【大高考】(全国通用)2016届高考物理 专题七 静电场课件

知识点一物质的电结构、点电荷、电荷守恒1.物质的电结构(1)原子是由带______的原子核和带_____的电子构成，原子核的正电荷数与电子的负电荷数相等.(2)金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做_________.正电负电自由电子2.点电荷、元电荷(1)元电荷：把最小的电荷量叫做元电荷，用e表示，e＝1.60×10－19C.所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍.(2)点电荷：①本身的线度比相互之间的距离_______的带电体.②点电荷是理想化模型.3.电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消失，只能从物体的一部分_____到另一部分，或者从一个物体____到另一个物体，在_____的过程中电荷的总量保持不变.(2)起电方式：摩擦起电、_________、接触起电.(3)带电实质：物体带电的实质是_________.小得多转移转移转移感应起电得失电子【易错防范】(1)元电荷是自然界中带电量最小的电荷.()(2)两形状大小相同的带电量分别为q1、－q2的金属球，接触后电量平均分配，即q′1＝q′2＝q1＋q22.()××知识点二库仑定律1.公式：F＝________，静电力常量：k＝9.0×109N·m2/C2.2.适用条件：①真空中(干燥的空气中也可以)；②点电荷.3.对库仑定律的理解(1)当两带电体离得较近时，它们不能被视为点电荷，库仑定律不再适用，但它们之间仍存在静电力.(2)两个点电荷间的相互作用力是一对作用力与反作用力，不论两个带电体的电荷量是否相等，它们间的作用力一定大小相等、方向相反，并与它们的质量无关.kQ1Q2r2【名师助学】当两带电体离得较近时，它们不能被视为点电荷，库仑定律不再适用，但它们之间仍存在静电力，如图所示.①同种电荷Fkq1q2r2；②异种电荷Fkq1q2r2.知识点三电场强度1.电场强度：描述电场强弱和方向的物理量.(1)定义式：E＝F/q，其中q为_____电荷，F为____电荷所受电场力.(2)电场强度是描述电场力的性质的物理量，只由_________决定，与F、q均无关.(3)方向：是矢量，规定_______在该点受力的方向为该点电场强度的方向.(4)电场的叠加：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，电场强度的叠加遵循的法则是_______________.试探试探电场本身正电荷平行四边形定则2.电场强度三个公式的比较定义式决定式计算式表达式E＝F/qE＝kQ/r2E＝U/d使用条件任何电场(通用计算式)真空中点电荷的电场匀强电场Q、q意义q为试探电荷Q为场源电荷d为沿场强方向的距离注意E的大小和方向与检验电荷的电荷量和电性以及存在与否无关E的大小由场源电荷Q的电荷量和研究点到场源电荷的距离r决定在非匀强电场中可定性应用，比较电势差的大小【易错防范】(1)电场强度反映了电场力的性质，所以此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比()(2)电场中某点的场强方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向()×√知识点四电场线1.电场线及特点电场线电场线是画在电场中的一条条_____________，曲线上每点的_________表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了_________而假想的线电场线的特点(1)电场线从_______(或__________)出发终止于______(或__________)(2)电场线在电场中不_____，不中断(3)在同一电场里，电场线_____的地方场强越大(4)__________的电场线是均匀分布的平行直线有方向的曲线切线方向描述电场正电荷无限远处负电荷无限远处相交越密匀强电场2.几种典型电场的电场线【名师助学】电场线的应用(1)判断电场力的方向——正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同，负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反；(2)判断电场强度的大小(定性)——电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可判断电荷受力大小和加速度的大小；(3)判断电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线的方向电势逐渐降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向；(4)判断等势面的疏密——电场越强的地方，等差等势面越密集；电场越弱的地方，等差等势面越稀疏.知识点五静电力做功与电势能1.电场力做功(1)特点：电场力做功与_____无关，只与___________有关.(2)计算方法a.W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿__________的距离.b.WAB＝qUAB，适用于_________.路径初、末位置电场方向任何电场2.电势能(1)定义：电荷在电场中所具有的势能，等于静电力把它从该点移动到________处所做的功.(2)公式EpA＝qφA(3)电势能是电荷与电场所共有的，且具有相对性，通常取_____(或无穷远处)为电势能的零点.零势能地面(4)电场力做功与电势能改变的关系电场力做功W电电势能的改变ΔEp关系电场力做正功电势能_____电场力做负功电势能______WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp减小增加【易错防范】(1)电场力做功与重力做功相似，均与路径无关.()(2)当正电荷以电势较高的点移到电势较低的点时，电场力做正功.()(3)有电场力做功时，电荷的机械能可能守恒.()(4)电场力与速度方向夹角小于90°时，电场力做正功.()√√×√知识点六电势和等势面1.电势(1)定义：电场中某点(A点)的电势φA，实质上是该点(A点)与零电势点(O点)的电势差UAO，在数值上等于把___________________从该点移到零电势点(O点)时电场力所做的功WAO.(2)公式：φA＝UAO＝________.(3)电势具有相对性，与零势点的选取_____.