，正确的是下列关于电现象的叙述中，正确的是()A玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电与什么物体摩擦都带负电B摩擦可以起电，是普遍存在的现象，相互摩擦的两摩擦可以起电，是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带上等量的异种电荷个物体总是同时带上等量的异种电荷C带电现象的本质是电子的转移，呈中性的物体得到带电现象的

12、本质是电子的转移，呈中性的物体得到电子就一定带负电，失去电子就一定带正电电子就一定带负电，失去电子就一定带正电D摩擦起电的过程，是通过摩擦创造了等量的异种电摩擦起电的过程，是通过摩擦创造了等量的异种电荷的过程荷的过程解析解析 摩擦时对外层电子束缚能力强的物体会得到电子而摩擦时对外层电子束缚能力强的物体会得到电子而带负电，束缚能力弱的物体会失去电子而带正电，若原来的带负电，束缚能力弱的物体会失去电子而带正电，若原来的物体是中性的，则摩擦后两物体会带等量异种电荷，故选项物体是中性的，则摩擦后两物体会带等量异种电荷，故选项B、C正确，正确，A错误；电荷是不能创造或消灭的错误；电荷是不能创造或消灭的,

13、选项选项D错误错误答案答案 BC二、感应起电二、感应起电例例2 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开图片张开图11表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是是2006年高考年高考北京理综卷北京理综卷()图图1-1解析解析 带电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器的带电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器的金属球上感应出的电荷和带电球体所带的电荷是异号的，而金属球上感应出的电荷和带电球体所带的电荷是异号的，而验电器的金属箔片上感应出的电荷和带电球体所带的电荷是验电器的金属箔片上感应出的电荷和带电球体

14、所带的电荷是同号电荷同号电荷答案答案 B点评点评 本题考查静电感应知识，解答时应明确静电感应不本题考查静电感应知识，解答时应明确静电感应不是产生了电荷，而是电荷的转移，是电荷从导体的一部分转是产生了电荷，而是电荷的转移，是电荷从导体的一部分转移到另一部分，电荷的总量不变移到另一部分，电荷的总量不变变式训练变式训练2如图如图1-2所示，当带正电的球所示，当带正电的球C移近移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上不带电的枕形金属导体时，枕形导体上的电荷移动情况是的电荷移动情况是() 图图1-2 A.枕形金属导体上的正电荷向枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动端移动，负电荷不移动B.枕形金属

15、导体上的电子向枕形金属导体上的电子向A端移动，正电荷不移动端移动，正电荷不移动C.枕形金属导体上的正负电荷同时分别向枕形金属导体上的正负电荷同时分别向B端和端和A端移动端移动D.枕形金属导体上的正负电荷同时分别向枕形金属导体上的正负电荷同时分别向A端和端和B端移动端移动解析解析 由于静电感应，由于静电感应，A端带负电，端带负电，B端带正电，所以电端带正电，所以电子向子向A端移动，正电荷是金属中的正离子，不能自由移动，端移动，正电荷是金属中的正离子，不能自由移动，故选项故选项B正确正确答案答案 B三、接触起电三、接触起电例例3 有两个完全相同的带电绝缘金属小球有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、

16、B，分别带，分别带有电荷量有电荷量QA6.4109 C、QB3.2109 C现让两个现让两个绝缘金属小球接触，则在接触过程中，电子如何转移，转移绝缘金属小球接触，则在接触过程中，电子如何转移，转移了多少个电子？了多少个电子？解析解析 当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，由于两小球完全相同，剩余的正剩余的正电荷再重新分配，由于两小球完全相同，剩余的正电荷必定平均分配，接触后两小球所带的电荷量为：电荷必定平均分配，接触后两小球所带的电荷量为：在接触过程中，电子由在接触过程中，电子由B球转移到球转移到A球，不仅将自身的电球，

17、不仅将自身的电荷中和，还继续转移到使荷中和，还继续转移到使B球带球带QB的正电荷量，这样，共转的正电荷量，这样，共转移的电子电荷量为：移的电子电荷量为：答案答案 电子由电子由B球转移到球转移到A球，不仅将自身负电荷中和，球，不仅将自身负电荷中和，还继续转移到使还继续转移到使A、B两球均带两球均带1.6109 C的正电荷量的正电荷量3.01010个个点评点评 两带电小球相互接触后电荷中和均分的过程，是电两带电小球相互接触后电荷中和均分的过程，是电子转移的过程子转移的过程变式训练变式训练3金属球金属球A带带5q的正电荷，另一完全相同的金属球的正电荷，另一完全相同的金属球B带带q的负电荷将两金属球接

