高中物理 第一章 电场 探究静电力学案 粤教版选修
高中物理第一章电场探究静电力学案粤教版
选修
1、知道点电荷的概念、
2、理解库仑定律的内容、公式及其适用条件，会用库仑定律进行有关的计算、
一、点电荷如果一个带电体，它本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多，那么在研究它与其他带电体的相互作用时，可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个带电的几何点，称为点电荷、
二、库仑定律
1、用变量控制法研究点电荷间的相互作用力与电荷量、距离的关系、
2、在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上、电荷之间的这种作用力称为静电力，又叫做库仑力、用公式表示为：F＝k、
一、库仑定律[问题设计]
1、O是一个带正电的物体、把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图1中P
1、P
2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小，图中受力由大到小的三个位置的排序为P
1、P
2、P
3、图
12、使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，小球所受作用力的大小如何变化？答案增大小球所带的电荷量，小球受到的作用力增大；减小小球所带的电荷量，小球受到的作用力减小、3、以上说明，哪些因素影响电荷间的相互作用力？这些因素对作用力的大小有什么影响？答案电荷量和电荷间的距离、电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着电荷间距离的增大而减小、[要点提炼]
1、库仑定律的表达式：F＝k、式中的k为静电力常量，数值为k＝
9、0109_Nm2/C
2、2、库仑定律的适用条件：真空中、点电荷、[延伸思考]
1、有人说：“点电荷是指带电荷量很小的带电体”，对吗？为什么？答案不对、点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的带电体，是一种理想化的物理模型、当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，带电体可以看做点电荷、一个物体能否被看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状而定、
2、还有人根据F＝k推出当r→0时，F→∞，正确吗？答案从数学角度分析似乎正确，但从物理意义
上分析却是错误的、因为当r→0时，两带电体已不能看做点电荷，库仑定律不再适用了、
二、静电力的叠加[问题设计]已知空间中存在三个点电荷
A、
B、C，A对C的静电力是否因B的存在而受到影响？
A、B是否对C都有力的作用？如何求
A、B对C的作用力？答案A对C的静电力不受B的影响，
A、B对C都有力的作用，
A、B对C的作用力等于
A、B单独对C的作用力的矢量和、[要点提炼]
1、如果存在两个以上点电荷，那么每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力、两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变、因此，两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和、
2、任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的、所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和平行四边形定则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向、
一、对点电荷的理解例1 (单选)下列关于点电荷的说法中，正确的是(
)
A、只有电荷量很小的带电体才能看成是点电荷
B、体积很大的带电体一定不能看成是点电荷
C、当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷
D、一切带电体都可以看成是点电荷解析本题考查点电荷这一理想模型、能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状、能否把一个带电体看做点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定、若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷、故选
C、答案 C
二、对库仑定律的理解例2 (单选)两个分别带有电荷量－Q 和＋3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F、两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为(
)
A、F
B、F
C、F
D、12F解析两带电金属小球接触后，它们的电荷量先中和后均分，由库仑定律得：F＝k，F′＝k＝k、联立得F′＝F，C选项正确、答案C针对训练(单选)有三个完全相同的金属小球A、
B、C，A所带电荷量为＋7Q，B所带电荷量为－Q，C不带电、将
A、B固定起来，然后让C反复与
A、B接触，最后移去C，
A、B间的相互作用力变为原来的(
)
A、倍
B、倍
C、倍
D、倍答案C解析C与
A、B反复接触，最后
A、
B、C三者所带电荷量均分，即qA′＝qB′＝qC′＝＝2Q、
A、B间的作用力F′＝k＝，原来
A、B间的作用力F＝k＝，所以＝，即F′＝F、
三、多个点电荷间静电力的叠加例3 (单选)如图2所示，两个点电荷，电荷量分别为q1＝410－9 C和q2＝－910－9 C，分别固定于相距20 cm的a、b两点，有一个点电荷q放在a、b所在直线上且静止不动，该点电荷所处的位置是(
)图2
A、在a点左侧40 cm处
B、在a点右侧8 cm处
C、在b点右侧20 cm处
D、无法确定解析此电荷电性不确定，根据平衡条件，它应在q1点电荷的左侧，设距q1距离为x，由k＝k，将数据代入，解得x＝40 cm，故A项正确、答案A例4 如图3所示，分别在
A、B两点放置点电荷Q1＝＋210－14 C和Q2＝－210－14
C、在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC＝BC＝610－2 m、如果有一高能电子静止放在C点处，则它所受的静电力的大小和方向如何？图3解析电子带负电荷，在C点同时受
A、B两点电荷的作用力F
A、FB，如图所示、由库仑定律F＝k得FA＝k＝
9、0109 N＝
8、010－21 NFB＝k＝
8、010－21 N由矢量的平行四边形定则和几何知识得静止放在C点的高能电子受到的静电力F＝FA＝FB＝
8、010－21 N，方向平行于AB连线由B指向
A、答案
8、010－21 N 方向平行于AB连线由B指向A
1、(对点电荷的理解)(双选)对点电荷的理解，你认为正确的是(
)
A、点电荷可以是带电荷量很大的带电体
B、点电荷的带电荷量可能是
2、5610－20 C
C、只要是均匀的球形带电体，不管球的大小，都能被看做点电荷
D、当两个带电体的形状对它们的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体都能看做点电荷答案AD解析能否把一个带电体看做点电荷，不是取决于带电体的大小、形状等，而是取决于研究问题的实际需要，看带电体的形状、大小和电荷分布情况对电荷之间的作用力的影响是否可以忽略、2、(对库仑定律的理解)(单选)相隔一段距离的两个点电荷，它们之间的静电力为F，现使其中一个点电荷的电荷量变为原来的2倍，同时将它们间的距离也变为原来的2倍，则它们之间的静电力变为(
)
A、
B、4F
C、2F
D、答案A解析F＝k，F′＝k＝k＝，选
A、3、(静电力的叠加)如图4所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点
A、B处有等量同种点电荷Q
A、QB，QA＝QB＝＋Q，求在顶点C处的正点电荷QC所受的静电力、图4答案k，方向为与AB连线垂直向上解析正点电荷QC在C点的受力情况如图所示，Q
A、QB对QC的作用力大小和方向都不因其他电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律、QA对QC作用力：FA＝k，同种电荷相斥，QB对QC作用力：FB＝k，同种电荷相斥，因为QA＝QB＝＋Q，所以FA＝FB，QC受力的大小：F＝FA＝k，方向为与AB连线垂直向上、4、(静电力的叠加)如图5所示，在一条直线上的三点分别放置QA＝＋310－9
C、QB＝－410－9
C、QC＝＋310－9 C的
A、
B、C点电荷，试求作用在点电荷A上的静电力的大小、图5答案
9、910－4 N解析点电荷A同时受到B和C的静电力作用，因此作用在A上的力应为两静电力的合力、可先根据库仑定律分别求出
