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    新教材适用2024版高考物理一轮总复习第8章静电场第1讲电场力的性质课件

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    这是一份新教材适用2024版高考物理一轮总复习第8章静电场第1讲电场力的性质课件,共60页。PPT课件主要包含了第1讲电场力的性质,知识梳理·双基自测,核心考点·重点突破,名师讲坛·素养提升,年高考·1年模拟,保持不变,摩擦起电,接触起电,得失电子,任何电场等内容,欢迎下载使用。

    1.两种电荷毛皮摩擦过的橡胶棒带___电,丝绸摩擦过的玻璃棒带___电。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,带电的物体能吸引轻小物体。2.元电荷最小的电荷量,其值为e=_____________________。其他带电体的电荷量皆为元电荷的______倍。注意:元电荷不是带电体,也不是点电荷。
    1.60×10-19C
    3.电荷守恒定律(1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体______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____________。(2)起电方式:____________、____________、感应起电。(3)带电实质:物体带电的实质是____________。
    1.点电荷是一种理想化的物理模型,当带电体本身的______和______对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷。
    2.库仑定律注意:均匀带电的绝缘球可以视为点电荷,而距离较近的带电金属球不能视为点电荷,因为金属球相互靠近时,表面所带电荷要重新分布。
    1.电场基本性质:对放入其中的电荷产生___的作用。2.电场强度(1)定义式:E=___,适用于____________,是矢量。单位:N/C或_________。(2)点电荷的电场强度:E=___,适用于计算______中的点电荷产生的电场。(3)方向:规定_________在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。
    3.电场线(1)电场线是为了形象地描述电场而引入的,是假想的、客观不存在的,它有以下特点:①电场线从_________或无限远处出发,终止于无限远处或_________;②电场线在电场中不相交;③在同一电场里,电场线______的地方电场强度越大;④电场线上某点的切线方向表示该点的__________________;⑤沿电场线方向电势逐渐______;⑥电场线和等势面在相交处____________。
    (2)几种典型电场的电场线
    思考:(1)两个完全相同的带电金属球接触时,电荷量如何分配?(2)已知一条电场线如图,能否比较任意两点场强的大小及电势高低。(3)什么情况下带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线重合?
    [答案] (1)平分 (2)不能,能。(3)带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子受到的合外力和初速度决定。带电粒子在电场力作用下同时满足下列条件,轨迹才能与电场线重合。①电场线是直线。②带电粒子的初速度为零或不为零但速度方向与电场线平行。③带电粒子仅受电场力作用或所受合外力的方向和电场线平行。
    一、堵点疏通1.只有体积足够小的带电体才能看成点电荷,大的带电体不能看成点电荷。(   )2.任何带电体的带电荷量都是元电荷的整数倍。(   )3.任意两个带电体间的库仑力都可以用库仑定律计算。(   )4.电场中某点的电场强度与放在该点的电荷所受静电力成正比,与电荷的电荷量成反比。(   )5.当电场线是直线时,只受静电力的电荷的运动轨迹一定与电场线重合。(   )6.当电场线是曲线时,初速度为零且只受静电力的电荷的运动轨迹一定与电场线重合。(   )
    二、对点激活1.(2023·河北沧县高三阶段练习)关于电场力和电场强度,下列说法正确的是(   )A.一点电荷分别处于电场中的不同位置处两点,点电荷受到的电场力大,则该处场强小B.在电场中某点如果没有试探电荷,则电场力为零,但电场强度不一定为零C.电场中某点场强为零,但试探电荷在该点受到的电场力不为零D.一试探电荷在以一个点电荷为球心、半径为r的球面上各点所受电场力相同