18、触后再分开，则的负电荷将两金属球接触后再分开，则B球带的电荷量为球带的电荷量为()AqBqC2qD4q解析解析 由于两小球完全相同，故接触后先中和再平分剩余由于两小球完全相同，故接触后先中和再平分剩余电荷，电荷，qAqB2q，故选项，故选项C正确正确答案答案 C四、电荷守恒定律四、电荷守恒定律例例4 已知已知介子、介子、介子都是由一个夸克介子都是由一个夸克(夸克夸克u或夸克或夸克d)和一个反夸克和一个反夸克(反夸克或反夸克反夸克或反夸克)组成的，它们带的电荷量组成的，它们带的电荷量如下表所示，表中如下表所示，表中e为元电荷为元电荷.下列说法中正确的是下列说法中正确的是2005年高考年高考全国理

19、综卷全国理综卷()A由由u和和 组成组成B由由d和和 组成组成C由由u和和 组成组成 D由由d和和 组成组成ud带电荷量带电荷量eeude23e3e23e3答案答案 AD点评点评 电荷守恒定律是自然界普遍遵循的规律之一，电荷守恒定律是自然界普遍遵循的规律之一，在宏观和微观世界都成立在宏观和微观世界都成立变式训练变式训练4 4目前普遍认为，质子和中子都是由被称为目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和夸克和d夸克夸克的两类夸克组成的两类夸克组成u夸克带电荷量为夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为夸克带电荷量为e，e为基元电荷下列论断可能正确的是为基元电荷下列论断可能正确的是()A质子由质子由1

20、个个u夸克和夸克和1个个d夸克组成，中子由夸克组成，中子由1个个u夸克夸克和和2个个d夸克组成夸克组成B质子由质子由2个个u夸克和夸克和1个个d夸克组成，中子由夸克组成，中子由1个个u夸克夸克和和2个个d夸克组成夸克组成C质子由质子由1个个u夸克和夸克和2个个d夸克组成，中子由夸克组成，中子由2个个u夸克夸克和和1个个d夸克组成夸克组成D质子由质子由2个个u夸克和夸克和1个个d夸克组成，中子由夸克组成，中子由1个个u夸克夸克和和1个个d夸克组成夸克组成答案答案 B互动平台互动平台细心同学与粗心同学关于细心同学与粗心同学关于“严禁用塑料桶运汽油严禁用塑料桶运汽油”标语标语的对话的对话细心：今天我

21、路过一处加油站，看到一条醒目的标语：细心：今天我路过一处加油站，看到一条醒目的标语：“严禁用塑料桶运汽油！严禁用塑料桶运汽油！”你知道这是为什么吗？你知道这是为什么吗？粗心：哦！我还真不太清楚，也许是加油站老板和卖塑粗心：哦！我还真不太清楚，也许是加油站老板和卖塑料桶的有过节吧，哈哈料桶的有过节吧，哈哈细心：看你想到哪里去了，这里面是有科学道理的细心：看你想到哪里去了，这里面是有科学道理的粗心：愿听高见粗心：愿听高见细心：汽油是易燃物质，当用塑料桶装运汽油时，由于细心：汽油是易燃物质，当用塑料桶装运汽油时，由于在运输过程中，汽油不断与桶壁摩擦，使塑料桶带电又因在运输过程中，汽油不断与桶壁摩擦，

22、使塑料桶带电又因塑料是绝缘物质，桶上的电荷不易传递与转移，从而使桶上塑料是绝缘物质，桶上的电荷不易传递与转移，从而使桶上的电荷越积越多当桶上的电荷积累到一定程度，就会发生的电荷越积越多当桶上的电荷积累到一定程度，就会发生放电现象，放电产生的火花会引燃汽油，造成火灾或烧伤事放电现象，放电产生的火花会引燃汽油，造成火灾或烧伤事故所以，加油站有此标语故所以，加油站有此标语粗心：原来是这么回事，我明白了粗心：原来是这么回事，我明白了课时课时2库库 仑仑 定定 律律课前导航课前导航1755年，富兰克林在进行绝缘金属桶实验时，观察到中年，富兰克林在进行绝缘金属桶实验时，观察到中空金属桶带电时电荷只分布于桶

23、的外表面而金属桶内表面不空金属桶带电时电荷只分布于桶的外表面而金属桶内表面不带电的事实，为解释这一现象，他给英国的普利斯特列写了带电的事实，为解释这一现象，他给英国的普利斯特列写了一封信普利斯特列收到信后，又重做这一实验，证实了富一封信普利斯特列收到信后，又重做这一实验，证实了富兰克林的发现，同时他联想到牛顿在证明万有引力定律时的兰克林的发现，同时他联想到牛顿在证明万有引力定律时的一个结论：如果引力服从平方反比定律，那么均匀球壳体对一个结论：如果引力服从平方反比定律，那么均匀球壳体对球壳内物体应无引力作用于是普利斯特列猜测电荷间的相球壳内物体应无引力作用于是普利斯特列猜测电荷间的相互作用力也是

