2020高考物理二轮课件:第8章 电场 .pptx
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1、第8章 电场,考点21 电势 电势差,考点20 库伦定理 电场强度,考点22 静电屏蔽 电容器,考点23 带电粒子在匀强电场中的运动,考点20 库伦定理 电场强度,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破 方法1 库仑定律的理解与应用 方法2 三个电荷的平衡分析 方法3 电场强度的计算与矢量合成 方法4 电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系 考法例析 成就能力 考法1 电场知识与力学知识的综合 考法2 电场知识与运动学知识的结合 考法3 电场强度的叠加及大小的计算,必备知识 全面把握,1电荷守恒定律 (1)电荷:自然界中只存在两种电荷,即 和 电荷间相互作用的规律: 电荷量:物体所带电荷的多少
2、 元电荷:电荷量e 称为元电荷任何物体带电荷量均为元电荷的 点电荷:若带电体之间的距离比它们自身的大小尺寸大得多,以致带电体的形状和大小对它们间的相互作用力的影响可忽略不计这样的带电体就可视为点电荷 (2)使物体带电的三种方式: ; ; (3)电荷守恒定律: 电荷既不能创生也不能消灭,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,且在转移的过程中,电荷的 保持不变,总量,2库仑定律 (1)内容:在真空中两个点电荷之间的相互作用力大小与它们 的乘积成正比,与它们之间 成反比,作用力的方向在它们的 上 (2)公式:F ,k9.0109 Nm2/C2. (3)适用条件 库仑定律的适
3、用条件是 中的两个 点电荷之间的相互作用 相距一定距离的两个均匀带电球体(可视为点电荷)之间以及一个均匀带电球体与球外一个点电荷间的相互作用,也可用库仑定律公式来计算,式中r是两个带电球体球心间或球体球心与点电荷间的距离 (4)库仑力的方向:根据电荷间的作用是排斥还是吸引来判定库仑力也遵守 定律,即两带电体间的相互作用力 、 ,3电场与电场强度,(3)匀强电场 在电场中某一区域,若各点的场强大小和方向均相同,则这个区域的电场称为匀强电场,4电场线 (1)定义:在电场中画出的一系列的曲线,曲线上每一点的切线方向与该点的场强方向相同,曲线的疏密程度表示 (2)性质: (3)常见电场的电场线分布 点
4、电荷的电场线分布 特点:离点电荷越近,电场线越 ,场强越 ;在点电荷形成的电场中, 场强相等的点;若以点电荷为球心 作一个球面,电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小 ,但 各不相同(如图所示),场强大小,等量异种点电荷的电场线分布 特点:沿两点电荷的连线,场强 ;两点电荷连线中垂面(线)上,场强方向 ,且总与中垂面(线) ;在中垂面(线)上,与两点电荷连线的中点O等距离的各点场强 ;在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面(线) ,因此,在中垂面(线)上移动电荷时电场力 (如图所示) 等量同种点电荷的电场线分布 特点:两点电荷连线中点O处场强 ;两点电荷连线中点O附近的电场线非常
5、稀疏,但场强并不为零从两点电荷连线中点O沿中垂面(线)到无限远,电场线 ,即场强 (如图所示),考点20,点电荷与带异种电荷平板间的电场线分布(点电荷距带电平板的距离非常近) 特点:电场线以从点电荷向平板所作的垂线为轴左右对称;平板表面附近的电场线与平板 ;电场线的分布情况类似于等量异种点电荷的电场线分布,而带电平板恰好为两点电荷连线的垂直平分线(如图所示) 匀强电场中的电场线分布 特点:电场线是分布均匀的平行直线, 即场强方向处处相同,大小处处相等;两块靠近的大小相等、互相正对且平行的金属板分别带有等量异种电荷时,它们间的电场除边缘附近外,都是匀强电场(如图所示),垂直,核心方法 重点突破,
6、方法1 库仑定律的理解与应用 福建莆田2018二模如图所示,边长为a的正方体的顶点A处有一电荷量为Q的点电荷,其他7个顶点各有一电荷量为Q的点电荷,中心O处有一个电荷量为q的点电荷,静电力常量为k,则点电荷q受到的电场力大小为( ),例1,【解析】 【答案】A,例1,方法2 库仑力作用下的力学问题 江苏连云港2019届模拟(多选)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面间的夹角为.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行小球A的质量为m、电荷量为q.小球A的右侧固定放置与其带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k,重