通常取_____(或无穷远处)为零电势点.(4)电势是标量，正(负)表示该点电势比_______高(低).(5)沿电场线方向电势_________.“单位正电荷(＋1C)”WAO/q有关地面零电势逐渐降低2.等势面特点(1)在同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力________；(2)电场线总是从电势_____的等势面指向电势_____的等势面；(3)______垂直于等势面，并指向电势降低_____的方向；(4)等差等势面越密的地方场强_______，反之越弱.不做功较高较低电场线最快越强【易错防范】(1)沿电场线方向电势越来越低，电场强度越来越小.()(2)电场强度大的地方电势不一定大，电势为零的地方，电场强度不一定为零.()(3)某等势面上各点的场强方向均与此处的等势面垂直.()×√√知识点七电势差1.定义：电场中A、B两点的电势之差，即UAB＝________.2.公式：UAB＝_______；电荷在电场中，由一点A移动到另一点B时，__________________与电荷量q的比值.3.电势差是标量,但有正、负.正、负表示________________________;电压是电势差的绝对值.φA－φBWAB/q电场力所做的功WAB两点之间相对电势的高低4.影响因素：电势差UAB由__________决定，与初、末位置有关，与零势点的选取_____.5.匀强电场中电势差与电场强度的关系：U＝Ed，其中d为电场中________________的距离.电场本身无关沿电场线方向【易错防范】(1)静电场中A、B两点的电势差是恒定的，所以有UAB＝UBA.()(2)在匀强电场中，直线上距离相等的线段两端的电势差值相等.()×√一个极板QU知识点八电容器及其电容1.电容器带电荷量Q：_________所带电荷量的绝对值.2.电容：描述电容器容纳电荷本领的物理量.(1)定义式：C＝______＝(2)单位：法拉(F)；1F＝106μF＝1012pF3.平行板电容器公式：C＝_________.ΔQΔUεrS4πkd知识点九带电粒子在电场中的运动1.带电粒子在电场中的加速带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将做_________运动.有两种分析方法：(1)用动力学观点分析：a＝qEm，E＝Ud，v2－v20＝2ad.(2)用功能观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做的功等于物体动能的变化，qU＝12mv2－12mv20.加(减)速2.带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究条件：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场.(2)处理方法：类似于平抛运动，应用运动的___________的方法.①沿初速度方向做__________运动，运动时间t＝lv0.②沿电场力方向，做____________运动.合成与分解匀速直线匀加速直线加速度：a＝Fm＝Eqm＝Uqmd离开电场时的偏移量：y＝12at2＝___________离开电场时的偏转角：tanθ＝vyv0＝____________Uql22mdv20Uqlmdv20【易错防范】(1)电容器的电容与它所带的电量成正比.()(2)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动.()(3)带电粒子在电场中可以做圆周运动.()(4)示波管屏幕上的亮线是由电子束高速撞击荧光屏而产生的.()××√√要点一涉及库仑力的平衡问题[突破指南]三个孤立自由点电荷的平衡问题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，或者说每个点电荷处于另外两个点电荷产生的场强之和为零的位置.2.平衡时的规律：位置方面是“三点共线”，电性方面是“两同夹异”，电量方面是“两大夹小”，距离方面是中间电荷“近小远大”.【典例1】如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电.整个系统置于方向水平的匀强电场中.已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为()A.3kq3l2B.3kql2C.3kql2D.23kql2解析对c受力分析，小球处于静止状态，满足3kqqcl2＝qcE，可得E＝3kql2，故B正确.答案B【借题发挥】库仑力产生的效果遵循力学的所有规律，所以在计算库仑力时，应根据库仑定律，涉及效果时，应根据力学中的解题思路.要点二电场强度的叠加问题[突破指南]求合场强的常用方法1.对称法：利用带电体电荷分布具有对称性，或带电体产生的电场具有对称性的特点求合场强的方法.(如典例2)2.补偿法：题给条件建立的模型A不是一个完整的标准模型，这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B，并且模型A与模型B恰好组成一个完整的标准模型.这样求解模型A的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值问题.3.极限法：物理中体现极限思维的常见方法有极限法.极限法是把某个物理量推向极端，从而做出科学的推理分析，给出判断或导出一般结论.极限思维法在进行某些物理过程分析时，具有独特作用，使问题化难为易，化繁为简，收到事半功倍的效果.4.微元法：微元法就是将研究对象分割成许多微小的单元，或从研究对象上选取某一“微元”加以分析，从而化曲为直，将变量、难以确定的量转化为常量、容易求得的量.【典例2】如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷.已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)()A.k3qR2B.k10q9R2C.kQ＋qR2D.k9Q＋q9R2【解题探究】(1)电场强度是量，按照定则叠加.(2)点电荷场强公式E＝.(3)圆盘上的电荷产生的场强关于是对称的.提示(1)矢平行四边形(2)E＝kQr2(3)圆盘解析b点处的场强为零，说明q与Q在b点处产生的场强大小相等、方向相反，即kqR2＝EQb.由于d点和b点相对于圆盘是对称的，因此Q在d点产生的场强EQd＝kqR2.d点处的合电场强度Ed＝kq（3R）2＋kqR2＝k10q9R2，故B正确.答案B【借题发挥】