高三复习讲义第六章静电场.doc

第六章静电场一、电荷和电荷守恒定律1电荷(1)元电荷：电荷量为e_的电荷叫做元电荷质子和电子均带元电荷电荷量(2)点电荷：当一个带电体本身的线度比它到其他带电体的距离小很多，以至在研究它与其他带电体的相互作用时，该带电体的形状以及电荷在其上的分布状况均无关紧要，该带电体可看做一个带电的点，这样的电荷称为点电荷2电荷守恒定律(1)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电(2)带电实质：物体带电的实质是_二、库仑定律1内容：真空中两个静止点电荷之间的作用力(斥力或引力)与这两个电荷所带电荷量的乘积成_，与它们之间_成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线2公式：F_.式中的k9.0109 Nm2/C2，叫做静电力常量3适用条件：(1) _；(2)真空中即时应用1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()AF引G，F库kBF引G，F库kCF引G，F库k DF引G，F库k三、电场强度1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(3)定义式：E.单位：V/m或N/C.(4)方向：_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2三个场强公式的比较表达式比较EEkE公式意义电场强度定义式真空中点电荷决定式匀强电场中E与U关系式适用范围任何电场真空；点电荷匀强电场决定因素电场本身决定，与q无关场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定电场本身决定相同点矢量，单位：1 N/C1 V/m即时应用2下列关于电场强度的两个表达式E和Ek的叙述，正确的是()AE是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量BE是电场强度的定义式，F是放入电场中电荷受的力，q是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场CEk是点电荷场强的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场D从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式Fk，式是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小，而是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处的场强大小四、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几种典型的电场线即时应用3 (2011高考新课标全国卷)一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)()热身体验 11.关于点电荷，下列说法正确的是()A只有体积很小的带电体才可以看做点电荷B只有球形带电体才可以看做点电荷C带电体能否被看做点电荷既不取决于带电体大小也不取决于带电体的形状D一切带电体都可以看做点电荷12.把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间互相排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是()A带等量异种电荷B带等量同种电荷C带不等量异种电荷D一个带电，另一个不带电2A、B、C三点在同一直线，ABBC12，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷当在A处放一电荷量为q的点电荷时，它所受的电场力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为2q的点电荷，其所受电场力为()AF/2BF/2CF DF31.(2013泸州模拟)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q2q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32.(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()A31B13C91 D1941.在如图所示各种电场中，A、B两点电场强度相等的是()42.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()Aa、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量Ba、b为异种电荷，a的电荷量小于b的电荷量Ca、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量Da、b为同种电荷，a的电荷量小于b的电荷量考点1库仑力作用下的平衡问题 (2013江苏启东中学月考)如图所示，带电小球A、B的电荷量分别为QA、QB，都用长L的丝线悬挂在O点静止时A、B相距为d.为使平衡时AB间距离减为d/2，可采用以下哪些方法()A将小球A、B的质量都增加到原来的2倍B将小球B的质量增加到原来的8倍C将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍跟踪训练1如图所示，三个小球a、b、c在同一竖直平面内分别用三根绝缘细线悬挂在同一点O，细线的长度关系为OaObOc，让三球带电后它们能静止在图中位置此时细线Oc沿竖直方向，a、b、c连线恰构成一等边三角形，则下列说法正确的是()Aa、b、c三球质量一定相等Ba、b、c三球所带电荷量一定相等C细线Oa、Ob所受拉力大小相等Da、b、c三球所受静电力大小一定相等考点2电场线与带电粒子的运动如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹粒子先经过M点，再经过N点可以判定()A粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力BM点的电势高于N点的电势C粒子带正电D粒子在M点的动能大于在N点的动能跟踪训练2一负电荷从电场中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vt图像如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的()考点3带电体的力电综合问题如图所示，一根长L1.5 m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E1.0105N/C、与水平方向成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Q4.5106C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，所带电荷量q1.0106C，质量m1.0102kg.