7、力加速度为g,两带电小球可视为点电荷小球A静止在斜面上,则( ),例2,【解析】 【答案】AC,例2,方法3 电场强度的计算与矢量合成 广东佛山2018段考下列选项中的各 1 4 圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各 1 4 圆环间彼此绝缘坐标原点O处电场强度最大的是( ),例3,【解析】 由对称性可知,A、C图中O点的场强大小相等,D图中O点场强为零,B图中两 1 4 圆环在O点合场强最大,选项B正确 【答案】B,例3,方法4 电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系 天津理综20183,6分如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在电场力作用
8、下的运动轨迹,设M点和N点的电势分别为M、N,粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN,速度大小分别为vM、vN,电势能分别为EpM、EpN.下列判断正确的是( ) AvMvN,aMaN BvMvN,MN CMN,EpMEpN DaMaN,EpMEpN,例4,【解析】 N点的电场线比M点的密,故N点的场强大于M点的场强,粒子在N点的加速度大于在M点的加速度,即aNaM;做曲线运动的粒子受到的合外力指向曲线的凹侧,粒子受到的电场力指向右下方,因为粒子带负电,场强方向沿左上方,MN;若粒子由N点运动到M点,电场力做正功,粒子的电势能减小,动能增大,可知EpMvN,选项D正确 【答案】D,例4,方法
9、例析 成就能力,考法1 电场知识与力学知识的综合 浙江理综201619,6分(多选)如图所示,把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于OA和OB两点用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触,棒移开后将悬点OB移到OA点固定两球接触后分开,平衡时距离为0.12 m已测得每个小球质量是8.0104 kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度g10 m/s2,静电力常量k9.0109 Nm2/C2,则( ) A两球所带电荷量相等 BA球所受的静电力为1.0102 N CB球所带的电荷量为4 6 108 C DA、B两球连线中点处的电场强度为0,例1,【解析】 【答案】ACD,例1,考法2
10、电场知识与运动学知识的结合 天津理综20177,6分(多选)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB.下列说法正确的是( ) A电子一定从A向B运动 B若aAaB,则Q靠近M端且为正电荷 C无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAEpB DB点电势可能高于A点电势,例2,【解析】 【答案】BC,例2,考法3 电场强度的叠加及大小的计算 1对称法 广东茂名五校2018联考如图所示,正电荷q均匀分布在半球面ACB上,球面半径为R,CD为通过半球顶点C和球心O
11、的轴线P、M为CD轴线上的两点,距球心O的距离均为 2 ,在M右侧轴线上O点固定正点电荷Q,点O、M间距离为R,已知P点的场强为零,若带电均匀的封闭球壳内部电场强度处处为零,则M点的场强为( ),例4,【解析】 【答案】C,例4,2等效法 云南师大附中2018月考如图所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z0的空间为真空将电荷量为q的点电荷置于z轴上zh处,则在xOy平面上会产生感应电荷空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的已知静电平衡时导体内部电场强度处处为零,则在z轴上z 2 处的电场强度大小为(k为静电力常量)( ),例5,【解析】 【答案】D,例5,