B、C对A的静电力，再求合力、A受到
B、C电荷的静电力如图所示，根据库仑定律有FBA＝＝ N＝
1、0810－3 NFCA＝＝ N＝910－5 N规定沿这条直线由A指向C为正方向，则点电荷A受到的合力大小为FA＝FBA－FCA＝(
1、0810－3－910－5)
N＝
9、910－4 N、题组一对点电荷的理解
1、(双选)关于点电荷，以下说法正确的是(
)
A、足够小的电荷就是点电荷
B、一个电子不论在何种情况下均可视为点电荷
C、在实际中点电荷并不存在
D、一个带电体能否看成点电荷，不是看它尺寸的绝对值，而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计答案CD 解析点电荷是一种理想化的物理模型，一个带电体能否看成点电荷不是看其大小，而是应具体问题具体分析，看它的形状、大小及电荷分布状况对相互作用力的影响能否忽略不计、因此大的带电体一定不能看成点电荷和小的带电体一定能看成点电荷的说法都是错误的，所以
A、B错，
C、D对、2、(单选)下列关于点电荷的说法正确的是(
)
A、任何带电体，都可以看成是电荷全部集中于球心的点电荷
B、球状带电体一定可以看成点电荷
C、点电荷就是元电荷
D、一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定答案D解析一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状及带电荷量的多少来判断，因此D正确，
A、B错误、元电荷是电荷量，点电荷是带电体的抽象，两者的内涵不同，所以C错、题组二对库仑定律的理解
3、(单选)关于库仑定律，下列说法中正确的是(
)
A、库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体
B、根据F＝k，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大
C、若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力
D、库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律答案D解析点电荷是实际带电体的近似，只有带电体的大小和形状对电荷的作用力影响可忽略不计时，实际带电体才能视为点电荷，故选项A错误；当两个电荷之间的距离趋近于零时，不能再视为点电荷，公式F＝k不能用于计算此时的静电力，故选项B错误；q1和q2之间的静电力是一对相互作用力，它们的大小相等，故选项C错误；库仑定律与万有引力定律的表达式相似，研究和运用的方法也很相似，都是平方反比定律，故选项D正确、4、(单选)要使真空中的两个点电荷间的静电力增大到原来的4倍，下列方法可行的是(
)
A、每个点电荷的电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变
B、保持点电荷的电荷量不变，使两个电荷间的距离增大到原来的2倍
C、一个点电荷的电荷量加倍，另一个点电荷的电荷量保持不变，同时使两个点电荷间的距离减小为原来的
D、保持点电荷的电荷量不变，将两个点电荷间的距离减小为原来的答案A解析根据库仑定律F＝k可知，当r不变时，q
1、q2均变为原来的2倍，F变为原来的4倍，A正确、同理可求得
B、
C、D中F均不满足条件，故
B、
C、D错误、5、(单选)两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小为( )
A、F＝k
B、F＞k
C、F＜k
D、无法确定答案D解析因为两球心距离不比球的半径大很多，所以两带电球不能看做点电荷，必须考虑电荷在球上的实际分布、当q
1、q2是同种电荷时，相互排斥，电荷分布于最远的两侧，电荷中心距离大于3R；当q
1、q2是异种电荷时，相互吸引，电荷分布于最近的一侧，电荷中心距离小于3R，如图所示、所以静电力可能小于k，也可能大于k，D正确、题组三静电力的叠加
6、(单选)如图1所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上、a和c带正电，b带负电，a所带的电荷量比b所带的电荷量小、已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是(
)图1
A、F1
B、F2
C、F3
D、F4答案B解析据“同电相斥，异电相吸”规律，确定金属小球c受到a和b的静电力方向，考虑a的带电荷量小于b 的带电荷量，故Fac与Fbc的合力只能为F2，选项B正确、7、(单选)如图2所示，有三个点电荷
A、
B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知
A、B都带正电荷，A所受
B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，那么可以判定点电荷C所带电荷的电性(
)图2
A、一定是正电
B、一定是负电
C、可能是正电，也可能是负电
D、无法判断答案B解析因
A、B都带正电，所以静电力表现为斥力，即B对A的作用力沿BA的延长线方向，而不论C带正电还是带负电，A和C的作用力方向都必须在AC连线上，由平行四边形定则知，合力必定为两个分力的对角线，所以A和C之间必为引力，所以C带负电，故选
B、题组四多个电荷的平衡问题
8、(单选)如图3所示，三个点电荷q
1、q
2、q3固定在一直线上，q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比为(
)图3
A、(－9)∶4∶(－36)
B、9∶4∶36
C、(－3)∶2∶(－6)
D、3∶2∶6答案A解析本题可运用排除法解答、分别取三个电荷为研究对象，由于三个电荷只在静电力作用下保持平衡，所以这三个电荷不可能是同种电荷，这样可立即排除
B、D选项，故正确选项只可能在
A、C中、若选q2为研究对象，由库仑定律知：＝，因而得：q1＝q3，即q3＝4q
1、选项A恰好满足此关系，显然正确选项为
A、9、有两个带电小球，电荷量分别为＋Q和＋9Q、在真空中相距0、4 m、如果引入第三个带电小球，正好使三个小球都处于平衡状态、求：(1)第三个小球带的是哪种电荷？(2)应放在什么地方？(3)电荷量是Q的多少倍？答案(1)带负电(2)放在＋Q和＋9Q两个小球连线之间，距离＋Q 0、1 m处(3)倍解析根据受力平衡分析，引入的第三个小球必须带负电，放在＋Q和＋9Q 两个小球的连线之间、设第三个小球带电荷量为q，放在距离＋Q 为x处，由平衡条件和库仑定律有：以第三个带电小球为研究对象：＝解得x＝0、1 m以＋Q为研究对象：＝得q＝题组五综合应用
10、(单选)如图4所示，把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上，欲使球a能静止在斜面上，需在MN间放一带电小球b，则b应(
)图4
A、带负电，放在A点
B、带正电，放在B点
C、带负电，放在C点
D、带正电，放在C点答案C解析小球a受到重力、支持力和静电力的作用处于平衡状态时，才能静止在斜面上、可知只有小球b带负电、放在C点才可使a受合力为零，故选C、
11、如图5所示，把质量为0、2 g的带电小球A用丝线吊起，若将带电荷量为410－8 C的小球B靠近它，当两小球在同一高度且相距3 cm时，丝线与竖直方向夹角为
45、g取10 m/s2，则：图5(1)此时小球B受到的静电力F的大小为多少？(2)小球A带何种电荷？(3)小球A所带电荷量大小是多少？答案(1)210－3 N (2)负电荷(3)510－9 C解析根据题给条件，可知小球A处于平衡状态，分析小球A受力情况如图所示、mg：小球A的重力、FT：丝线的张力、F：小球B对小球A的静电力、三个力的合力为零、F＝mgtan45＝0、210－3101 N＝210－3 N、题中小球
A、B都视为点电荷，它们相互吸引，其作用力大小F＝kF＝k ＝mgtan45，所以qA＝ C＝510－9
C、小球B受到的静电力与小球A受到的静电力为作用力和反作用力，所以小球B受到的静电力大小为210－3 N、小球A与小球B相互吸引，小球B带正电，故小球A带负电、
12、如图6所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B，静止在图示位置，若固定的带正电小球A的电荷量为Q，B球的质
量为m，带电荷量为q，θ＝30，A和B在同一条水平线上，整个装置处于真空中，求
A、B两球间的距离、图6答案解析如图所示，小球B受竖直向下的重力mg、沿绝缘细线的拉力FT、A对它的静电力F
C、由力的平衡条件，可知FC＝mgtan θ根据库仑定律得FC ＝k解得r＝＝
13、已经证实质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电荷量为e，下夸克带电荷量为－e，e为电子所带电荷量的大小、如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l，l＝
1、510－15 m，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力、答案上夸克之间的静电力为