24、遵从平方反比定律的互作用力也是遵从平方反比定律的请你思考：请你思考：电荷间的相互作用力究竟跟什么有关？电荷间的相互作用力究竟跟什么有关？基础梳理基础梳理知识精析知识精析一、点电荷一、点电荷1点电荷是只有电荷量而没有大小、形状的理想化模点电荷是只有电荷量而没有大小、形状的理想化模型，与力学中学过的质点的概念类似，实际中并不存在型，与力学中学过的质点的概念类似，实际中并不存在2并不是带电体的体积足够小就可以看成点电荷一并不是带电体的体积足够小就可以看成点电荷一个带电体能否看成点电荷决定于它与相关带电体之间距离的个带电体能否看成点电荷决定于它与相关带电体之间距离的远近，与自身的大小无关如一个半径为远

25、近，与自身的大小无关如一个半径为10 cm的带电圆盘，的带电圆盘，如果考虑它和如果考虑它和10 m处的某个电子的作用力，就完全可以把它处的某个电子的作用力，就完全可以把它看做点电荷；而如果这个电子离带电圆盘只有看做点电荷；而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm，那么这，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面，当然不能看做一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面，当然不能看做点电荷点点电荷点二、库仑定律二、库仑定律1内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离

26、的二次方成反比；作用力的方向在它们的连线上这一规律称为库仑定比；作用力的方向在它们的连线上这一规律称为库仑定律律3库仑定律的适用条件库仑定律的适用条件(1)真空中真空中(空气中也近似成立空气中也近似成立)(2)点电荷：即带电体的形状和大小对相互作用力的影响点电荷：即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计可以忽略不计4说明说明(1)库仑力是一种库仑力是一种“性质力性质力”：库仑力也叫静电力，它是：库仑力也叫静电力，它是电荷之间的一种相互作用力，是一种电荷之间的一种相互作用力，是一种“性质力性质力”，与重力、，与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性电荷间相互作用的库仑弹力、摩擦力一样具有

27、自己的特性电荷间相互作用的库仑力也同样遵循牛顿第三定律力也同样遵循牛顿第三定律(2)当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷所受的库仑力可利用平行四边仍遵守库仑定律，任一点电荷所受的库仑力可利用平行四边形定则求出合力形定则求出合力(3)在应用库仑定律时，在应用库仑定律时，q1、q2可只代入绝对值算出库仑可只代入绝对值算出库仑力的大小，再由同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判力的大小，再由同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断方向断方向方法指导方法指导1 1关于库仑力的计算关于库仑力的计算解析解析 质子所带的电荷量

28、为质子所带的电荷量为e，所以它是由，所以它是由2个上夸克和个上夸克和1个下夸克组成的按题意可知，三个夸克必位于等边三角个下夸克组成的按题意可知，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为：形的三个顶点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为：答案答案 Fuu45.5 NFud22.8 N点评点评 本题以本题以“质子、中子由两种夸克组成质子、中子由两种夸克组成”为命题背景为命题背景来考查两电荷间静电力的计算，这预示着静电力大小的计算来考查两电荷间静电力的计算，这预示着静电力大小的计算已涉及到了前沿粒子，也昭示着库仑定律为高考考查的重点已涉及到了前沿粒子，也昭示着库仑定

29、律为高考考查的重点内容应用库仑定律作定量计算时，注意内容应用库仑定律作定量计算时，注意q1、q2可只代入绝可只代入绝对值算出静电力的大小，力的方向再根据电荷的正负判断是对值算出静电力的大小，力的方向再根据电荷的正负判断是相互排斥还是相互吸引相互排斥还是相互吸引变式训练变式训练1 1两个完全相同的小金属球，它们所带电荷量之比为两个完全相同的小金属球，它们所带电荷量之比为5 1，它们在相距一定距离它们在相距一定距离(带电小球皆可视为点电荷带电小球皆可视为点电荷)时相互作用时相互作用力为力为F1，如果让它们接触后再放回原处，此时相互作用力变，如果让它们接触后再放回原处，此时相互作用力变为为F2，则，

