物理课件：静电场 素养整合提升

第一章静电场素养整合提升

1素养脉络构建2核心素养提升3触及高考演练素养脉络构建静电场

静电场

静电场

核心素养提升2．对电场和电场线的理解(1)电场是客观存在的物质，电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线。(2)电场中某点的电场强度E的大小和方向是唯一的，其大小只由电场本身的特性决定，故不能认为E与F成正比、与q成反比。(3)电场线不是电荷的运动轨迹，根据电场线的方向能确定电荷的受力方向和加速度方向，不能确定电荷的速度方向和运动轨迹。(4)只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况。

如图所示为一个水平的匀强电场，在电场内某水平面上作一个半径为10cm的圆，在圆周上取如图所示的A、B、C三点，已知A、B两点间电势差为1350V。典例1(1)求匀强电场的场强大小。(2)若在圆心O处放置电荷量为10－8C的正点电荷，求C点电场强度的大小和方向。(结果保留三位有效数字)答案：(1)9000V/m

(2)1.27×104N/C，方向与水平方向成45°角斜向右上二、电场的能的性质的描述1．电势的高低和电势能大小、正负的判定方法(1)根据场源电荷判断离场源正电荷越近，电势越高，正检验电荷的电势能(为正值)越大，负检验电荷的电势能(为负值)越小。离场源负电荷越近，电势越低，正检验电荷的电势能(为负值)越小，负检验电荷的电势能(为正值)越大。(2)根据电场线判断顺着电场线的方向，电势逐渐降低，检验正电荷(或负电荷)的电势能逐渐减小(增加)。逆着电场线的方向，电势逐渐升高，检验正电荷(或负电荷)的电势能逐渐增加(减小)。(3)根据电场力做功判定电场力对正电荷做正功时，正电荷由高电势(电势能大)的点移向低电势(电势能小)的点。电场力对负电荷做正功时，负电荷由低电势(电势能大)的点移向高电势(电势能小)的点。[特别提醒]场强为零的点，电势、电势能不一定为零；电势为零的点，场强不一定为零，电势能一定为零；电势能为零的点，场强不一定为零，电势一定为零。

(多选)(2019·黑龙江省双鸭山市第一中学高二上学期期末)一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C点运动到D点，其v－t图象如图所示，则下列说法中正确的是

(

)A．A点的电场强度一定大于B点的电场强度B．粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能C．CD间各点电场强度和电势都为零D．AB两点间的电势差大于CB两点间的电势差AB

典例2解析：由运动的速度—时间图象可看出，带正电的粒子的加速度在A点时较大，由牛顿第二定律得知在A点的电场力大，故A点的电场强度一定大于B点的电场强度，故A正确；由A到B的过程中，速度变大，说明是电场力做正功，电势能转化为动能，由功能关系可知，此过程中电势能减少，正电荷在A点时电势能大于在B点时的电势能，故B正确。从C到D，粒子速度一直不变，故电场力做功为零，可知CD间各点电场强度为零，但电势不一定为零，故C错误；A、C两点的速度相等，故粒子的动能相同，因此从A到B和从B到C电场力做功的绝对值相同，AB两点间的电势差等于CB两点间的电势差，故D错误。三、用动力学观点解决带电体在电场中的运动1．带电的物体在电场中受到电场力作用，还可能受到其他力的作用，如重力、弹力、摩擦力等，在诸多力的作用下物体可能处于平衡状态，静止或做匀速直线运动；物体也可能所受合力不为零，做匀变速运动或变加速运动。2．处理这类问题，就像处理力学问题一样，首先对物体进行受力分析(包括电场力)，再明确其运动状态，最后根据所受的合力和所处的状态选择相应的规律解题。3．相关规律：力的平衡条件，即F合＝0或Fx＝0，Fy＝0。牛顿第二定律F合＝ma或Fx＝max，Fy＝may，运动学公式，如匀变速直线运动速度公式、位移公式等，平抛运动知识、圆周运动知识等。典例3(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离多远？(2)试在图上粗略画出粒子运动的全过程轨迹并指出各段运动的性质。(3)确定点电荷Q的电性并求其电量的大小。(2)第一段是类平抛运动，第二段是匀速直线运动，第三段是匀速圆周运动，轨迹如下图所示。答案：(1)3cm

(2)见解析图(3)带负电1.04×10－8C点评：由粒子的受力情况，准确判断出粒子的运动轨迹及临界条件，是解决此类问题的突破口。四、用能量观点解决带电体在电场中的运动1．带电的物体在电场中具有一定的电势能，同时还可能具有动能和重力势能等，用能量的观点处理问题是一种简便的方法。处理这类问题，首先要进行受力分析以及各力做功的情况分析，再根据做功情况选择合适的规律列式求解。常用的规律有动能定理和能量守恒定律。2．常见的几种功能关系(1)只要外力做功不为零，物体的动能就要改变(动能定理)。(2)静电力只要做功，物体的电势能就要改变，且静电力做的功等于电势能的减少量。如果只有静电力做功，物体的动能和电势能之间相互转化，总量不变(类似机械能守恒定律)。(3)如果除了重力和静电力之外，无其他力做功，则物体的动能、重力势能和电势能三者之和不变。典例4(1)带电体第1次运动到圆弧形轨道C点时的速度；(2)带电体最终停在何处；(3)带电体从开始运动到停止的整个过程中产生的热量。(3)解法一：整个过程中产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即Q＝μmgsAB＋μqEh代入数据解得Q＝7.67J解法二：整个过程中电势能的减少量转化为重力势能和内能，即Q＝qE(sAB＋R)－mg(R＋h)代入数据解得Q＝7.67J。触及高考演练1.本章知识是高考的热点，考查频率较高的是电场力做功与电势能的变化，带电粒子在电场中的运动等知识点，尤其是与力学知识的结合构成力电综合题，能力要求较高，以计算题形式出现。2.对库仑定律、电场强度、电场线、电势、电势能、等势面、平行板电容器等的考查，通常以选择题形式出现，对概念理解要求较高。3.本章知识与生产技术、生活实际、科学研究联系密切，如静电屏蔽、尖端放电、示波器原理、静电分选器、直线加速器等都可以成为新情景命题素材，要密切关注。例题解题指导：本题中，带电粒子在G板上方匀强电场中做类平抛运动；在G板下方匀强电场中的运动可逆向等效为类平抛运动。处理时可将该复杂运动分解为水平方向的匀速直线运动和电场方向上的匀变速运动。二、临场真题练兵1．(2019·全国卷Ⅰ，15)如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则

(

)A．P和Q都带正电荷

B．P和Q都带负电荷C．P带正电荷，Q带负电荷

D．P带负电荷，Q带正电荷D

解析：A、B错：细绳竖直，把P、Q看作整体，在水平方向不受力，对外不显电性，带异种电荷。C错，D对：如果P、Q带不同性质的电荷，受力如图所示，由图知，P带负电、Q带正电时符合题意。2．(多选)(2019·全国卷Ⅲ，21)如图，电荷量分别为q和－q(q＞0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则

(

)A．a点和b点的电势相等B．a点和b点的电场强度大小相等C．a点和b点的电场强度方向相同D．将负电荷从a点移到b点