选修3-1 第六章 第1单元课件

☆选修3－1☆考点速查考向解读1.物质的电结构、电荷守恒Ⅰ2.静电现象的解释Ⅰ3.点电荷Ⅰ4.库仑定律Ⅱ5.静电场Ⅰ

1.本章的考点较多，在高考中所占比例较大，涉及的内容主要集中在库仑定律、电场强度、电场线、电场力、电势差、等势面、电势能、电容器等方面，将电场的概念、规律与平衡条件、牛顿第二定律、动能定理、功能关系等有机地结合起来．考点速查考向解读6.电场强度、点电荷的场强Ⅱ7.电场线Ⅰ8.电势能、电势Ⅰ9.电势差Ⅱ10.匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅰ

2.由于两带电体所带电荷的电性不确定而导致的多解问题、带电粒子在匀强电场中的偏转问题、力电综合、电磁综合是考查的热点．考查的方式多样化，选择题和计算题都有．第1单元电场的力的性质一、元电荷及电荷守恒定律1．元电荷：科学发现最小的电荷量，质子、正电子电荷量与它相同，用e表示，e＝_____________.1.60×10－19

C2．电荷守恒定律(1)起电方式：__________、__________、

感应起电．(2)带电实质：物体带电的实质是

___________．(3)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它

只能从一个物体_________________，或者从

物体的一部分_______________；在转移的过

程中，电荷的总量_________．摩擦起电接触起电电荷的转移转移到另一个物体转移到另一部分保持不变二、点电荷及库仑定律1．点电荷：有一定的电荷量，忽略__________

的一种理想化模型．2．库仑定律(1)内容：在_____中两个点电荷的相互作用力跟

它们的_____________成正比，跟它们间的____________成反比．作用力的方向在

_______________．形状和大小真空电荷量的乘积两电荷的连线上距离的平方(2)表达式：________，式中k＝_________

N·m2/C2，叫静电力常量．(3)适用条件：_____中的______．9.0×109真空点电荷当两带电体离得较近时，它们不能视为点电荷，库仑定律不再适用，但它们之间仍存在库仑力．2．电场强度(1)意义：描述电场强弱和方向的物理量．(2)定义：放入电场中某点的电荷所受的

________跟它的________的比值．

电场力F电荷量q(4)方向：______在该点的受力方向，是矢量．(5)决定因素：电场强度决定于电场本身，与q无关．N/C正电荷3．几种典型电场的电场线分布甲乙

丙丁两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较如下：比较项目等量同种点电荷等量异种点电荷电场线图示比较项目等量同种点电荷等量异种点电荷中点O处的场强为___最___由O沿中垂线向外场强的变化先____后______逐渐____增大小减小零大减比较项目等量同种点电荷等量异种点电荷关于O点对称的两点A与A′，B与B′场强的关系_____、_________、____等大同向等大反向1．三种计算公式的比较如下表所示电场强度的计算及电场的叠加公式适用条件特点定义式任何电场某点的场强为确定值，大小及方向与q无关公式适用条件特点决定式真空中点电荷E由场源电荷Q和场源电荷到某点距离r决定关系式匀强电场d是沿电场方向的距离2.电场的叠加原理多个电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫电场强度的叠加，电场强度的叠加遵循平行四边形定则．如右图所示，分别在A、B两点放置点电荷Q1=+2×10-14C和Q2=-2×10-14C．在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝ACBC＝6×10－2

m．试求：(1)C点的场强；(2)如果有一个电子静止在C点，它所受的库仑力的大小和方向如何？【思维通道】先确定A、B两个点电荷在C点形成的电场的大小和方向，然后利用矢量运算法则及F＝qE计算出C点的合场强和库仑力．【解析】

(1)本题所研究的电场是点电荷Q1和Q2所形成的合电场．因此C点的场强是由Q1在C处的场强E1C和Q2在C处的场强E2C的合场强．根据平行四边形定则作出E1C

和E2C的合成图如右图所示．△CE1CEC是等边三角形故EC＝E1C＝0.05N/C，方向与AB平行指向右．(2)电子在C点所受的力F＝qEC＝1.6×10－19×0.05N＝0.8×10－20N.因为电子带负电，所以受力方向与EC方向相反．【答案】