30、则F1 F2可能为可能为()A5 2B5 4C5 6D5 9解析解析 本题中两个小球是一样的，但所带电荷的正负情况本题中两个小球是一样的，但所带电荷的正负情况未知，应分两种情况讨论未知，应分两种情况讨论带同种电荷时：带同种电荷时：答案答案 BD点评点评 计算时计算时Q1和和Q2可用电荷量的绝对值代入，求出力可用电荷量的绝对值代入，求出力的大小，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判的大小，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断力的方向也可将电荷量的正负号代入计算，结果为负值，断力的方向也可将电荷量的正负号代入计算，结果为负值，为引力；结果为正值，为斥力为引力；结果为正值，为斥力如

31、果是讨论三个或三个以上如果是讨论三个或三个以上点电荷之间的作用力时，应该根据点电荷之间的作用力时，应该根据力的叠加原理来进行矢量运算如力的叠加原理来进行矢量运算如图图21 所示，要讨论所示，要讨论Q3受到受到Q1、Q2的静电力，就应该先求出的静电力，就应该先求出Q1对对Q3的的作用力作用力F13，再求出，再求出Q2对对Q3的作用力的作用力图图21F23，然后进行力的合成求出，然后进行力的合成求出Q3受到的库仑力，同理可计算受到的库仑力，同理可计算Q1、Q2受到的静电力受到的静电力2 2带电体的平衡问题带电体的平衡问题例例2 2 如图如图22甲所示，在真空中同一条直线上的甲所示，在真空中同一条直

32、线上的A、B两两点固定有电荷量分别为点固定有电荷量分别为4Q和和Q的点电荷的点电荷图图22甲甲(1)将另一个点电荷将另一个点电荷C放在该直线上的哪个位置，可以使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？它在电场力作用下保持静止？(2)若要求这三个点电荷都只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那么引入的这个点电荷C应是正电荷还是负电荷？电荷量是应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？多大？解析解析(2)C处的点电荷在电场力作用下平衡了，只要处的点电荷在电场力作用下平衡了，只要A、B两个两个点电荷中的一个处于平衡，另一个必然也平衡选点

33、电荷中的一个处于平衡，另一个必然也平衡选B为研究为研究对象，对象，A和和C对其的库仑力相等，距离又相等，所以对其的库仑力相等，距离又相等，所以QCQA4Q，而且，而且C必须是正电荷必须是正电荷点评点评 三个点电荷组成的电荷系三个点电荷组成的电荷系(三个电荷均不固定三个电荷均不固定)处于处于平衡时的特点：平衡时的特点：三个点电荷的电性关系：同性在两边，异性在中间三个点电荷的电性关系：同性在两边，异性在中间如图如图22乙所示，甲、丙两个点电荷的电性必定相同，乙点电荷的电乙所示，甲、丙两个点电荷的电性必定相同，乙点电荷的电性一定与甲、丙的电性相反，只有这样，才能使任意一个点电荷受到性一定与甲、丙的电

34、性相反，只有这样，才能使任意一个点电荷受到其他两个电荷的库仑力的方向相反，才有可能处于平衡状态其他两个电荷的库仑力的方向相反，才有可能处于平衡状态. 图图22乙乙中间异性电荷的电荷量最小中间异性电荷的电荷量最小变式训练变式训练2 2在真空中有两个相距在真空中有两个相距l的正点电荷的正点电荷A、B，所带电荷量分，所带电荷量分别为别为4q、q.(1)若若A、B固定，现引入第三个点电荷固定，现引入第三个点电荷C，使其在，使其在A、B的库仑力作用下而平衡，的库仑力作用下而平衡，C应放在何处，所带电荷量如何？应放在何处，所带电荷量如何？(2)若若A、B不固定时，不固定时，C应处于什么位置、带电荷量应为应

35、处于什么位置、带电荷量应为多少时，可使三个点电荷由于相互间的库仑力作用而均静止？多少时，可使三个点电荷由于相互间的库仑力作用而均静止？解析解析 (1)由于由于A、B带同种电荷，因此电荷带同种电荷，因此电荷C只能放在只能放在A、B连线中间某位置设带电荷量为连线中间某位置设带电荷量为q，且距离电荷，且距离电荷A的距离为的距离为x，由力的平衡和库仑定律，得：，由力的平衡和库仑定律，得：(2)由于三个点电荷均需平衡，所以引入的电荷由于三个点电荷均需平衡，所以引入的电荷C不可能不可能是正电荷，必为负电荷且须放在两个电荷之间的连线上设是正电荷，必为负电荷且须放在两个电荷之间的连线上设电荷电荷C的电荷量为的