45、5 N，是排斥力；上夸克与下夸克之间的静电力为
22、8 N，是吸引力解析质子带电荷量为＋e，所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的、按题意，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为Fuu＝k＝k，代入数据，得Fuu＝
45、5 N，是排斥力、上夸克与下夸克之间的静电力为Fud＝k ＝k代入数据，得Fud＝
22、8 N，是吸引力、
高中物理选修3-1《电场》全套同步练习,答案在后面
高中物理选修3-1《电场》全套同步练习 第01节 电荷及其守恒定律 [知能准备] 1．自然界中存在两种电荷，即 电荷和 电荷． 2．物体的带电方式有三种： （1）摩擦起电：两个不同的物体相互摩擦，失去电子的带 电，获得电子的带 电． （2）感应起电：导体接近（不接触）带电体，使导体靠近带电体一端带上与带电体相 的电荷，而另 一端带上与带电体相 的电荷． （3）接触起电：不带电物体接触另一个带电物体，使带电体上的 转移到不带电的物体上．完全 相同的两只带电金属小球接触时，电荷量分配规律：两球带异种电荷的先中和后平均分配；原来两球带同 种电荷的总电荷量平均分配在两球上． 3．电荷守恒定律：电荷既不能 ，也不能 ，只能从一个物体转移到另一个物体；或从物体的一部 分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量 ． 4．元电荷（基本电荷）：电子和质子所带等量的异种电荷，电荷量e =1.60×10-19C.实验指出，所有带电体 的电荷量或者等于电荷量e ，或者是电荷量e 的整数倍．因此，电荷量e 称为元电荷．电荷量e 的数值最早 由美国科学家 用实验测得的． 5．比荷：带电粒子的电荷量和质量的比值 m q ．电子的比荷为kg C m e e /1076.111?=． [同步导学] 1．物体带电的过程叫做起电，任何起电方式都是电荷的转移，而不是创造电荷． 2．在同一隔离系统中正、负电荷量的代数和总量不变． 例1 关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（ ） A ．物体所带的电荷量可以为任意实数 B ．物体所带的电荷量只能是某些特定值 C ．物体带电＋1.60×10-9C ，这是因为该物体失去了1.0×1010个电子 D ．物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C 解析：物体带电的原因是电子的得、失而引起的，物体带电荷量一定为e 的整数倍，故A 错，B 、C 、D 正 确． 如图1—1—1所示，将带电棒移近两个不带电的导体球， 两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球 都带电的是 （ ） A ．先把两球分开，再移走棒 B ．先移走棒，再把两球分开 C ．先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开 D ．棒的带电荷量不变，两导体球不能带电 解析：带电棒移近导体球但不与导体球接触，从而使导体球上的电荷重新分布，甲球左侧感应出正电荷， 乙球右侧感应出负电荷，此时分开甲、乙球，则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷，故A 正确；如果先 移走带电棒，则甲、乙两球上的电荷又恢复原状，则两球分开后不显电性，故B 错；如果先将棒接触一下 其中的一球，则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷，故C 正确．可以采用感应起电的方法使两导体球 图1—1—1
高中物理选修3-1知识点归纳(完美版)学习资料
物理选修3-1 一、电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷(e ＝1.60×10-19 C ）；带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律：F K Q Q r =12 2 （真空中的点电荷）｛F:点电荷间的作用力(N)； k:静电力常量k ＝9.0×109 N ?m 2 /C 2 ；Q 1、Q 2:两点电荷的电量(C)；r:两点电荷间的距离(m)； 作用力与反作用力；方向在它们的连线上；同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝ 3.电场强度：E F q =（定义式、计算式)｛E:电场强度(N/C)，是矢量（电场的叠加原理）；q ：检验电荷的电量(C)｝ 4.真空点（源）电荷形成的电场E KQ r =2 ｛r ：源电荷到该位置的距离（m ），Q ：源电荷的电量｝ 5.匀强电场的场强AB U E d = ｛U AB :AB 两点间的电压(V)，d:AB 两点在场强方向的距离(m)｝ 6.电场力：F ＝qE ｛F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C)｝ 7.电势与电势差：U AB ＝φA -φB ，U AB ＝W AB /q ＝q P E Δ 减 8.电场力做功：W AB ＝qU AB ＝qEd ＝ΔE P 减｛W AB :带电体由A 到B 时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，U AB :电场中A 、B 两点间的电势差(V )(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)；ΔE P 减 ：带电体由A 到B 时势能的减少量｝ 9.电势能：E PA ＝q φA ｛E PA :带电体在A 点的电势能(J)，q:电量(C)，φA :A 点的电势(V)｝ 10.电势能的变化ΔE P 减＝E PA -E PB ｛带电体在电场中从A 位置到B 位置时电势能的减少量｝ 11.电场力做功与电势能变化W AB ＝ΔE P 减＝qU AB (电场力所做的功等于电势能的减少量) 12.电容C ＝Q/U(定义式,计算式) ｛C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝ 13.平行板电容器的电容εS C 4πkd ＝（S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ω：介电常数）常见电容器 14.带电粒子在电场中的加速(Vo ＝0)：W ＝ΔE K 增或2 2 mVt qU ＝ 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度V 0进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用) ： 类平抛运动(在带等量异种电荷的平行极板中：d U E ＝ 垂直电场方向:匀速直线运动L ＝V 0t 平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动22at d ＝， F qE qU a m m m ＝＝＝ 注: (1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷 的总量平分；
高中物理选修3-1电场公式总结
高中物理选修3-1电场公式总结 物理选修3-1电场公式 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e=1.60×10-19C);带电 体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中) {F：点电荷间的作用力(N)，k：静电力常量k=9.0×109N?m2/C2，Q1、Q2：两点电荷的电量(C)，r：两点电荷间的距离(m)，方向在它们 的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝ 3.电场强度：E=F/q(定义式、计算式) {E：电场强度(N/C)，是矢量(电场的叠加原理)，q：检验电荷的 电量(C)｝ 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2{r：源电荷到该位置的距 离(m)，Q：源电荷的电量｝ 5.匀强电场的场强E=UAB/d{UAB：AB两点间的电压(V)，d：AB两点在场强方向的距离(m)｝ 6.电场力：F=qE{F：电场力(N)，q：受到电场力的电荷的电量 (C)，E：电场强度(N/C)｝ 7.电势与电势差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q 8.电场力做功：WAB=qUAB=Eqd {WAB：带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q：带电量(C)，UAB：电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E：匀 强电场强度,d：两点沿场强方向的距离(m)｝
