高考物理人教版一轮复习测评-6-1电场力的性质 11页

第六章静电场 一、三年高考考点统计与分析 (1)从近三年的高考试题可以看出，高考对静电场专题的考查频率很高，试题主要集中在电场强度、电 场线、电场力、电势、电势差、等势面、电势能、平行板电容器、匀强电场、电场力做功、电势能的变化， 还有带电粒子在电场中的加速和偏转等知识。其中在 2012 年全国各地试卷中，对电场的性质及库仑定律 的考查共计 5 次；对电容器，带电粒子在电场中的运动的考查共计 6 次；对电势、电势能、电势差的考查 共计 4 次。 (2)高考试题的考查题型多以选择题，计算题形式出现，其中 2012 年电场的性质的考查以选择形式出 现 5 次，每题分值 3～6 分不等；电容器，带电粒子在电场中的运动的考查以选择形式出现 3 次，每次 3～ 6 分，以计算的形式出现了 3 次，分值在 16～20 分之间。 (3)高考试题对知识点的考查主要有三种形式：一种是基本概念和规律与力学中牛顿运动定律、动能定 理、动能关系相结合；一种是以实际生产、生活为背景材料。对带电粒子在电场中的加速、偏转等问题进 行考查；还有一种形式是粒子在复合场中的运动，试题难度中等以上。 二、2014 年高考考情预测 预计 2014 年的高考中，对本专题的考查仍将是热点之一，在上述考查角度的基础上，重点以选择题 的形式考查静电场的基本知识点，以综合题的形式考查静电场知识和其他相关知识在生产、生活中的实际 应用。另外高考试题命题的一个新动向，就是静电的应用和防止，静电场与相关化学知识综合、与相关生 物知识综合，与环保等热点问题相联系，在新颖、热门的背景下考查静电场基本知识的应用。 [备课札记] 第六章静电场 [学习目标定位] 考纲下载 考情上线 1.物质的电结构、电荷守恒(Ⅰ) 2．静电现象的解释(Ⅰ) 3．点电荷(Ⅰ) 高考 地位 高考对本章考查的频率较高，考查 的题型有选择和计算等，考查的难 度中等，分值一般为 10～20 分。 4．库仑定律(Ⅱ) 5．静电场(Ⅰ) 6．电场强度、点电荷的场强(Ⅱ) 7．电场线(Ⅰ) 8．电势能、电势(Ⅰ) 9．电势差(Ⅱ) 10．匀强电场中电势差与电场强度的关系(Ⅰ) 11．常见的电容器(Ⅰ) 12．电容器的电压、电荷量和电容的关系(Ⅰ) 13．带电粒子在匀强电场中的运动(Ⅱ) 14．示波管(Ⅰ) 考点 点击 1.对电势、电势能、电场线、电场 强度等基本概念的考查常以选择 题形式出现。 2．平行板电容器的动态变化问题 常被考查到。 3．电场和力学中的平衡、运动学、 牛顿运动定律、功能关系等结合， 考查带电粒子在电场中的运动问 题。 第 1 单元电场力的性质 点电荷电荷守恒定律 [想一想] 如图 6－1－1 所示，在带电荷量为＋Q 的带电体 C 右侧有两个相互接触的金属导体 A 和 B，均放在绝 缘支座上。若先将 C 移走，再把 A、B 分开，则 A、B 分别带什么电？ 图 6－1－1 若先将 A、B 分开，再移走 C，则 A、B 分别带什么电？这一过程中电荷总量如何变化？ 提示：不带不带带负带正不变 [记一记] 1．元电荷、点电荷 (1)元电荷：e＝1.6×10－19C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子的电荷量 与元电荷相同。电子的电荷量 q＝－1.6×10－19C。 (2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小和形状的理想化模型。 2．电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不能创生，也不能消灭，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，在转移的过程中电荷的总量保持不变。 (2)起电方法：摩擦起电、感应起电、接触起电。 (3)带电实质：物体带电的实质是得失电子。 (4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同的导体，接触后再分开，二者带相同电荷；若两导体原来带 异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分。 [试一试] 1．一带负电绝缘金属小球被放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上带有的负电荷几乎 不存在了。这说明( ) A．小球上原有的负电荷逐渐消失了 B．在此现象中，电荷不守恒 C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了 D．该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律 解析：选 CD 带负电的金属小球在潮湿的空气中，经过一段时间后，小球上的负电荷(电子)被潮湿的 空气导走了，但电荷转移的过程中，电荷守恒，故 CD 正确。 库仑定律 [想一想] 如图 6－1－2 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，电荷量的绝 对值均为 Q，试比较它们之间的库仑力与kQ2 l2 的大小关系，如果带同种电荷呢？ 图 6－1－2 提示：当它们带异种电荷时，F 库>kQ2 l2 ，因为两个金属球此时距离较近，异种电荷分布在两球内侧， 不能将它们看作点电荷，当它们带同种电荷时，同种电荷分布在两球外侧，F 库0)的均匀带电圆环上有一个很小的缺口Δl(且Δl≪r)， 如图 6－1－11 所示，则圆心处的场强又为多少？ 转换对象 有缺口的带电圆环→点电荷 思路立现 利用补偿法和对称性就可以把线性带电体转换成易于求解的点电荷，这样通过 转换研究对象，就可以把复杂的问题用简单的方法求解 [解析](1)当 n 分别取 2、3、4 时圆心处的场强均为零，结合点电荷电场的对称性可知，n 个相同的点 电荷在圆心处的合场强为零。 (2)可以把均匀带电圆环视为由很多点电荷组成，若将缺口补上，再根据电荷分布的对称性可得，圆心 O 处的合场强为零，由于有缺口的存在，圆心 O 处的电场即为缺口相对圆心 O 的对称点产生的电场，其 电场强度为该处电荷(可视为点电荷)在 O 点的电场强度(包括大小和方向)。其电场强度的大小为 E＝kqΔl r2 ， 方向由圆心 O 指向缺口。 [答案](1)合场强为零 (2)kqΔl r2 ，方向由圆心 O 指向缺口 [题后悟道]求合场强的两种常用方法： (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。 (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。 第(2)问中，若在距缺口四分之一圆弧处，有同样一个很小的缺口Δl(且Δl≪r)，其余条件不变，则圆心 处的场强大小又为多少？ 解析：根据补偿法同样可得第二个缺口在圆心 O 处产生的电场强度的大小仍为 E＝kqΔl r2 ，两场强方向 垂直，由矢量合成法则得圆心处的场强大小应为 E 合＝ 2E＝ 2kqΔl r2 。 答案： 2kqΔl r2