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k9.0109Nm2/C2，取g10 m/s2)求：(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？跟踪训练3 (2013重庆双桥区检测)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，sin370.6，cos370.8.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时的动能用UEd求电压或电势时，利用下列两个结论求解，更简便、迅捷考点四：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势，等于C，如图甲所示结论2：匀强电场中若两线段ABCD，且ABCD，则UABUCD(或ABCD)，如图乙所示如图所示，匀强电场中有a、b、c三点，在以它们为顶点的三角形中，a30，c90.电场方向与三角形所在平面平行已知a、b和c点的电势分别为(2) V、(2) V和2 V该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为() A(2) V、(2) VB0、4 VC. V、 VD0、2 V跟踪训练4 a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点电场线与矩形所在平面平行已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图9所示，由此可知c点的电势为()A4 V B8 VC12 V D24 V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WqEd，只适用于匀强电场，其中d为沿_的距离WABqUAB，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WABEpAEpBEp.(3)电势能具有相对性二、电势、等势面1电势(1)定义：电荷在电场中某一点的_与它的_的比值(2)定义式：.(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(1)定义：电场中_的各点构成的面(2)特点在等势面上移动电荷，电场力不做功等势面一定与电场线垂直，即与场强方向_电场线总是由电势_的等势面指向电势_的等势面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：规定A、B两点的电势之差AB为A、B两点的电势差2定义式：UAB_.3电势差与电场力做功的关系：UAB_，UABUBA.4电势差与电场强度的关系在匀强电场中，两点间的电势差等于场强与这两点间沿_的距离的乘积，即UABEd；场强的大小等于沿场强方向每单位距离上的电势差；沿电场线的方向电势越来越低四、等量同号、异号电荷电场分布、电势分布特点比较即时应用1(2011高考海南卷)关于静电场，下列说法正确的是()A电势等于零的物体一定不带电B电场强度为零的点，电势一定为零C同一电场线上的各点，电势一定相等D负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加即时应用2 (2013山东理综21)如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a和c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上以下判断正确的是()Ab点场强大于d点场强Bb点场强小于d点场强Ca、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D试探电荷q在a点的电势能小于在c点的电势能即时应用3(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()AP、Q两点处的电荷等量同种Ba点和b点的电场强度相同Cc点的电势低于d点的电势D负电荷从a到c，电势能减少即时应用4 (2012高考海南卷)如图，直线上有o、a、b、c四点，ab间的距离与bc间的距离相等在o点处有固定点电荷已知b点电势高于c点电势若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则()A两过程中电场力做的功相等B前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功C前一过程中，粒子电势能不断减小D后一过程中，粒子动能不断减小热身体验 1. (2013蜀光中学高三模拟)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qUB外力克服电场力做功qU，电势能增加QUC外力克服电场力做功qU，电势能增加qUD外力克服电场力做功QU，电势能减少QU21.将一正电荷从无限远处移入电场中M点，电场力做功W16109 J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无限远处，电场力做功W27109 J，则M、N两点的电势M、N关系式正确的是()AMN0BNM0CNM0 DMN022.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31.下列说法正确的是()AA、B两点的电势差等于将正电荷从A点移到B点时电场力所做的功B电势差是一个标量，但是有正值和负值之分C由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关DA、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以UABUBA32. (2013遂宁高三检测)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2 cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是()A竖直向下，E100 V/mB水平向左，E100 V/mC水平向左，E200 V/mD水平向右，E200 V/m考点1等势面与粒子的轨迹(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跟踪训练1图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线两粒子M、N质量相等，所带电荷量的绝对值也相等现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示点a、b、c为实线与虚线的交点已知O点电势高于c点若不计重力，则()AM带负电荷，N带正电荷BN在a点的速度与M在c点的速度大小相同CN在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功DM在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零考点2电场中电势、电势差与场强的关系空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示下列说法中正确的是()AO点的电势最低Bx2点的电势最高Cx1和x1两点的电势相等DO到x1和O到x3两点的电势差相等跟踪训练2 (2013乐山一中模拟)如图甲所示，AB是某电场中的一条电场线，若有一电子以某一初速度且仅在电场力的作用下，沿AB由点A运动到点B，所经位置的电势随距点A的距离变化的规律如图乙所示以下说法正确的是()AA、B两点的电场强度EAEBB电子在A、B两点的速度vAvBCA、B两点的电势ABD电子在A、B两点的电势能EpAEpB考点3电场中的功能关系如图所示，在O点放置一个正电荷在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，BOC30，A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v，试求：(1)小球通过C点的速度大小(2)小球由A到C的过程中电势能的增加量跟踪训练3如图所示，在绝缘的斜面上方，存在着匀强电场，电场方向平行于斜面向上，斜面上的带电金属块在平行于斜面上的力F作用下沿斜面移动已知金属块在移动的过程中，力F做功32 J，金属块克服电场力做功8 J，金属块克服摩擦力做功16 J，重力势能增加18 J，则在此过程中金属块()A动能减少10 J B电势能增加24 JC机械能减少24 J D内能增加16 J第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动二、电容器、电容1电容器(1)组成：由两个彼此_又相互_的导体组成(2)带电量：一个极板所带电量的_(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的_，电容器中储存_放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中_转化为其他形式的能2电容(1)定义式：_(2)单位：法拉(F)，1 F106F1012pF3平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与_成正比，与介质的介电常数成_比，与两极板间_成反比(2)决定式：C，k为静电力常量保持两极板与电源相连，则电容器两极板间_不变充电后断开电源，则电容器所带的_不变4两类问题分析如下表充电后与电池两极相连充电后与电池两极断开不变量UQd变大C变小Q变小E变小C变小U变大E不变S变大C变大Q变大E不变C变大U变小E变小r变大C变大Q变大E不变C变大U变小E变小即时应用1(2011高考天津卷)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是()AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1 DU22U1，E22E1三、带电粒子在电场中的运动1带电粒子在电场中的加速(1)处理方法：利用动能定理：_(2)适用范围：任何电场2带电粒子在电场中的偏转（1）带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，轨迹为抛物线垂直于场强方向做_运动：vxv0，xv0t. 运动时间t= 平行于场强方向做初速度为零的_运动：（2）vyat，yat2，a.（3）侧移距离：y，（4）偏转角的正切：tan， （5）不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的，与粒子种类无关或者说打在荧光屏上出现同一亮点。（6）粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的x处的O点沿直线射出（7）求打在荧光屏上的点到屏中心的距离（两种方法）即时应用2如图所示，静止的电子在加速电压为U1的电场作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压为U2的电场作用下偏转一段距离现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该()A使U2加倍 B使U2变为原来的4倍C使U2变为原来的倍 D使U2变为原来的热身体验21.对于给定的电容器，描述其电容C、电荷量Q、电压U之间的相应关系的图像正确的是()22.(2012高考江苏卷)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()AC和U均增大BC增大，U减小CC减小，U增大 DC和U均减小31.两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OAh，此电子具有的初动能是()A. BedUhC. D.32.如图所示，质子(H)和粒子(He)以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为()A11 B12C21 D14考点1平行板电容器的动态分析如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则()A带电油滴将沿竖直方向向上运动BP点的电势将降低C带电油滴的电势能将减小D若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大跟踪训练1一带电小球悬挂在平行板电容器内部，闭合开关S，电容器充电后，悬线与竖直方向夹角为，如图所示下列方法中能使夹角减小的是()A保持开关闭合，使两极板靠近一些B保持开关闭合，使滑动变阻器滑片向右移动C保持开关闭合，使两极板远离一些D断开开关，使两极板靠近一些考点2带电粒子在电场中的偏转 (2013成都外国语学校高三月考)如图所示，一个带电粒子从粒子源飘入(初速度很小，可忽略不计)电压为U1的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板A、B的中心线射入A、B板长为L，相距为d，电压为U2.则带电粒子能从A、B板间飞出应该满足的条件是()A.B.C. D.跟踪训练2 如图所示，a、b两个带正电荷的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a点，b粒子打在B板的b点，若不计重力，则()Aa的电荷量一定大于b的电荷量Bb的质量一定大于a的质量Ca的比荷一定大于b的比荷Db的比荷一定大于a的比荷考点3带电体在平行板电容器中的运动如图所示，板长L4 cm的平行板电容器，板间距离d3 cm，板与水平线夹角37，两板所加电压为U100 V，有一带负电液滴，带电荷量为q31010 C，以v01 m/s的水平速度自A板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出，取g10 m/s2.求：(1)液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度跟踪训练3 (2012高考新课标全国卷)如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()A所受重力与电场力平衡B电势能逐渐增加C动能逐渐增加D做匀变速直线运动考点4 带电体在匀强电场中的运动(2013高考安徽卷)如图甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上则t0可能属于的时间段是()A0t0B.t0C.t0T DTt012