2024届一轮复习新人教版 第八章第1讲　电场力的性质 课件（49张）

第八章静电场细研考题·明晰考什么提炼规律·忖测怎么考高考年份命题轨迹考查点1.命题难度:电场强度、静电力命题形式多样化,难度中等,重点考查电场强度的叠加、应用。电场能的性质通常以选择题形式出现,仍体现着综合性的考查要求,试题难度中等或偏上,考查学生的综合素养。2.命题频率:对库仑定律、电场强度、点电荷的电场、电场线、电势和电势差、等势面、电势能、带电粒子在电场中的运动等知识点考查的较频繁,尤其是电场的叠加,以及对电场性质及带电粒子在电场中的运动问题的考查是近几年的重点。备考题型有:①电场强度的求解,电场线、等势线与带电粒子运动轨迹的判断问题;②电势、电势能、电势差与电场强度的关系,以及U=Ed的应用问题;③电容器的动态变化问题,电容器与平衡条件的综合问题;④带电粒子在匀强电场中的运动问题;⑤用动量观点、功能关系的观点处理带电体在电场中的运动问题。3.命题情境:电场强度的求解,电势、电势能、U=Ed的应用,以及电场线、等势线与带电粒子运动轨迹的判断,电容器的动态分析等问题,多以选择题的形式出现。带电粒子在匀强电场中的运动,用功能关系的观点处理带电体在电场中的运动等问题,多以计算题的形式出现。2022全国甲卷T21(6分)利用带电小球在匀强电场中的类斜抛运动,考查电场中的功能关系全国乙卷T19(6分)利用两对等量异种点电荷固定于正方形的4个顶点上的情境,考查电场线的分布以及静电力做功山东卷T3(3分)利用电荷均匀分布的绝缘细圆环模型,考查库仑定律以及对称性和微元法的应用湖南卷T2(4分)利用四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四条长边情境,考查对称性电场的叠加特点河北卷T6(4分)不等量异种电荷电场的叠加2021全国甲卷T19(6分)考查等势面问题中电场强度、静电力做功的分析与比较4.模型图示全国乙卷T15(6分)点电荷在非匀强电场中所受静电力及相应电势能的比较问题全国乙卷T20(6分)多个带电粒子在电场中偏转的轨迹图像问题山东卷T6(3分)以点电荷在电场中的运动为背景,考查对

图像的理解与分析广东卷T6(4分)以带电液滴在非匀强电场中的运动为背景考查电场强度、电势与电势能湖南卷T4(4分)多个点电荷形成的电场强度叠加问题湖南卷T9(5分)以带电粒子在匀强电场中的运动为背景考查矢量分解的思路在匀强电场中的应用河北卷T10(6分)考查多个点电荷产生的电场中的电场强度、做功问题第1讲电场力的性质梳理必备知识回归教材一、电荷及电荷守恒定律1.元电荷(1)定义:自然界中最小的电荷量。(2)大小:e=

。

2.点电荷:代表带电体的有一定电荷量的点,当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的大小、

及

状况对它们之间的作用力的影响可以忽略,这样的带电体可以看作点电荷。3.电荷守恒定律(1)内容: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;在转移过程中,

保持不变。1.60×10-19C形状电荷分布电荷的总量(2)更普遍的表达:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的

保持不变。(3)三种起电方式:摩擦起电、感应起电、

起电。(4)带电实质:物体

。(5)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体,接触后再分开,二者带等量同种电荷;若两导体原来带异种电荷,则电荷先

,余下的电荷再

。二、库仑定律和电场强度1.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,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成

,作用力的方向在

。(2)表达式:F=

,式中k=

N·m2/C2,叫作静电力常量。代数和接触得失电子中和平分反比它们的连线上9.0×109(3)适用条件:真空中的静止

。2.电场强度(1)定义式:E=

;单位:N/C或V/m。(3)矢量性:规定

在电场中某点所受静电力的方向为该点电场强度的方向。3.电场线的特点(1)电场线从

或

出发,终止于无限远或

。(2)电场线在电场中

。(3)在同一幅图中,电场线的疏密表示电场强度的大小。点电荷正电荷正电荷无限远负电荷不相交(4)电场线上某点的切线方向表示该点的

。(5)沿电场线方向电势逐渐

。(6)电场线和等势面在相交处相互垂直。电场强度方向降低[教材情境](粤教版必修第三册第31页第10题)如图所示,一个质量为m的金属小球B,用长为l的绝缘细线固定在左边一檐角上,使其刚好贴着正面墙壁。在正面墙壁上画好一个量角刻度尺。取一个与小球B完全相同的小球A,A连接绝缘细杆。手提绝缘细杆让小球A接触某带电体,然后与小球B接触一下,会发现小球B向右偏转。小球A上下移动至小球A、B在同一水平线上且平衡时,读出小球B偏离竖直方向θ角。(小球A和小球B可看作点电荷)1.正误辨析(1)接触起电的带电实质是创造电荷。(