    2.(2023·浙江模拟预测)如图所示,某同学在用毛皮摩擦过的PVC管靠近一细水流,发现细水流向靠近PVC管的方向偏转,下列说法正确的是(   )A.摩擦可以创造更多电荷B.下雨天,实验效果会更明显C.PVC管所带的电荷量一定是元电荷e的整数倍D.用丝绸摩擦过的玻璃棒代替本实验的PVC管,细水流会向远离玻璃棒的方向偏转
    [解析]摩擦只能转移电荷,不能够创造电荷,A错误;下雨天,对细水流的偏转会有着一定的影响,实验效果会不明显,B错误;所有带电体所带电荷量一定为元电荷的整数倍,C正确;用丝绸摩擦过的玻璃棒,玻璃棒会带正电,毛皮摩擦过的PVC管带负电,虽然二者带电种类不同,但细水流依旧会向靠近玻璃棒方向偏转,D错误。
    (1)近似条件:在要求不很精确的情况下,空气可近似当作真空来处理。当带电体间的距离远大于它们本身尺度时,可把带电体看作点电荷。(2)计算方法:注意库仑力是矢量,计算库仑力可以直接运用公式,将电荷量的绝对值代入公式,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断作用力F是引力还是斥力。
    特别提醒:不可由r→0时,得出F→∞的结论,虽然从数学角度成立,但从物理角度分析,当r→0时,两带电体不能视为点电荷,公式已不适用。
    2.解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的,只是在原来受力的基础上多了静电力。具体步骤如下:
    3.“三个自由点电荷平衡”的问题(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每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置。
    (2022·河北高三期末)如图所示,质量为m、电荷量为Q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点,另一个电荷量也为Q的带电小球B固定于O点的正下方,已知细线OA长为2l,O到B点的距离为l,平衡时AB带电小球处于同一高度,已知重力加速度为g,静电力常量为k。则(   )
    〔变式训练1〕(2023·辽宁高三模拟)如图所示,同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3,恰好都处在平衡状态,除相互作用的静电力外不受其他外力作用。已知q1、q2间的距离是q2、q3间距离的2倍。下列说法错误的是(   )A.若q1、q3为正电荷,则q2为负电荷B.若q1、q3为负电荷,则q2为正电荷C.q1q2q3=9  4  36D.q1  q2  q3=364  9
    〔变式训练2〕(2023·清远市第一中学高三模拟)如图,带正电的小球a在外力作用下静止在绝缘光滑竖直面上的P点,带正电的小球b用绝缘细线系住,挂在绝缘光滑竖直面上的O点,b球静止时与a球在同一水平面内。若将小球a从P点缓慢移到C点过程中,小球b所受的库仑力大小(   )A.逐渐减大 B.逐渐减小C.保持不变 D.先减小后增大
    2.电场的叠加(1)电场叠加:多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和。(2)运算法则:平行四边形定则。
    3.等量同种和等量异种电荷的电场强度空间分布的比较
    电场叠加问题的分析思路
    电场中某点的实际场强等于几个场源电荷单独存在时产生的电场强度的矢量和。同一直线上的场强的叠加可简化为代数运算;不在同一直线上的两个场强的叠加,用平行四边形定则求合场强。分析电场叠加问题的一般步骤是:(1)确定研究点的空间位置;(2)分析该处有几个分电场,先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向。(3)依次利用平行四边形定则求出电场强度的矢量和。
    〔变式训练3〕 利用补偿法求场强均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球面AB上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过半球面顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,OM=ON=2R。已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为(   )
    〔变式训练4〕 利用微元法求场强如图所示,均匀带正电圆环所带电荷量为Q,半径为R,圆心为O,P为垂直于圆环平面中心轴上的一点,OP=L,试求P点的场强。