36、电荷量为q，距离电荷，距离电荷A的距离为的距离为x，先由，先由C的平衡的平衡条件，得：条件，得：点评点评 综合解析过程可得出如下结论综合解析过程可得出如下结论A、B两电荷固定时，两电荷固定时，C电荷的电性、电荷量任意但电荷的电性、电荷量任意但A、B同性时，同性时，C在在A、B之间；之间；A、B异性时，异性时，C在在A、B连线连线延长线上靠近电荷量少的电荷外侧，延长线上靠近电荷量少的电荷外侧，C的位置由其平衡条件的位置由其平衡条件求得求得A、B两电荷不固定时，两电荷不固定时，C电荷的电性、电荷量确电荷的电性、电荷量确定定A、B同性时，同性时，C与它们电性相反，且在与它们电性相反，且在A、B连线上

37、中点连线上中点与电荷量少的电荷之间；与电荷量少的电荷之间；A、B异性时，异性时，C与与A、B中电荷量少中电荷量少的电性相反，且在的电性相反，且在A、B连线延长线上靠近电荷量少的外连线延长线上靠近电荷量少的外侧求解时先由侧求解时先由C的平衡求它距的平衡求它距A(或或B)的距离，再由的距离，再由A(或或B)的平衡求的平衡求C的电荷量此时有如下两个特点：的电荷量此时有如下两个特点：a.相邻带电体带相邻带电体带异种电荷；异种电荷；b.两电荷量较少者相距较近两电荷量较少者相距较近3 3库仑定律中的动力学问题库仑定律中的动力学问题例例3如图如图23所示，在光滑绝缘的水平面上有两个带所示，在光滑绝缘的水平面

38、上有两个带电小球电小球A和和B(可视为点电荷可视为点电荷)，它们的质量分别为，它们的质量分别为2 g和和1 g，它们的电荷量大小相等，均为它们的电荷量大小相等，均为1107 C，A球带正电，球带正电，B球球带负电现有水平恒力带负电现有水平恒力F作用于作用于A球，使球，使A、B一起向右运动，一起向右运动，且保持距离且保持距离d0.1 m不变，试问不变，试问F多大？多大？解析解析 因为小球因为小球A、B一起向右一起向右运动且保持距离不变，所以两小球运动且保持距离不变，所以两小球具有相同的加速度具有相同的加速度. 对小球对小球A、B组组成的整体应用牛顿第二定律，有：成的整体应用牛顿第二定律，有： 图

39、图23答案答案 2.710- -2 N变式训练变式训练3 3如图如图24所示，在光滑绝缘水平面上，固定着质量相等所示，在光滑绝缘水平面上，固定着质量相等的三个带电小球的三个带电小球a、b、c，三球在一条直线上取向右为正方，三球在一条直线上取向右为正方向，若释放向，若释放a球，球，a球的初始加速度为球的初始加速度为1 m/s2；若释放；若释放c球，球，c球的初始加速度为球的初始加速度为3 m/s2.则释则释放放b球时，球时，b球的初始加速度为多少？球的初始加速度为多少？解析解析 解法一设解法一设b对对a、b对对c、 c对对 图图24a的作用力的大小分别为的作用力的大小分别为F1、F2、F3，则：

40、，则：对对a：F1F3maa 对对c：F3F2mac对对b：F1F2mab联立解得：联立解得：ab2 m/s2.解法二解法二a、b、c作为一个整体，由其所受的合外力为作为一个整体，由其所受的合外力为0，有：有：maamabmac0解得：解得：ab2 m/s2.答案答案 2 m/s2互动平台互动平台育才老师和细心同学关于库仑定律的对话育才老师和细心同学关于库仑定律的对话育才：问得好，要回答这个问题，应想想库仑定律的适育才：问得好，要回答这个问题，应想想库仑定律的适用条件：只适用于点电荷间的互相作用事实上，当任何带用条件：只适用于点电荷间的互相作用事实上，当任何带电体间的距离电体间的距离r0时，它

41、们都不能看成点电荷，库仑定律还时，它们都不能看成点电荷，库仑定律还能够成立吗？能够成立吗？细心：明白了，谢谢老师其实任何公式都是有其成立细心：明白了，谢谢老师其实任何公式都是有其成立的条件的，不是吗？的条件的，不是吗？育才：孺子可教也！育才：孺子可教也！课时课时3电电 场场 强强 度度课前导航课前导航物体不需要与地球接触，也受到重力作用，这种作用是物体不需要与地球接触，也受到重力作用，这种作用是通过重力场传递的；带电的物体没有与其他电荷接触，也会通过重力场传递的；带电的物体没有与其他电荷接触，也会产生静电作用力，这种静电作用力是如何发生的呢？产生静电作用力，这种静电作用力是如何发生的呢？19世