12、3补偿法 上海虹口区2016一模如图甲所示,半径为R的均匀带电圆形平板,单位面积带电荷量为,其轴线上任意一点P(坐标为x)的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出:E2k ,方向沿x轴现考虑单位面积带电荷量为0的无限大均匀带电平板,从其中间挖去一半径为r的圆板,如图乙所示则圆孔轴线上任意一点Q(坐标为x)的电场强度为 ( ),例5,【解析】 【答案】A,例5,考点21 电势 电势差,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破 方法5 电场线、等势面的特点 方法6 电场力做功与电势能的关系 方法7 电场中电势差与电场强度的关系 方法8 电场中的图像问题 方法例析 成就能力 考法4 电场力做功
13、、电势能与力学知识的综合分析 考法5 已知场源电荷或电场线分布分析电势 考法6 等势面与粒子运动、能量转化的综合 考法7 根据图像分析物理量的变化,必备知识 全面把握,1电势能 (1)定义:移动电荷时电场力做功与移动的路径 ,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫作电势能,用Ep表示 (2)电场力做功与电势能变化的关系:电场力做的功等于电势能的减少量,WAB . (3)计算:在电场中有A、B两点,若令B0,则电荷q在A点的电势能为EpA .,无关,EpAEpB,WABqUABqA,2电势和电势差 (1)电势 定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的 的比值,叫作这一点的电势,用表示表达式是 在国际单
14、位制中,电势的单位是伏特(V),1 V1 J/C.电势是标量,只有大小,没有方向 特点:电势是标量某点电势大于零,表明该点电势比零电势点高;某点电势小于零,表明该点电势比零电势点低电场中某点电势值与电场本身和零电势点的选取有关,一般选取无穷远处或大地电势为零电场中沿着电场线的方向电势 ,场强的方向是电势 的方向 (2)电势能与电势的关系 对于正电荷,电势越高,该电荷具有的电势能 ;对于负电荷,电势越低,该电荷具有的电势能 ,电荷量,2电势和电势差 (3)电势差 电场中两点间电势的差值叫作电势差,也叫作电压,用UAB表示 UAB ,UBA ,所以有UABUBA. 电势差的国际单位是伏特,简称伏,
15、用符号V表示 电势差UAB在数值上等于单位正电荷由A点移动到B点电场力所做的功WAB. 电势差是标量WAB、UAB都有正负,在计算时可带符号计算,UABUBA,WABWBA.,3等势面 (1)定义:电场中电势相同的各点构成的面 (2)特点 在同一等势面上移动电荷,电场力 不做功; 等势面与电场线 ; 电场线越密的地方,等势面 ; 电场线和等势面不是客观存在的, 但能表示电场; 各等势面不相交、不相切 (3)几种常见的等势面和电场线:,垂直,也越密,核心方法 重点突破,方法5 电场强度、电势、电势差、电势能之间关系的辨析 两个正、负点电荷周围电场线分布如图所示,P、Q为电场中两点,取无穷远处电势
16、为零,则( ) A正电荷由P静止释放能运动到Q B正电荷在P的加速度小于在Q的加速度 C负电荷在P的电势能高于在Q的电势能 D负电荷从P沿电场线移动到Q,其间必有一点电势能为零,例1,【解析】 正电荷在P点静止释放时,受到电场力方向沿电场线切线方向,且电场力方向在改变,则正电荷会做曲线运动,但轨迹在P、Q所在电场线下方,所以不能运动到Q点,故A错误;P点电场线密集,所以电场强度大,则电场力、加速度也大,故B错误;由于顺着电场线方向电势逐渐降低,所以负电荷在P点的电势能低于Q点的电势能,故C错误;取无穷远处电势为零,正电荷附近P点电势高于零,负电荷附近Q点电势低于零,所以负电荷从P移动到Q,其间
17、必经过一点电势为零,使负电荷电势能也为零,故D正确 【答案】D,例1,方法6 电场线、等势面及运动轨迹问题 如图,P是固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆带电粒子Q在P的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac,速度大小分别为va、vb、vc,则( ) Aaaabac,vavcvb Baaabac,vbvcva Cabacaa,vbvcva Dabacaa,vavcvb,例2,【解析】 【答案】D,例2,方法7 电场力做功与电势能的关系 课标全国201515,6分如图,直线a、b和c、d是处于匀