    〔变式训练5〕 利用对称法求场强 (2023·河南郑州高三月考)如图所示,边长为L的正六边形ABCDEF的5条边上分别放置5根长度也为L的相同绝缘细棒。每根细棒均匀带上正电。现将电荷量为+Q的点电荷置于BC中点,此时正六边形几何中心O点的场强为零。若移走+Q及AB边上的细棒,则O点电场强度大小为(k为静电力常量)(不考虑绝缘棒及+Q之间的相互影响)(   )
    2.运动情况反映受力情况(1)物体静止(保持):F合=0。(2)做直线运动①匀速直线运动:F合=0。②变速直线运动:F合≠0,且F合与速度方向在一条直线上。(3)做曲线运动:F合≠0,F合与速度方向不在一条直线上,且总指向运动轨迹曲线凹的一侧。(4)F合与v的夹角为α,加速运动:0≤α<90°;减速运动;90°<α≤180°。(5)匀变速运动:F合=恒量。
    如图所示,在真空中足够大的绝缘水平地面上,一个质量为m=0.2 kg、带电荷量为q=+2.0×10-6C的小物块处于静止状态,小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.1。t=0时刻开始,空间加上一个电场强度大小和方向呈周期性变化的电场,取水平向右为正方向,g取10 m/s2。求:(1)0~2 s内小物块加速度的大小;(2)2~4 s内小物块加速度的大小;(3)14 s末小物块的速度大小;(4)前14 s内小物块的位移大小。
    [答案] (1)2 m/s2 (2)2 m/s2 (3)4 m/s (4)28 m
    分析力、电综合问题的三种途径
    (1)建立物体受力图景。①弄清物理情境,选定研究对象。②对研究对象按顺序进行受力分析,画出受力图。③应用力学规律进行归类建模。(2)建立能量转化图景:各种不同的能量之间相互转化时,遵守能量守恒定律,运用能量观点,建立能量转化图景是分析解决力、电综合问题的有效途径。(3)运用等效思维法构建物理模型:电场力和重力做功均与路径无关,在同一问题中可将它们合成一个等效重力,从而使问题简化。在对物理过程分析的基础上构建相应的物理模型,是一种科学的思维方法。
    〔变式训练6〕 (2023·山西太原高三期末)如图所示,光滑绝缘水平面上有质量分别为m和2m的小球A、B,两小球带异种电荷。将方向水平向右、大小为F的力作用在B上,当A、B间的距离为L时,两小球可保持相对静止。若改用方向水平向左的力作用在A上,欲使两小球间的距离保持为2L并相对静止,则外力的大小应为(   )
    电场线 带电粒子运动轨迹判断1.判断速度方向:带电粒子轨迹的切线方向为该点处的速度方向。2.判断电场力(或场强)的方向:带电粒子所受电场力方向(仅受电场力作用)指向轨迹曲线的凹侧,再根据粒子的正、负判断场强的方向。3.判断电场力做功的正、负及电势能的增、减:若电场力与速度方向成锐角,则电场力做正功,电势能减少;若电场力与速度方向成钝角,则电场力做负功,电势能增加。
    (多选)如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,A、B是轨迹上的两点,若带电粒子在运动过程中只受到静电力作用,根据此图可以作出的正确判断是( )A.带电粒子所带电荷的正、负B.带电粒子在A、B两点的受力方向C.带电粒子在A、B两点的加速度何处较大D.带电粒子在A、B两点的速度何处较大
    [解析]根据曲线运动所受的合外力指向内侧,可得带电粒子在A、B两点受到的电场力沿电场线向左,由于电场线方向不明,无法确定粒子的电性和产生该电场的点电荷的电性,故A错误,B正确;根据电场线的疏密程度,可知EA>EB,所以电场力FA>FB,再根据牛顿第二定律得A点加速度大,故C正确;由A到B,电场力做负功,动能减少,故A处的速度大,D正确。
    〔变式训练7〕 (多选)一电荷从电场中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v-t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乙中的( )
    [解析]根据v-t图像可知电荷的加速度逐渐增大,即电荷所受电场力逐渐增大,又根据电场线越密集电场强度越大可知,从A到B电场线逐渐密集,由于题干没说明是带正电还是负电,故电荷所受电场力方向与电场强度方向可能相同、可能相反,综上所述可知,AB错误,CD正确。
    1.(2023·河北模拟预测)如图所示,真空中A、B两点分别固定两个相同的带电金属小球(均可视为点电荷),所带电荷量分别为+Q和-5Q,在A、B的延长线上的C点处固定一电荷量为q的试探电荷,试探电荷受到的电场力大小为F1,已知AB=BC。若将两带电金属小球接触后再放
    2.(2022·