42、纪世纪30年代，英国实验物理学家法拉第提出电荷之间的相互作用年代，英国实验物理学家法拉第提出电荷之间的相互作用是通过电场来实现的，后来理论物理学家麦克斯韦将其发展是通过电场来实现的，后来理论物理学家麦克斯韦将其发展成为定量的数学化体系法拉第场的概念，对传统的科学观成为定量的数学化体系法拉第场的概念，对传统的科学观念是一个重大突破，德国著名物理学家劳厄把法拉第誉为念是一个重大突破，德国著名物理学家劳厄把法拉第誉为“正确理解电磁现象的带路人正确理解电磁现象的带路人”请你思考：请你思考：1你知道哪里有电场吗？你知道哪里有电场吗？2电场具有哪些性质呢？电场具有哪些性质呢？基础梳理基础梳理知识精析知识精

43、析一、电场一、电场电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质电场发电场发生的，电荷的周围都存在电场生的，电荷的周围都存在电场电场是客观存在的物质，其基本性质是对放入其中的电电场是客观存在的物质，其基本性质是对放入其中的电荷有电场力的作用荷有电场力的作用二、电场强度二、电场强度反映电场的力的性质的物理量反映电场的力的性质的物理量1定义：在电场中某位置放一试探电荷定义：在电场中某位置放一试探电荷q，电荷在该点，电荷在该点所受电场力所受电场力F与其电荷量与其电荷量q的比值称为电场中该点的电场强的比值称为电场中该点的电场强度度(1)方向性方向性电场强度是矢量电场强度是

44、矢量,规定正电荷受力的方向为该点的场强方规定正电荷受力的方向为该点的场强方向向,如电荷为负如电荷为负,则该点的场强方向为其受力方向的反方向则该点的场强方向为其受力方向的反方向(2)唯一性和固定性唯一性和固定性电场中某一点处的电场强度电场中某一点处的电场强度E是唯一的，是唯一的，E的大小和方向的大小和方向与放入该点的试探电荷与放入该点的试探电荷q无关，它决定于产生电场的源电荷无关，它决定于产生电场的源电荷及其空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入及其空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入试探电荷无关试探电荷无关(3)叠加性叠加性在同一空间里，如果有几个静止电荷同时产生电场，那

45、在同一空间里，如果有几个静止电荷同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和电场强度的矢量和2点电荷的电场强度公式点电荷的电场强度公式点电荷点电荷Q在真空中产生的电场强度大小为：在真空中产生的电场强度大小为： 其中，其中，Q是产生电场的场源电荷所带的电荷量，是产生电场的场源电荷所带的电荷量，r是所研是所研究点到场源电荷的距离究点到场源电荷的距离三、电场强度三、电场强度E和电场力和电场力F的对比的对比四、电场线四、电场线1定义：在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电定义：在电场中画出的一系列从正电荷出发到

46、负电荷终止的曲线荷终止的曲线(或直线或直线)，使曲线上每一点的切线方向都跟该，使曲线上每一点的切线方向都跟该点电场方向相同，这些曲线点电场方向相同，这些曲线(或直线或直线)就叫电场线就叫电场线电场是客观存在的，而电场线是为了形象地描述电场场电场是客观存在的，而电场线是为了形象地描述电场场强大小和方向而人为引入强大小和方向而人为引入(画出画出)的一簇假想曲线的一簇假想曲线2基本性质基本性质电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向，即电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向，即电场方向电场方向电场线的疏密反映电场强度的大小电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强疏弱密强)静电场中电场线始于

47、正电荷或无穷远，止于无穷远或负静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于无穷远或负电荷，它不是闭合曲线，通常也不是带电粒子的运动轨迹电荷，它不是闭合曲线，通常也不是带电粒子的运动轨迹任意两条电场线不相交也不相切任意两条电场线不相交也不相切五、匀强电场五、匀强电场1定义：电场中各点电场强度的大小相等，方向相同定义：电场中各点电场强度的大小相等，方向相同的电场就叫匀强电场的电场就叫匀强电场2匀强电场的电场线：一组疏密程度相同匀强电场的电场线：一组疏密程度相同(等间距等间距)的平的平行直线例如，两个等大、正对且带等量异种电荷的平行金行直线例如，两个等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘

48、附近外，就是匀强电场属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场方法指导方法指导一、关于场强的计算一、关于场强的计算例例1 如图如图31甲所示，甲所示，A为带正电为带正电Q的金属板，沿金属板的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板的垂直平分线，在距板r处放一质量为处放一质量为m、带电荷量为、带电荷量为q的小的小球，小球受水平向右的电场力偏转球，小球受水平向右的电场力偏转角而静止小球用绝缘角而静止小球用绝缘细线悬挂于细线悬挂于O点，试求小球所在处的电场强度点，试求小球所在处的电场强度图图31甲甲图图31乙乙变式训练变式训练1如图如图32所示，中子内有一个电荷量为所示，中子内有一个电荷量为e 的上夸克

