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1、2019-2020年高考物理总复习 第七章 静电场教案考 纲 要 求考 情 分 析物质的电结构、电荷守恒电势能、电势1.命题规律从近几年高考试题来看，高考对本章内容主要以选择题的形式考查静电场的基本性质，以综合题的形式考查静电场知识与其他知识的综合应用。2.考查热点(1)电场的基本概念和性质；(2)牛顿运动定律、动能定理及功能关系在静电场中的应用；(3)带电粒子在电场中的加速、偏转等问题。静电现象的解释电势差点电荷匀强电场中电势差与电场强度的关系库仑定律带电粒子在匀强电场中的运动静电场示波管电场强度、点电荷的场强常见电容器电场线电容器的电压、电荷量和电容的关系一、静电现象、电荷守恒1.电荷(1
2、)三种起电方式：摩擦起电，接触起电，感应起电。(2)两种电荷：自然界中只存在两种电荷正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。(3)元电荷：电荷的多少叫作电荷量，通常把e1.61019 C的电荷量叫作元电荷。2对元电荷的理解(1)元电荷是自然界中最小的电荷量，任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。(2)元电荷等于电子所带的电荷量，也等于质子所带的电荷量，但元电荷没有正负之分。(3)元电荷不是点电荷，电子、质子等微粒也不是元电荷。3电荷守恒定律电荷既不会创生，也不会消灭，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；在转移过程中，电荷的总量保持不变。小题练通1M和
3、N是原来都不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.61010 C，下列判断中正确的是()A在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B摩擦过程中电子从N转移到了MCN在摩擦后一定带负电荷1.61010 CDM在摩擦过程中失去了1.61010个电子解析：选C由物质的电结构可知，摩擦前M、N内部存在电荷，A错误；摩擦后M带正电，故摩擦过程中电子从M转移到N，B错误；由电荷守恒定律，C正确；电子所带电荷量为1.61019 C，可见D错误。2.如图所示，把一个不带电且与外界绝缘的导体两端分别设计上两个开关，当带正电的小球靠近时，由于静电感应，在a、b端分别出现正、负电荷，则以下说法中正确的是()A闭合K1，有
4、电子从导体流向大地B闭合K2，有电子从导体流向大地C闭合K2，有电子从大地流向导体D闭合K1，没有电子通过解析：选CK1、K2闭合前，由于静电感应和电荷守恒定律，a、b出现等量异种电荷，当闭合任何一个开关以后，整个导体与大地连接，都是电子从大地被吸引过来，故C正确。完全相同的两个金属球接触后再分开，如果金属球带同种电荷，总电荷量直接平分；如果金属球带异种电荷，需要先中和，剩余电荷再平均分配。二、库仑定律1.库仑定律的内容和表达式(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。(2)表达式：Fk。式中k9.01
5、09 Nm2/C2，称为静电力常量。2库仑定律的适用条件(1)适用条件：真空中的点电荷。(2)带电体看成点电荷的条件：要看带电体本身的线度是否比它们之间的距离小得多。即使是两个比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。小题练通1(xx北京西城期末)如图所示，两个电荷量均为q的小球用长为l的轻质绝缘细绳连接，静止在光滑的绝缘水平面上。两个小球的半径rl，k表示静电力常量，则轻绳的张力大小为()A0 B.C2 D.解析：选B轻绳的张力大小等于两个带电小球之间的库仑力，由库仑定律得F，选项B正确。2.(xx郑州模拟)如图所示，半径相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量，相隔一定距离
6、，两球之间相互吸引力的大小是F。今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开。这时，A、B两球之间的相互作用力的大小是()A.B.C. D.解析：选AA、B两球互相吸引，说明它们必带异种电荷，设它们带的电荷量分别为q、q。当第三个不带电的C球与A球接触后，A、C两球带电荷量平分，每个球带电荷量为q1，当再把C球与B球接触后，两球的电荷先中和再平分，每球带电荷量q2。由库仑定律Fk知，当移开C球后，A、B两球之间的相互作用力的大小变为F，A项正确。对库仑定律适用条件的三点理解(1)对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离。(2)对于两个