)(2)相互作用的两个点电荷,电荷量大的受到的库仑力也大。(

)×××(4)假设小球B的位置不动,电荷量增加1倍,小球A在小球B处产生的电场强度增加1倍。(

)×AD3.如果金属小球B(视为质点)质量为m、带电荷量为q的正电,用长为l的绝缘细线固定在左边一檐角,使其刚好贴着正面绝缘墙壁。在正面墙壁上画好一个量角刻度尺。取一个小球A,A连接绝缘细杆,手提绝缘细杆让小球A上下移动至小球A、B在同一水平线上且平衡时,读出小球B偏离竖直方向的夹角θ=30°,如图所示。静电力常量为k,重力加速度大小为g,求:(1)绝缘细线的拉力大小;3.如果金属小球B(视为质点)质量为m、带电荷量为q的正电,用长为l的绝缘细线固定在左边一檐角,使其刚好贴着正面绝缘墙壁。在正面墙壁上画好一个量角刻度尺。取一个小球A,A连接绝缘细杆,手提绝缘细杆让小球A上下移动至小球A、B在同一水平线上且平衡时,读出小球B偏离竖直方向的夹角θ=30°,如图所示。静电力常量为k,重力加速度大小为g,求:(2)小球A所带的电荷量。提升关键能力突破考点考点一库仑定律及其应用1.库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用。2.对于两个均匀带电绝缘球体,可将其视为电荷集中在球心的点电荷,r为球心间的距离。3.对于两个带电金属球,要考虑表面电荷的重新分布,如图所示。4.应用(1)平衡问题:其解题思路与力学中的平衡问题一样,只是在原来受力的基础上多了静电力,具体步骤如下。(2)变速运动:若物体在包含静电力作用下,做变速运动时,处于非平衡状态,要用牛顿第二定律分析,当涉及多个带电体时,常用整体法与隔离法。当两个带电体之间的距离r→0时,库仑力趋于无穷大吗?提示:不能根据公式错误地认为r→0时,库仑力F→∞,因为当r→0时,两个带电体已不能看作点电荷了。[例1][三个自由点电荷平衡]如图所示,在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷a、b,a带电荷量+Q,b带电荷量-9Q。现引入第三个点电荷c,恰好使三个点电荷均在静电力的作用下处于平衡状态。则c的带电性质及位置应为(

)A.正,b的右边0.4m处B.正,b的左边0.2m处C.负,a的左边0.2m处D.负,a的右边0.2m处C“三个自由点电荷平衡”的模型(1)平衡的条件:每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置。(2)模型特点DC考点二电场强度的理解与计算1.电场强度的性质矢量性电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量。规定正电荷受力方向为该点电场强度的方向唯一性电场中某一点的电场强度E是唯一的,它的大小和方向与放入该点的电荷q无关,它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置叠加性如果有几个静止电荷在空间同时产生电场,那么空间某点的电场强度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2.电场强度的计算(1)电场强度的计算公式(2)叠加电场的电场强度(如图所示)(3)“等效法”“对称法”和“填补法”①等效法在保证效果相同的前提下,将复杂的电场情境变换为简单的或熟悉的电场情境。例如:一个点电荷+q与一个无限大薄金属板形成的电场,等效为两个等量异种点电荷形成的电场,如图甲、乙所示。②对称法利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点,使复杂电场的叠加计算问题大为简化。③填补法将有缺口的带电圆环或圆板补全为完整的圆环或圆板,或将半球面补全为球面,从而化难为易、事半功倍。B(2)如图,若在(a,0)和(0,a)位置分别放置一个电荷量为q的正点电荷,在坐标原点O处放置电荷量为2q的负点电荷。则P(a,a)位置处电场强度E的大小和方向如何?CC电场强度的叠加选用技巧(1)点电荷电场、匀强电场电场强度叠加一般应用合成法。(2)均匀带电体与点电荷电场强度叠加一般应用对称法。(3)计算均匀带电体某点产生的电场强度一般应用补偿法或微元法。考点三电场线的理解与应用1.两种等量点电荷的电场强度及电场线的比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线的分布图连线中点O处的电场强度连线上O点电场强度最小,指向负电荷一方为零连线上的电场强度大小(从左到右)沿连线先变小,再变大沿连线先变小,再变大沿连线的中垂线由O点向外的电场强度大小O点最大,向外逐渐变小O点最小,向外先变大后变小关于O点对称点的电场强度(如A与A′、B与B′、C与C′等)等大同向等大反向2.电场线的应用[例7][对电场线的理解](2023·天津和平区模拟)把头发屑悬浮在蓖麻油里,加上电场,可以模拟出电场线的分布情况。如图甲是模拟孤立点电荷和金属板之间的电场照片,乙图为简化后的电场线分布情况,则(

)A.由图甲可知,电场线是真实存在的B.图甲中,没有头发屑的地方没有电场C.图乙中A点的电场强度大于B点的电场强度D.在图乙电场中由A点静止释放的质子能沿着电场线运动到B点C解析:电场线是假想的曲线,不是真实存在的,故A错误;题图甲中,没有头发屑的地方同样也有电场存在,故B错误;题图乙中A点的电场线较B点密集,可知A点的电场强度大于B点的电场强度,故C正确;因A、B之间的电场线为曲线,根据物体做曲线运动的条件可知,则在题图乙电场中由A点静止释放的质子不可能沿电场线运动到B点,故D错误。B[例8][带电粒子的运动轨迹与电场线的关系](2022·山东临沂调研)某静电场的电场线如图中实线所示,虚线是某个带电粒子仅在静电力作用下的运动轨迹。下列说法正确的是(

)A.粒子一定带负电B.粒子在M点的加速度