49、和的上夸克和两个电荷量为两个电荷量为e 的下夸克，的下夸克，3个夸克都分布在半径为个夸克都分布在半径为r的同的同一圆周上，且间距相等，则一圆周上，且间距相等，则3个夸克在其圆心处产生的电场个夸克在其圆心处产生的电场强度大小为强度大小为()图图32答案答案 A二、电场力的计算二、电场力的计算例例2 如图如图33甲所示，把一个电荷量甲所示，把一个电荷量q1106 C的的点电荷，依次放在带正电的点电荷点电荷，依次放在带正电的点电荷Q周围的周围的A、B两处，它受两处，它受到的电场力大小依次是到的电场力大小依次是FA5103 N，FB3103 N.图图33甲甲(1)分别画出电荷分别画出电荷q在在A、B两

50、处的受力方向两处的受力方向(2)求出求出A、B两处的电场强度两处的电场强度(3)如在如在A、B两处依次放上另一电荷量两处依次放上另一电荷量q1105 C的的电荷，其受到的电场力分别为多大？电荷，其受到的电场力分别为多大？解析解析 (1)电荷电荷q在在A、B两处的受力方向分别沿着它们与点两处的受力方向分别沿着它们与点电荷电荷Q的连线并指向点电荷的连线并指向点电荷Q，如图，如图33乙中乙中FA、FB所示所示图图33乙乙(3)当在当在A、B两点放上电荷两点放上电荷q时，其受到的电场力分别为：时，其受到的电场力分别为：FAqEA5103105 N5102 NFBqEB3103105 N3102 N其方

51、向与场强方向相同其方向与场强方向相同答案答案 (1)如图如图33乙中乙中FA、FB所示所示(2)EA5103 N/C、EB3103 N/C，方向分别如图，方向分别如图33乙中乙中EA、EB所示所示(3)FA5102 N、FB3102 N点评点评 通过本题可进一步认识电场强度与电场力的不通过本题可进一步认识电场强度与电场力的不同场强是由电场本身决定的，与场中所放置的电荷无同场强是由电场本身决定的，与场中所放置的电荷无关知道了电场中某一处的场强后，则可求出任何电荷在该关知道了电场中某一处的场强后，则可求出任何电荷在该处所受的电场力处所受的电场力变式训练变式训练2在点电荷在点电荷Q产生的电场中的产生

52、的电场中的P点放入一个电荷量点放入一个电荷量q12.0108 C的正点电荷，的正点电荷，q1所受的电场力大小为所受的电场力大小为6.0104 N，方向水平向右方向水平向右 (1)P点的电场强度是多大？方向如何？点的电场强度是多大？方向如何？(2)如果把如果把q1从从P点拿走，在点拿走，在P点改放一个电荷量点改放一个电荷量q24.0108 C的正点电荷，则的正点电荷，则q2所受的电场力多大？方向如何？所受的电场力多大？方向如何？P点的电场强度又是多大？方向如何？点的电场强度又是多大？方向如何？(3)如果把如果把q2也从也从P点拿走，在点拿走，在P点改放一个电荷量点改放一个电荷量q34.0108

53、C的负点电荷，则的负点电荷，则q3所受的电场力多大？方向如何？所受的电场力多大？方向如何？P点的电场强度又是多大？方向如何？点的电场强度又是多大？方向如何？(4)如果把如果把q3也从也从P点拿走，在点拿走，在P点不放任何电荷量，那么点不放任何电荷量，那么P点的电场强度又是多大？方向如何？点的电场强度又是多大？方向如何？(5)如果如果P点距离点电荷点距离点电荷Q的距离为的距离为30 cm，则，则Q的电荷量的电荷量为多少？为多少？(已知静电力常量已知静电力常量k9.0109 Nm2/C2)答案答案 (1)3104 N/C方向水平向右方向水平向右(2)1.2103 N方向水平向右方向水平向右3104

54、 N/C方向水平向右方向水平向右(3)1.2103 N方向水平向左方向水平向左3104 N/C方向水平向右方向水平向右(4)3104 N/C方向水平向右方向水平向右(5)3107 C三、关于电场线的问题三、关于电场线的问题例例3 如图如图34所示，所示，A、B是某点电荷电场中的一条电场是某点电荷电场中的一条电场线在电场线上线在电场线上P处自由释放一个负检验电荷时，它沿直线处自由释放一个负检验电荷时，它沿直线向向B点运动对此现象，下列判断正确的是点运动对此现象，下列判断正确的是(不计电荷重力不计电荷重力)()图图3 4A电荷向电荷向B做匀速运动做匀速运动B电荷向电荷向B做加速度越来越小的运动做加