9.电势能：EA=qφA{EA：带电体在A点的电势能(J)，q：电量 (C)，φA：A点的电势(V)｝ 10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值｝ 11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场力做功的负值) 12.电容C=Q/U(定义式,计算式){C：电容(F)，Q：电量(C)，U：电压(两极板电势差)(V)｝ 13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S：两极板正对面积，d：两极板间的垂直距离，ω：介电常数) 常见电容器 14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0)：W=ΔEK或qU=mVt2/2， Vt=(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平抛垂直电场方向：匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中：E=U/d) 运动平行电场方向：初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2， a=F/m=qE/m 注：(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律：原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分; (2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直; (3)常见电场的电场线分布要求熟记;
人教物理选修31课时分层作业3 电场强度 含解析
课时分层作业(三) (时间：40分钟分值：100分) [基础达标练] 一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分) 1．关于电场强度，下列说法正确的是() A．在以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度都相同 B．正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大 C．若放入正电荷时，电场中某点的电场强度方向向右，则放入负电荷时，该点的电场强度方向仍向右 D．电荷所受到的静电力很大，说明该点的电场强度很大 C[电场强度是矢量，在以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度的大小是相同的，但是方向不同，所以不能说电场强度相同，选项A错误；判 定场强大小的方法是在该处放置一试探电荷，根据E＝F q 来比较，与产生电场的场源电荷的正负没有关系，选项B错误；电场强度的方向与试探电荷无关，选项C 正确；虽然电场强度的大小可以用E＝F q 来计算，但E＝F q 并不是电场强度的决定 式，电场中某点的电场强度大小是一个定值，与所放入的试探电荷及电荷的受力情况无关，选项D错误。] 2．(多选)如图所示是某电场区域的电场线分布，A、B、C是 电场中的三个点，下列说法正确的是() A．A点的电场强度最小 B．B点的电场强度最小 C．把一个正点电荷分别放在这三点时，其中放在B点时受到的静电力最大D．把一个负点电荷放在A点时，所受的静电力方向和A点的电场强度方向一致 AC[电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，A正确，B
错误；B点的电场强度最大，由F＝qE知，C正确；负电荷受力方向与电场强度的方向相反，D错误。] 3．电场中有一点P，下列说法正确的是() A．若放在P点的电荷的电荷量减半，则P点场强减半 B．若P点没有试探电荷，则P点的场强为零 C．P点的场强越大，则同一电荷在P点所受的电场力越大 D．P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 C[电场强度是由电场本身决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关，选项A、B错误。电荷量一定时，由F＝Eq可知，场强越大，所受的电场力越大，C正确。若试探电荷是正电荷，它的受力方向就是该点的场强方向，若试探电荷是负电荷，它的受力方向的反方向是该点场强的方向，D 错误。] 4．一带负电荷的质点，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)() A B C D D[电荷做曲线运动，电场力与速度方向不在同一直线上，应指向轨迹弯曲
人教版高中物理选修3-1检测试题：电场电场强度.docx
高中物理学习材料 作业 电场 电场强度 一、选择题(每小题5分，共50分) 1.A 下列说法中，正确的是( ) A.由公式q F E = 知，电场中某点的场强大小与放在该点的电荷所受电场力的大小成正比，与电荷的电荷量成反比 B.由公式q F E = 知，电场中某点的场强方向，就是置于该点的电荷所受电场力的方向 C.在公式q F E = 中，F 是电荷q 所受的电场力，E 是电荷q 产生的电场的场强 D.由F=qE 可知，电荷q 所受电场力的大小，与电荷的电荷量成正比，与电荷所在处的场强大小成正比 答案:D 2.A 下列关于点电荷的场强公式2r Q k E =的几种不同的理解，不正确的是( ) A.在点电荷Q 的电场中，某点的场强大小与Q 成正比，与r 2 成反比 B.当r →0时，E →∞；当r →∞时，E →0 C.点电荷Q 产生的电场中，各点的场强方向一定是背向点电荷Q D.以点电荷Q 为中心，r 为半径的球面上各处的场强相等 答案:BCD 3.A 电场中a 、b 、c 三点的电场强度分别为C N 1E C N 4E C N 5E c b a -==-=、、，那么这三点的电场强度由强到弱的顺序是( ) A.a 、b 、c B.b 、c 、a C.c 、a 、b D.a 、c 、b 答案:A 4.B 在电场中某点放人电荷量为q 的正电荷时，测得该点的场强为E ，若在同一点放入电荷量q ′=-2q 的负电荷时，测得场强为E ′，则有( ) A.E ′=E ，方向与E 相反 B.E ′=2E ，方向与E 相同 C.E 2 1 E ='，方向与E 相同 D.E ′=E ，方向与E 相同 答案:D
物理选修31第一章知识点总结
第一章 电场基本知识点总结 （一）电荷间的相互作用 1．电荷间有相互作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引，两电荷间的相互作用力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。 2．库仑定律：在真空中两个点电荷间的作用力大小为F= kQ1Q2/r2， 静电力常量k=9.0×109N ·m2/C2。 （二）电场强度 1．定义式：E=F/q ，该式适用于任何电场. E 与 F 、q 无关只取决于电场本身，与密度ρ类似，密度ρ定义为V m =ρ ，而ρ与m 和V 均无关，只与物质本身的性质有关． （1）场强E 与电场线的关系：电场线越密的地方表示场强越大，电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的方向与场强E 的大小无直接关系。 （2）场强的合成：场强E 是矢量，求合场强时应遵守矢量合成的平行四边形法则。 （3）电场力：F=qE ，F 与q 、E 都有关。 2．决定式 （1）E=kQ/ r2，仅适用于在真空中点电荷Q 形成的电场，E 的大小与Q 成正比， 与r2成反比。 （2）E=U/d ，仅适用于匀强电场。 d 是沿场强方向的距离，或初末两个位置等势面 间的距离。 3.电场强度是矢量，其大小等于F 与q 的比值，反映电场的强弱； 其方向规定为正电荷受力的方向． 4. 电场强度的叠加是矢量的叠加 空间中若存在着几个电荷，它们在P 点都激发电场，则P 点的电场为这几个电荷单独 在P 点产生电场的场强的矢量合． （三）电势能 1．电场力做功的特点：电场力对移动电荷做功与路径无关，只与始末位的电势差有关，Wab=qUab 2．判断电势能变化的方法 （1）根据电场力做功的正负来判断，不管正负电荷，电场力对电荷做正功，该电荷的 电势能一定减少；电场力对电荷做负功，该电荷的电势能一定增加。 （2）根据电势的定义式U=ε/q 来确定。 （3）利用W=q(Ua-Ub)来确定电势的高低 （四）电势与电势差 1.电场中两点间的电势差公式（两个）：U AB =W AB /q ;U AB = 2、电场中某点的电势公式： =W A ∞/q = E A （电势能）/ q （五）静电平衡 把金属导体放入电场中时，导体中的电荷重新分布，当感应电荷产生的附加电场E '与原场强E0叠加后合场强E 为零时，即E= E0 +E '=0，金属中的自由电子停止定向移B A ??-A ?A ?