18、强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为M、N、P、Q.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等则( ) A直线a位于某一等势面内,MQ B直线c位于某一等势面内,MN C若电子由M点运动到Q点,电场力做正功 D若电子由P点运动到Q点,电场力做负功,例3,【解析】 因电子由M点分别运动到N点和P点的过程中电场力所做的负功相等,根据WABUABq可知,UMNUMP,即NP,N、P在同一等势面上,在匀强电场中等势面是相互平行的直线,因MQNP,故M、Q也在同一等势面上,即MQ,选项A错误;电子由M点分别运动到N点和P点电场力做负功,电场线与等势面垂
19、直,故电场强度的方向为MN或QP,即MN,选项B正确;M、Q在同一等势面上,电子由M点运动到Q点电场力不做功,选项C错误;电子由P点运动到Q点,逆着电场线运动,电场力做正功,选项D错误 【答案】B,例3,方法8 电场中电势差与电场强度的关系 江苏物理20144,3分 如图所示,一圆环上均匀分布着正电荷,x轴垂直于环面且过圆心O.下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是( ) AO点的电场强度为零,电势最低 BO点的电场强度为零,电势最高 C从O点沿x轴正方向,电场强度减小,电势升高 D从O点沿x轴正方向,电场强度增大,电势降低,例4,【解析】 将圆环看成由许许多多的点电荷组成,根据电场强
20、度的合成可知,O点电场强度为零,圆环带正电荷,根据正电荷周围电势变化关系,再结合对称性可知,O点电势最高,故选项A错误,B正确;从O点沿x轴正方向,一定有一个电场强度最大的位置,故电场强度先增大后减小,电势一直降低,选项C、D均错误 【答案】B,例4,方法8 电场中的图像问题 江苏物理20178,4分(多选)在x轴上有两个点电荷q1、q2,其静电场的电势在x轴上分布如图所示下列说法正确的有( ) Aq1和q2带有异种电荷 Bx1处的电场强度为零 C负电荷从x1移到x2,电势能减小 D负电荷从x1移到x2,受到的电场力增大,例4,【解析】 由图知无穷远处电势为零,又有电势为正的地方,则存在正电荷
21、,又有电势为负的地方,则存在负电荷,所以q1和q2带有异种电荷,A正确,x图像的斜率表示电场强度,故x1处场强不为零,B错误;负电荷从x1移到x2,由低电势处向高电势处移动,电势能减小,C正确;由x图像斜率变化知,负电荷从x1移到x2,电场强度越来越小,电荷受到的电场力减小,D错误 【答案】AC,例4,方法例析 成就能力,考法4 电场力做功、电势能与力学知识的综合分析 海南物理201610,5分(多选)如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点不计重力下列说法正确的是( ) AM带负电荷,N带
22、正电荷 BM在b点的动能小于它在a点的动能 CN在d点的电势能等于它在e点的电势能 DN在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功,例1,【解析】 由粒子受到的电场力指向轨迹的凹侧,可知M受到了引力作用,N受到了斥力作用,故M带负电荷,N带正电荷,选项A正确;由于虚线是等势面,故M在b点的电势能大于在a点的电势能,带电粒子的动能与电势能之和不变,则M在b点的动能小于在a点的动能,选项B正确;d点和e点在同一等势面上,N在d点的电势能等于它在e点的电势能,选项C正确; N从c点运动到d点的过程中,电场力做正功,选项D错误 【答案】ABC,例1,考法5 已知场源电荷或电场线分布分析电势 课标全国20
23、1620,6分(多选)如图,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称忽略空气阻力由此可知( ) AQ点的电势比P点高 B油滴在Q点的动能比它在P点的大 C油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小,例2,【解析】 由题意可知,该油滴在P点的受力分析如图所示,且电场力大于重力,油滴带负电,电场方向竖直向下,则QP,故A正确;油滴从P到Q电场力做正功,电势能减小,故在Q点的电势能比在P点的小,故C错误;电场为匀强电场,油滴受力恒定做匀变速曲线运动,加速度恒定,故 D错误;油滴的轨迹为抛物线,故P为等效最高点,动能最
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- 2020高考物理二轮课件:第8章 电场 2020 高考 物理 二轮 课件
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