(1)0.05N/C，与AB平行向右(2)0.8×10－20N，与EC方向相反电场强度是矢量，合成时遵循平行四边形定则，因此求某点合场强时，必须先明确各分场强的大小和方向，然后利用平行四边形定则或三角形定则进行合成．(2008年高考山东理综)如右图所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q，在x轴上C点有点电荷-Q，且CO=OD，∠ADO=60°.下列判断正确的是(

)A．O点电场强度为零B．D点电场强度为零C．若将点电荷＋q从O移向C，电势能增大D．若将点电荷－q从O移向C，电势能增大【解析】

A、B两点处的点电荷在O点处的合场强为零，因此O点处的电场强度应等于C点处的点电荷在O点形成的电场强度，A选项错；将点电荷＋q从O移向C时，电场力做正功，故电势能减小，C选项错．将点电荷－q从O移向C时，电场力做负功，故电势能增加，D选项对．【答案】

BD1．特点(1)不闭合：电场线起始于正电荷(或无穷远处)，终止于负电荷(或无穷远处)，即电场线不能形成闭合曲线．电场线的特点及应用(2)不中断、不相交：在没有电荷的空间，电场线不中断，两条电场线也不能相交．(3)不是电荷在电场中的运动轨迹：只有当电场线为直线、电荷初速度为零或初速度平行于电场线、电荷仅受电场力作用时，电荷的运动轨迹才与电场线重合．2．应用(1)表示场强的方向电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致．(2)比较场强的大小电场线的疏密程度反映了场强的大小即电场的强弱，电场线越密的地方场强越大，电场线越疏的地方场强越弱．(3)判断电势的高低在静电场中，顺着电场线的方向电势越来越低．(1)电场线是人为引入的，不是客观存在的．(2)虽然电场线是用来描述电场的强弱和方向的，但只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况．(3)沿电场线的方向电势虽然越来越低，但场强不一定越来越小．如右图所示，一电子在外力作用下沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子所受的外力的大小和方向变化情况是(

)A．先变大后变小，方向水平向左B．先变大后变小，方向水平向右C．先变小后变大，方向水平向左D．先变小后变大，方向水平向右【思维通道】解答本题的关键是弄清等量异号电荷电场线的分布情况，根据电场线的分布确定电场强度的变化情况，并进一步确定电场力和外力的变化情况．【解析】等量异种电荷电场线的分布如图所示．由图(a)中电场线的分布可以看出，从A到O，电场线由疏到密；从O到B，电场线由密到疏，所以从A→O→B，电场强度由小变大，再由大变小．而电场强度的方向沿电场线切线方向，为水平向右，如图(b)所示．因电子处于平衡状态，其所受合力必为零，故外力应与电子所受的电场力大小相等、方向相反．【答案】

B电子受的电场力与场强方向相反，即水平向左，电子从A→O→B的过程中，电场力由小变大，再由大变小．所以外力方向应水平向右，其大小应先变大后变小．如下图所示，M、N为两个固定的等量同种正电荷，在其连线的中垂线上的P点放一个静止的负电荷(重力不计)，下列说法中正确的是(

)A．从P到O，可能加速度越来越小，速度越来越大B．从P到O，可能加速度先变大，再变小，速度越来越大C．越过O点后，加速度一直变大，速度一直变小D．越过O点后，加速度一直变小，速度一直变小【解析】

OP段上电场方向沿O→P，故负电荷所受电场力方向为由P→O，故由P→O，速度越来越大，加速度可能一直减小，也可能先变大再变小，故选AB.【答案】

AB1．适用条件：仅适用于真空中的两个点电荷间的相互作用．虽然从数学角度讲由r→0能得出F→∞的结论，但从物理学的角度分析，这一结论是错误的，因为r→0时，两电荷已不能再看做点电荷了．对库仑定律的理解2．三点电荷平衡问题如右图所示，在一条直线上的三点A、B、C，自由放置点电荷QA、QB、QC，每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是：(1)正、负电荷必须相互间隔(两同夹一异)．(2)QA＞QB，QC＞QB(两大夹一小)(3)若QC＞QA则QB靠近QA(近小远大)．解决方法是根据三点电荷合力(场强)均为零，列方程求解：有关库仑力、电场力的平衡问题，解决方法是准确对电荷进行受力分析．有些点电荷如电子、质子等可不考虑重力，而尘埃、液滴等一般需考虑重力．在此基础上进一步利用力的合成或分解法则列式计算．(8分)真空中有两个完全相同的金属小球，A球带qA＝6.4×10－16