人教版高中物理选修3-1电场
高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 肥西中学高二《静电场》诊断性测试物理卷 一、单选题共10小题，每小题4分，共40分。 1．带电微粒所带的电荷量的值不可能是下列的：（ ） A ．2.4×10-19C B ．－6.4×10-19 C C ．－1.6×10-19C D ．4×10-17C 2.下列关于电场强度的说法中，正确的是（ ） A .公式q F E =只适用于真空中点电荷产生的电场 B .由公式q F E = 可知，电场中某点的电场强度E 与试探电荷在电场中该点所受的电场力成 正比 C .在公式22 1r Q Q k F =中，22r Q k 是点电荷Q 2产生的电场在点电荷Q 1处的场强大小；21 r Q k 是 点电荷Q 1产生的电场在点电荷Q 2处的场强大小 D .由公式2r kQ E =可知，在离点电荷非常靠近的地方（r →0），电场强度E 可达无穷大 3．如图所示，中子内有一个电荷量为 e 32+的上夸克和两个电荷量为e 31-的下夸克，3个夸克都分布在半径为 r 的同一圆周上，则3个夸克在其圆心处产生的电场强度为（ ） A ．2r ke B ．23r ke C ．29r ke D ．2 32r ke 4．在匀强电场中，将一个带电量为q ，质量为m 的小球由静止释放，带电小球的轨迹为一直线，该直线与竖直方向夹角为θ，如图5所示，那么匀强电场的场强大小为 （ ）
A ．最大值是mgtg θ／q B ．最小值是mgsin θ／q C ．唯一值是mgtg θ／q D ．同一方向上，可有不同的值． 5．如右图在点电荷Q 产生的电场中，虚线表示等势面，实线表示α粒子（带 正电）穿过电场时的轨迹，A 、B 为轨迹与两等势面的交点，则下列说法正 确的是: （ ） A ．Q 可能是正电荷，也可能是负电荷 B ．电势φA >φB ，粒子动能E kA >E kB C ．电势φA <φB ，粒子电势能E PA >E PB D ．场强 E A 1.3电场强度选能力课时针对练习 1．在电场中的某点放一个检验电荷，其电荷量为q ，受到的电场力为F ，则该点的 电场强度为E ＝F q ，下列说法正确的是( ) A ．若移去检验电荷，则该点的电场强度为0 B ．若检验电荷的电荷量变为4q ，则该点的场强变为4E C ．若放置到该点的检验电荷变为－2q ，则场中该点的场强大小不变，但方向相反 D ．若放置到该点的检验电荷变为－2q ，则场中该点的场强大小、方向均不变 2．下列各电场中，A 、B 两点电场强度相同的是( ) 3（多选） 如图所示，半径为R 的硬橡胶圆环上带有均匀分布的负电荷，总电荷量为Q ，若在圆环上切去一小段l (l 远小于R )，则圆心O 处的电场( ) A ．方向从O 指向A B B ．方向从AB 指向O C ．场强大小为klQ R2 D ．场强大小为klQ 2πR3 4.直角坐标系xOy 中，M 、N 两点位于x 轴上，G 、H 两点坐标如图．M 、N 两点各固定一负点电荷，一电量为Q 的正点电荷置于O 点时，G 点处的电场强度恰好为零．静电力常 量用k 表示．若将该正点电荷移到G 点，则H 点处场强的大小和方向分别为( ) A.3kQ 4a2 ，沿y 轴正向 B.3kQ 4a2 ，沿y 轴负向 C.5kQ 4a2 ，沿y轴正向 D.5kQ 4a2 ，沿y轴负向 5 .A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其v -t图像如图所示。则此电场的电场线分布可能是选项中的( ) 6.如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是( ) A．先变大后变小，方向水平向左 B．先变大后变小，方向水平向右 C．先变小后变大，方向水平向左 D．先变小后变大，方向水平向右 7．如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则( )． A．a一定带正电，b一定带负电 B．a的速度将减小，b的速度将增加 C．a的加速度将减小，b的加速度将增加 D．两个粒子的动能，一个增加一个减小 8．[多选]如图甲所示，真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2 m和0.7 m。在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，静电力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图乙中直线a、b所示。下列说法正确的是( ) 静电场重点题型复习 题型一、利用电场线判断带电粒子运动情况 1.某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N， 以下说法正确的是（） A.粒子必定带正电荷 B.粒子在M点的电势能小于它在N点的电势能 C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度 D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能 2.如图所示，a、b带等量异种电荷，MN为a、b连线的中垂线，现有一个带电粒子从M点以一定的初速度v射出，开始时一段轨迹如图中实线所示，不考虑粒子的重力，则在飞越该电场的过程中（） A．该粒子带正电 B．该粒子的动能先增大，后减小 C．该粒子的电势能先减小，后增大 D．该粒子运动到无穷远处后，速率大小一定仍为v 3.某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是( ) A．c点场强大于b点场强 B．c点电势高于b点电势 C．若将一试电荷+q由a点释放，它将沿电场线运动到b点 D．若在d点再固定一点电荷-Q，将一试探电荷+q由a移至b的过程中，电 势能减小 4.如图所示，在竖直平面内，带等量同种电荷的小球A、B，带电荷量为-q（q＞0），质量都为m，小球可当作质点处理．现固定B球，在B球正上方足够高的地方释放A球，则从释放A球开始到A球运动到最低点 的过程中（） A小球的动能不断增加 B．小球的加速度不断减小 C．小球的机械能不断减小 D．小球的电势能不断减小 5.如图所示，平行的实线代表电场线，方向未知，电荷量为1×10-2C的正电荷在电场中只受电场力作用，该电荷由A点运动到B点，动能损失了0.1J，若A点电势为10V，则（） A．B点电势为零 B．电场线方向向左 C．电荷运动的轨迹可能是图中曲线① D．电荷运动的轨迹可能是图中曲线② 高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作） 电场答案 一、电场力的性质 例1【解析】A 、B 两球互相吸引，说明它们必带异种电荷，因而它们的带电量分别为±q ．当第三个不带电的C 球与A 球接触后，A 、C 两球带电量平分，假设每球带电量为2 q q +='．当再把C 球与B 球接触后，两球的电荷先中和，再平分，每球带电量4 q q -=''．由库仑定律2 21r Q Q k F =知，当移开C 球后由 于r 不变．所以A 、B 两球之间的相互作用力的大小是8F F = '． 例2【解析】⑴因每个电荷都处于平衡状态，则对q 1而言，q 3对q 1的作用力应与q 2对q 1的作用大小相等，方向相反，所以q 3与q 2电性必相反，即q 3应为负电荷；同理，就q 3受力平衡而言，也必有q 1与q 2电性相反，即q 1也为负电荷。 ⑵由q 1受力平衡得：22 11321 2)(L L q kq L q kq += ① 由q 3受力平衡得： 2213122 32)(L L q kq L q kq += ② 联立①②得：.)(:1:))( ::2 1 2122221321L L L L L L q q q ++= 例3【解析】等量异种电荷电场分布如图(a)所示，由图中电场线的分布可以看出，从A 到0电场线由疏到密；从O 到B 电场线由密到疏，所以从A →0→B ，电场强度应由小变大，再由大变小，而电场强度方向沿电场线切线方向，为水平向右，如图(b)所示，由于电子处于平衡状态，所受合外力必为零，故另一个力应与电子所子受电场力大小相等方向相反．电子受电场力与场方 向水平向左，电子从A →O →B 过程中，电场力由小先变大，再由大变小，故另一个力方向应水平向右，其右，大小应先变大后变小，所以选项B 正确． 例4【解析】中学物理只讲点电荷场强及匀强电场场强的计算方法，一个不规则带电体(如本题的缺口带电环)所产生的场强，没有现成公式可用，但可以这样想：将圆环的缺口补上，并且它的电荷密度与缺了口的环体原有电荷密度一样，这样就形成了一个电荷均匀分布的完整带电环，环上处于同一直径两端的微小部分可看成两个相对应的点电荷，它们产生的电场在圆心O 处叠加后场强为零．根据对称性可知，带电圆环在圆心O 处的总场强E=0．至于补上的带电小段，由题给条件可视作点电荷，它在圆心O 处的场强E 1是可求的．若题中待求场强为E 2，则由021==+E E E 便可求得E 2．设原缺口环所带电荷的线密度为σ，d r Q -=πσ2，则补上的金属小段带电量d Q σ='，它在O 处的场强为 C N r d r Qd r Q k E /109)2('2221-?=-==π。 设待求的场强为2E ，由021=+E E 可得C N E E /1092 12-?--＝＝， 负号表示1E 与2E 方向相反，即2E 的方向向左，指向缺口。 例5【解析】因为两个小环完全相同，它们的带电情况可以认为相同，令每环电荷电量为q ，既是小环，可视为点电荷。斥开后如图所示，取右面环B 为研究对象，且注意到同一条线上的拉力F 1大小相等，则右环受力情况如图，其中库仑斥力F 沿电荷连线向右，根据平衡条件： 竖直方向有 mg F =?30cos 1 ① 水平方向有 22 1130sin l kq F F F ==?+ ② 两式相除得 2 233kq mgl =，所以.32 k mgl q = 巩固练习 1.B C 2.D 3.C 4.A 5.B 6.C 7.C 8.②，7.5V/m 9.匀速圆周运动，1：4 10.1：3，1：3，1：3 11.解析：电场E 水平向右时，小球受力如右图1所示 ∴θtan mg qE =……① 电场E 逆时针转过β＝450时，小球受力如右图2所示，设绳子与竖直方向的夹角为θ，由平衡条件得 mg T qE =+θβcos sin ……② θβsin cos T qE =……③ q 1 q 2 q 3 图2 图 T α qE T β qE θ 高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 电场专题 1：电场的力的性质 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 3． (2012 ·佛山一模 )P 、 Q 两电荷的电场线分布如图所 示， c 、 d 为电场中的两点．一个离子从 a 运动到 b(不计重 力) ，轨迹如图所示．下列判断正确的是 ( ) A ． Q 带正电 B ．c 点电势低于 d 点电势 C ．离子在运动过程中受到 P 的吸引 D ．离子从 a 到 b ，电场力做正功 4． (2014 东·莞模拟 )如图所示，真空中 O 点有一点电荷，在 它产生的电场中有 a 、 b 两点， a 点的场强大小为 E a ，方向与 ab 连线成 60°角，b 点的场强大小为 E b ，方向与 ab 连线成 30°角．关 于 a 、b 两点场强大小 E a 、 E b 的关系，以下结论正确的是 ( ) B ． E a ＝ 3E b 、单项选择题 1．在真空中有一点电荷形成的电场中，离该点电荷距离为 r 0 的一点，引入一电 量为 q 的检验电荷，所受电场力为 F ，则离该点电荷为 r 处的场强大小为 ( ) F A. q 2 Fr 20 B. 20 qr C.F q r r 0 F D. q 2． (2012 ·广东模拟 )当在电场中某点放入电荷量为 q ′＝ 2q 的负试探电荷时，测得该点的电场强度 强度为 E ，若在同一点放入电荷量为 q 的正试探电荷时，测得该点的电场 () A ． E a ＝ 3 高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作） 电场测试 一、选择题:（每题3分，共48分，漏选得1分） 1、关于电场强度的叙述，正确的是: A、沿着电力线的方向，场强越来越小。 B、电场中某点的场强就是单位电量的电荷在该点所受的电场力。 C、电势降落最快的方向就是场强的方向。 D、负点电荷形成的电场，离点电荷越近，场强越大。 2、如果把一个正点电荷放在一电场中，无初速地释放，在点电荷的运动过程中， A、点电荷运动的轨迹一定与电力线重合。 B、正电荷的加速度方向，始终与所在点的电力线的切线方向一致。 C、点电荷的速度方向，始终与所在点的电力线的切线方向一致。 D、点电荷的总能量越来越大。 3、匀强电场的场强E=5.0×103伏/米，要使一个带电量为3.0×10-15库的负点电荷沿着与场强方向成60°角的方向作匀速直线运动，则所施加外力的大小和方向应是： A、1.5×10-11牛，与场强方向成120°角。 B、1.5×10-11牛，与场强方向成60°角。 C、1.5×10-11牛，与场强方向相同。 D、1.5×10-11牛，与场强方向相反。 4、两个相同的金属球A和B，A带正电，B带负电，且Q A与Q B的大小之比是4∶1，若在A、B连线上的某点C放一个点电荷Q C，A、B对Q C作用的静电力刚好平衡，则 A、C点一定在连线的B点的外侧； B、C点一定在连线的A点的外侧； C、C点一定在A、B之间； D、C点的场强一定为零。 5、在电场中，任意取一条电力线，电力线上的a、b两点相距为d, 则 A、a点场强一定大于b点场强； B、a点电势一定高于b点电势； C、a、b两点间电势差一定等于Ed(E为a点的场强)； D、a、b两点间电势差在数值上等于单位正电荷由a点沿任意路径移到b 电1—1 点的过程中，电场力做的功。 6、负电荷q绕某一固定的正电荷作半径为r的匀速圆周运动时必须具有V的线速度，如果 十、电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e＝1.60×10-19C）；带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空中）｛F:点电荷间的作用力(N)，k:静电力常量k＝9.0×109N?m2/C2，Q1、Q2:两点电荷的电量(C)，r:两点电荷间的距离(m)，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝ 3.电场强度：E＝F/q（定义式、计算式)｛E:电场强度(N/C)，是矢量（电场的叠加原理），q：检验电荷的电量(C)｝ 4.真空点（源）电荷形成的电场E＝kQ/r2 ｛r：源电荷到该位置的距离（m），Q：源电荷的电量｝ 5.匀强电场的场强E＝UAB/d ｛UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB两点在场强方向的距离(m)｝ 6.