55、速度越来越小的运动C电荷向电荷向B做加速度越来越大的运动做加速度越来越大的运动D电荷向电荷向B做加速运动，加速度的变化情况不能确定做加速运动，加速度的变化情况不能确定解析解析 由于负电荷从由于负电荷从P点静止释放，它沿直线运动到点静止释放，它沿直线运动到B点，点，说明负电荷受力方向自说明负电荷受力方向自P指向指向B，则场强方向自，则场强方向自A指向指向B，由，由于正电荷、负电荷、异种电荷，平行且带异种电荷的金属板于正电荷、负电荷、异种电荷，平行且带异种电荷的金属板等都能产生一段直线电场线，所以只能确定负电荷的受力方等都能产生一段直线电场线，所以只能确定负电荷的受力方向向左向向左(自自P指向指向

56、A)，不能确定受力变化情况，也就不能确定，不能确定受力变化情况，也就不能确定加速度情况，故选项加速度情况，故选项D正确正确答案答案 D点评点评 根据负电荷受力方向与场强方向相反和几种典型电根据负电荷受力方向与场强方向相反和几种典型电场线的特点场线的特点变式训练变式训练3带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：以下两种运动：在电场线上运动；在电场线上运动；在等势面上做匀速圆在等势面上做匀速圆周运动该电场可能由周运动该电场可能由2008年高考年高考天津理综卷天津理综卷()A一个带正电的点电荷形成一个带正电的点电荷形成B一个带负电

57、的点电荷形成一个带负电的点电荷形成C两个分立的带等量负电的点电荷形成两个分立的带等量负电的点电荷形成D一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成 解析解析 在仅受电场力作用下完成在电场线上的运动，只要在仅受电场力作用下完成在电场线上的运动，只要电场线是直线的就可能实现；在等势面上做匀速圆周运动，电场线是直线的就可能实现；在等势面上做匀速圆周运动，就需要带负电的粒子在电场中所受的电场力提供向心力，根就需要带负电的粒子在电场中所受的电场力提供向心力，根据题目中给出的据题目中给出的4个电场，同时符合两个条件的是选项个电场，同时符合两个条件的是选项A. 答案答案

58、A点评点评 熟悉几种模型的电场线是解答本题的关键，本题从熟悉几种模型的电场线是解答本题的关键，本题从电场线的概念出发，通过力和运动考查考生的理解问题和分电场线的概念出发，通过力和运动考查考生的理解问题和分析问题的能力析问题的能力互动平台互动平台育才老师与细心同学关于电场叠加的对话育才老师与细心同学关于电场叠加的对话细心：力是矢量，电场强度也是矢量细心：力是矢量，电场强度也是矢量育才：矢量的合成都遵循平行四边形定则育才：矢量的合成都遵循平行四边形定则细心：合力可以大于、小于或等于一个分力，那么根据细心：合力可以大于、小于或等于一个分力，那么根据电场强度的叠加原理可知，合电场强度也同样可以大于、小

59、电场强度的叠加原理可知，合电场强度也同样可以大于、小于或等于单独的任意一个电场强度于或等于单独的任意一个电场强度育才：是的，我们完全可以从合力和分力关系得出以上育才：是的，我们完全可以从合力和分力关系得出以上合电场强度与分电场强度的关系合电场强度与分电场强度的关系粗心同学和细心同学关于电场线的对话粗心同学和细心同学关于电场线的对话粗心：如在空中有两个点电荷，如图粗心：如在空中有两个点电荷，如图35所示，那么在所示，那么在P点两电荷产生的两条电场线就会相交，那么在点两电荷产生的两条电场线就会相交，那么在P点的电场强点的电场强度就有两个方向度就有两个方向图图35细心：电场强度是矢量还是标量？细心：

60、电场强度是矢量还是标量？粗心：是矢量粗心：是矢量细心：既然电场强度是矢量，那么细心：既然电场强度是矢量，那么P点的电场强度就是点的电场强度就是这两个电荷在这两个电荷在P点产生的电场强度的矢量和点产生的电场强度的矢量和,那也只有一个方那也只有一个方向，而电场线反映的是合电场强度的分布向，而电场线反映的是合电场强度的分布,当然画出通过当然画出通过P点点的电场线只有一条的电场线只有一条,也就是在也就是在P点不会有电场线相交的情况点不会有电场线相交的情况课时课时4电势能和电势电势能和电势课前导航课前导航高山耸立，峭壁嶙峋，攀岩者若要登上陡峭的山峰，不高山耸立，峭壁嶙峋，攀岩者若要登上陡峭的山峰，不仅需