C的正电荷，B球带qB＝－3.2×10－16

C的负电荷，均可视为点电荷：(1)当它们相距为0.5

m时，A、B间的库仑力为多大？

(2)若将两球接触后再分别放回原处，A、B间的库仑力又为多大？【思维通道】两小球接触前，直接利用库仑定律计算库仑力即可，两小球接触后，要注意它们的电荷量均发生了变化，库仑力的性质也有了变化，即由引力变成了斥力．【解析】

(1)A、B两球带异种电荷，因此，AB间的库仑力是引力，由库仑定律可得它们间的库仑引力大小为(2)A、B接触时会发生电中和，使“净电荷”总量减小，剩下的“正”净电荷将重新分布．由于A、B是完全相同的导体球，剩余的净电荷将平均分配，A、B两球将带上同种电荷，故放回原处后，A、B间的库仑力变为斥力．两球接触后，它们的带电情况为：【答案】

(1)7.37×10－21

N

(2)9.22×10－22

N(1)研究电荷间的相互作用时，首先要注意判断是否符合库仑定律的适用条件，其次要注意电荷的电性及作用力的方向．(2)完全相同的两个金属球带电荷量分别为q1、q2时，若q1、q2为同种电荷，则两球接触后带电荷量均为，若q1、q2为异种电荷，则两球接触后带电荷量均为.(2009年高考浙江理综)如下图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为(

)【答案】

C力、电综合问题分析1．解答思路2．运动反映受力情况(1)物体静止(保持)：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合定沿直线方向．做曲线运动：F合≠0，且F合总指向曲线凹的一侧．(3)加速运动：F合与v夹角α，0°≤α＜90°.减速运动：90°＜α≤180°(4)匀变速运动：F合＝恒量．

(17分)如右图所示，一根长L＝1.5m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E＝1.0×105N/C、与水平方向成θ＝30°角的倾斜向上的匀强电场中．杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q＝＋4.5×10－6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q＝＋1.0×10－6C，质量m＝1.0×10－2kg.现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动．(静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，取g＝10m/s2)(1)小球B开始运动时的加速度为多大？(2)小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大？(3)小球B从N端运动到距M端的高度h2＝0.61m时，速度为v＝1.0m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少？【思维通道】通过分析B球所受合力求解其加速度．利用当a＝0时，速度最大来求h1，再由功能关系分析第(3)问．【解析】

(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得【答案】

(1)3.2m/s2

(2)0.9m

(3)8.4×10－2J(2)解该类问题的一般步骤：①明确研究对象(多为一个带电体，也可取几个带电体组成的系统)．②分析研究对象所受的全部外力，其中的电场力，要根据电场的方向以及电荷的正、负来确定其方向，并按有关公式算出大小．③按F合＝0的原则结合几何法、三角形法、坐标法等数学手段列出方程．对于求解带电体加速度有关的问题，一般属于牛顿第二定律的简单运用，将电场力作为外力中的一项列方程F合＝ma求解即可，对于涉及能量问题，一般用动能定理或能量守恒列方程求解．如右图所示，一带电荷量为q＝－5×10－3C，质量为m＝0.1kg的小物块处于一倾角为θ＝37°的光滑绝缘斜面上，当整个装置处于一水平向左的匀强电场中时，小物块恰处于静止状态．(g取10m/s2)求：【答案】

(1)150N/C

(2)3m/s1．电场中有一点P，下列说法正确的是(

)A．若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半B．若P点没有试探电荷，则P点场强为零C．P点场强越大，则同一电荷在P点所受电场力越大D．P点的场强方向为试探电荷在该点受力方向

【答案】

C2．(2009年高考广东理基)关于同一电场的电场线，下列表述正确的是(

)A．电场线是客观存在的B．电场线越密，电场强度越小C．沿着电场线方向，电势越来越低D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小

【解析】

电场是客观存在的，而电场线是假想的，A错；电场线越密的地方电场越强，B错；沿着电场线的方向电势逐渐降低，C对；负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功电势能增加，D错．【答案】

C

3．有一负电荷自电场中的A点自由释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B，它运动的速度图象如右图所示，则A、B所在电场区域的电场线图可能是下列图中的(

)【解析】

由v－t图象可知，电荷的a和v均增加，故