电场力：F＝qE ｛F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C)｝ 7.电势与电势差：UAB＝φA-φB，UAB＝WAB/q＝-ΔEAB/q 8.电场力做功：WAB＝qUAB＝Eqd｛WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)｝ 9.电势能：EA＝qφA ｛EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，φA:A 点的电势(V)｝ 10.电势能的变化ΔEAB＝EB-EA ｛带电体在电场中从高中物理电路实验A 位置到B位置时电势能的差值｝ 11.电场力做功与电势能变化ΔEAB＝-WAB＝-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值) 12.电容C＝Q/U(定义式,计算式) ｛C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝ 13.平行板电容器的电容C＝εS/4πkd（S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ω：介电常数） 常见电容器 14.带电粒子在电场中的加速(Vo＝0)：W＝ΔEK或qU＝mVt2/2，Vt＝ (2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo入入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L＝Vot(在带等量异种电荷的平行极板中：E＝U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d＝at2/2，a＝F/m＝qE/m 教学设计：高中课程标准.物理（人教版）选修3-1 （一）内容及解析 1、内容：本节主要介绍电场线的基本知识。 2、解析：这一节要使学生知道用电场线的疏密来表示电场的大小，用切线方向来表示电场的方向，知道几种常见的电场线的画法。 （二）目标及其解析 1、知道什么是电场线，知道如何用电场线来形象地描述电场 2、了解熟悉几种常见的电场线的形状特点. 思考题1电场线是否能够相交？ 思考题2电场线是否是电荷在电场中受电场力运动的轨迹？ （三）教学问题诊断分析 1、学生在学习知识过程中，画切线和特殊电场线的画法学生会出问题。 2、电场线不相交也是一个难点。 （四）、教学支持条件分析 为了加强学生对这部分知识的学习，帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍，本节课要对切线的画法、电场强度的表示要进行详细讲解。 （五）、教学过程设计 1、教学基本流程 复习电场强度→本节学习要点→电场线的画法→电场线不相交→练习、小结 2、教学情景 问题1什么叫做电场线？电场中的电场线能是随便乱画的吗？ 设计意图：知道电场线怎么画 问题2电场线的意义是什么？ 设计意图：知道电场线怎样表示电场，画法，是人假设的 问题3在不同电荷周围电场电场线相同吗？ 设计意图：电场线表示电场的大小和方向 问题4电场中电场强度的大小怎么来反映？电场线上每一个点的电场方向怎样规定？ 设计意图：知道电场线的疏密反映电场的大小，切线表示电场的方向。 例题1.例题:如图所示,在真空中等量异种电荷的电场中有 A,B,C三点,比较A,B,C三点场强的大小(B,C为中垂面上的两点). 【变式】如图所示，a、b均是带正电的等量同种点电荷，在a、b连线的中垂线上c点，无初速度地释放一个电子，则电子的运动是（） A、做以0点为平衡位置、OC为振幅的运动 B、先做匀加速直线运动，过0点后做匀减速直线运动 C、一直做匀加速直线运动 D、无法确定 设计意图：给学生讲清楚库仑定律的使用应该注意的事项 （六）、目标检测 1. 关于电场线的说法，正确的是（） A.电场线的方向，就是电荷受力的方向 B.正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动 C.电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大 D.静电场的电场线不可能是闭合的 2.四种电场的电场线如图所示．一正电荷q仅在电场力作用下由M点向N点作加速运动，且加速度越来越大．则该电荷所在的电场是图中 的（） 设计意图：检测目标完成情况 配餐作业 从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BC A组题 1.下列说法中正确的是（） A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场 B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西 C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电 荷有力的作用 D．根据场强叠加的原理，可知合电场的场强一定大于分电场的场强 1．下列物理量属于矢量的是 A．电势B．电势能 C．电场强度D．电动势 2．正电子在只受电场力的作用下由静止开始沿电场线运动的过程中，下列说法中正确的是( ) A．正电子动能一定越来越大 B．正电子动能一定越来越小 C．正电子速度一定越来越小 D．不能判断正电子速度的变化 3．A、B两个小球带同种电荷，放在光滑的绝缘水平面上，A的质量为m，B的质量为2m，它们相距为d，同时由静止释放，在它们距离到2d时，A的加速度为a，速度为v，则（） A．此时B的加速度为a/4 B．此过程中电势能减小5mv2/8 C．此过程中电势能减小mv2/4 D．此时B的速度为v/2 4．在孤立负点电荷形成的电场中，四个带电粒子分别仅在电场力作用下运动，v﹣t图象如图所示，则下列说法正确的是（） A．a，c带负电，b，d 带正电 B．a，c带正电，b，d 带负电 C．a，d带正电，b，c带负电 D．a，d带负电，b，c带正电 5．如图所示，在纸面内有一直角三角形ABC，P1为AB的中点，P2为AP1的中点，BC=2 cm，∠A = 30°。纸面内有一匀强电场，电子在A点的电势能为-5 eV，在C点的电势能为19 eV，在P2点的电势能为3 eV。下列说法正确的是 A．A点的电势为-5 V B．B点的电势为-19 V C．该电场的电场强度方向由B点指向A点 D．该电场的电场强度大小为800 V/m 6．两个完全相同的绝缘金属球a和b，电荷量分别为＋3q和＋q，两球接触后再分开，下列分析正确的是( ) A．a、b的电荷量各保持不变 B．a、b的电荷量都为0 C．a的电荷量为＋q，b的电荷量为＋3q D．a、b的电荷量都为＋2q 物理选修3-1 知识总结 第一章 第1节 电荷及其守恒定律 2．两种电荷：正电荷和负电荷． 3．起电的方法 使物体起电的方法有三种：摩擦起电、接触起电、感应起电 三种起电的方式不同，但实质都是发生电子的转移，使多余电子的物体(部分)带负电，使缺少电子 的物体(部分)带正电．在电子转移的过程中，电荷的总量保持不变． 二、电荷守恒定律 1、电荷量：电荷的多少。在国际单位制中，它的单位是库仑，符号是C. 2、元电荷：电子和质子所带电荷的绝对值1.6×10 －19C ，所有带电体的电荷量等于e 或e 的整数倍。 3、比荷：粒子的电荷量与粒子质量的比值。 4、电荷守恒定律 表述1：电荷守恒定律：电荷既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物 体，或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。 表述2：在一个与外界没有电荷交换的系统内，正、负电荷的代数和保持不变。 第一章 第2节 库仑定律 一、电荷间的相互作用 1、点电荷：当电荷本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多，这样可以忽略电荷在带电体上的 具体分布情况，把它抽象成一个几何点。这样的带电体就叫做点电荷。点电荷是一种理想化的物理 模型。（类似于质点） 2、带电体看做点电荷的条件： ①两带电体间的距离远大于它们大小； ②两个电荷均匀分布的绝缘小球。 3、影响电荷间相互作用的因素： ①距离 ②电量 ③带电体的形状和大小 二、库仑定律：在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比，跟它们距离的平 方成反比，作用力的方向在它们的连线上（吸引力向内，斥力向外） （静电力常量k=9.0×109N ·m 2/C 2（库仑扭秤） ） 注意： 1.定律成立条件：真空、点电荷 3.计算库仑力时，电荷只代入绝对值 使用的方法：库仑扭秤实验、控制变量法 221q r q k F 人教版高中物理选修3-1《静电场》复习 电荷及其守恒定律 库仑定律（1） 【典型例题】 【例1】关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是：（ ） A 、 摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷 B 、 摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体 C 、 感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分 D 、 感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了 【解析】摩擦起电的实质是：当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带上负电，失去电子的物体带上正电。即电荷在物体之间转移。 感应起电的实质是：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间的相互吸引或排斥，导致导体中的自由电荷趋向或远离带电体，使导体上靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷。即电荷在物体的不同部分之间转移。 由电荷守恒定律可知：电荷不可能被创造。 【答案】B 、C 【例2】绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a ，a 的表面镀有铝 膜，在a 的附近，有一个绝缘金属球b ，开始a 、b 都不带电，如图所示，现在使a 带电，则：（ ） A 、a 、b 之间不发生相互作用 B 、b 将吸引a ，吸住后不放 C 、b 立即把a 排斥开 D 、b 先吸引a ，接触后又把a 排斥开 【解析】当a 带上电荷后，由于带电体要吸引轻小物体，故a 将吸引b 。这种吸引是相互的，故可以观察到a 被b 吸引过来。当它们相互接触后，电荷从a 转移到b ，它们就带上了同种电荷，根据电荷间相互作用的规律，它们又将互相排斥。 【答案】D 【例3】两个相同的带电导体小球所带电荷量的比值为1∶3，相距为r 时相互作用的库仑力的大小为F ，今使两小球接触后再分开放到相距为2r 处，则此时库仑力的大小为： A 、 F 12 1 B 、 F 6 1 C 、 F 4 1 D 、 F 3 1 【解析】设两个小球相互接触之前所带电荷量分别为q 和3q ， 由库仑定律得：F ＝3kq 2/r 2 由于两个导体小球完全相同，故接触后它们的带电情况完全相同。 若它们原来带相同性质的电荷，则接触后它们的电荷量均为2q ，于是有 高中物理选修 3-1 电场公式总结 物理选修 3-1 电场公式 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷： (e=1.60 ×10-19C); 带电体 电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律： F=kQ1Q2/r2(在真空中 ) {F ：点电荷间的作用力 (N) ，k：静电力常量 k=9.0 ×109N?m2/C2，Q1、Q2：两点电荷的电量 (C) ，r ：两点电荷间的距离 (m) ，方向在它们 的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸 引｝ 3.电场强度： E=F/q( 定义式、计算式 ) {E：电场强度 (N/C) ，是矢量 ( 电场的叠加原理 ) ，q：检验电荷的 电量 (C) ｝ 4.真空点 ( 源) 电荷形成的电场 E=kQ/r2{r ：源电荷到该位置的距 离(m)，Q：源电荷的电量｝ 5.匀强电场的场强 E=UAB/d{UAB：AB两点间的电压 (V) ，d：AB两点在场强方向的距离 (m)｝ 6.电场力： F=qE{F：电场力 (N) ，q：受到电场力的电荷的电量 (C)，E：电场强度 (N/C) ｝ 7.电势与电势差： UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=- EAB/q 8.电场力做功： WAB=qUAB=Eqd {WAB：带电体由 A 到 B时电场力所做的功 (J) ，q：带电量 (C) ，UAB：电场中 A、B 两点间的电势差 (V)( 电场力做功与路径无关 ),E ：匀 强电场强度 ,d ：两点沿场强方向的距离(m) ｝ 9.电势能： EA=qφA{EA：带电体在 A 点的电势能 (J) ，q：电量 (C)，φA：A点的电势 (V) ｝ 10.电势能的变化 EAB=EB-EA{带电体在电场中从 A 位置到 B 位置时电势能的差值｝ 11.电场力做功与电势能变化 EAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场力做功的负值 ) 12.电容 C=Q/U(定义式 , 计算式 ){C ：电容 (F) ，Q：电量 (C) ，U：电压 ( 两极板电势差 )(V) ｝ 13.平行板电容器的电容 C=εS/4πkd(S ：两极板正对面积， d：两极板间的垂直距离，ω：介电常数 ) 常见电容器 14. 带电粒子在电场中的加速 (Vo=0) ：W= EK或 qU=mVt2/2， Vt=(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度 Vo 进入匀强电场时的偏转( 不考虑重力作用的情况下) 类平抛垂直电场方向：匀速直线运动 L=Vot( 在带等量异种电荷的平行极板中： E=U/d) 运动平行电场方向：初速度为零的匀加速直线运动 d=at2/2 ， a=F/m=qE/m 注： (1) 两个完全相同的带电金属小球接触时 , 电量分配规律：原带异种电荷的先中和后平分 , 原带同种电荷的总量平分 ; (2)电场线从正电荷出发终止于负电荷 , 电场线不相交 , 切线方向 为场强方向 , 电场线密处场强大 , 顺着电场线电势越来越低 , 电场线与等势线垂直 ; (3) 常见电场的电场线分布要求熟记;1.3电场强度-选能力课时针对练习—人教版高中物理选修3-1
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