7、带电金属球，距离足够远时同(1)，距离较近时要考虑金属球表面电荷的重新分布。(3)不能根据公式错误地推论：当r0时，F。其实，在这样的条件下，两个带电体已经不能再看成点电荷了。三、库仑力作用下的平衡问题三个点电荷的平衡问题 (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。(2)例1如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B，A带电Q，B带电9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为()A正，B的右边0.4 m处B正，B的左边0.2 m处C负，A的左边0.2
8、m处D负，A的右边0.2 m处解析要使三个电荷均处于平衡状态，必须满足“两同夹异”、“两大夹小”的原则，所以选项C正确。答案C库仑力和其他力的平衡问题库仑力作用下的平衡问题，可以是只有库仑力，也可以结合其他力。但其首先是平衡问题，只是多一个库仑力而已。解题的关键是进行受力分析并列出平衡方程。例2(多选)(xx浙江高考)如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点，A上带有Q3.0106 C的正电荷。两线夹角为120，两线上的拉力大小分别为F1和F2。A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小球B，B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取
9、g10 m/s2；静电力常量k9.0109 Nm2/C2，A、B球可视为点电荷)，则()A支架对地面的压力大小为2.0 NB两线上的拉力大小F1F21.9 NC将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，此时两线上的拉力大小F11.225 N，F21.0 ND将B移到无穷远处，两线上的拉力大小F1F20.866 N解析A对B有竖直向上的库仑力，大小为FAB0.9 N；对B与支架整体分析，竖直方向上合力为零，则FNFABmg，可得FNmgFAB1.1 N，由牛顿第三定律知FNFN，选项A错误。因两细线长度相等，B在A的正下方，则两绳拉力大小相等，小球A受到竖直向下的重力、库仑力和F1、F2作用而处于
10、平衡状态，因两线夹角为120，根据力的合成特点可知：F1F2GAFAB1.9 N；当B移到无穷远处时，F1F2GA1 N，选项B正确，选项D错误。当B水平向右移至M、A、B在同一条直线上时，如图所示，对A受力分析并沿水平和竖直方向正交分解，水平方向：F1 cos 30F2 cos 30Fcos 30竖直方向：F1sin 30F2sin 30GAFsin 30由库仑定律知，A、B间库仑力大小F0.225 N，联立以上各式可得F11.225 N，F21.0 N，选项C正确。答案BC通法归纳“三步”处理库仑力作用下电荷的平衡问题库仑力作用下电荷的平衡问题与力学中物体的平衡问题处理方式相同，也就是将力
11、进行合成与分解。集训冲关1(多选)如图所示，光滑绝缘水平桌面上有A、B两个带电小球(可以看成点电荷)，A球带电量为3q，B球带电量为q，由静止同时释放后A球加速度大小为B球的两倍。现在A、B中点固定一个带正电C球(也可看成点电荷)，再由静止同时释放A、B两球，结果两球加速度大小相等。则C球带电量可能为()A.qB.qC.q D.q解析：选AB设A、B两小球间距为L，将A、B两球释放时，对A球有kmA2a，对B球有：kmBa，得mB2mA，在A、B中点固定C球后，对A球有kkmAa或kkmAa，对B球有kkmBa，解得qCq或qCq，故A、B选项正确。2(多选)(xx浙江高考)如图所示，水平地面
12、上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为。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、电量为q。小球A的右侧固定放置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()A小球A与B之间库仑力的大小为B当时，细线上的拉力为0C当时，细线上的拉力为0D当时，斜面对小球A的支持力为0解析：选AC根据库仑定律可得两小球之间的库仑力大小为F，选项A正确；当细线上的拉力为0时，小球A受到库仑力、斜面支持力、重力，由平衡条件得mgtan ，解得，选项B错误，C正确；由受
13、力分析可知，斜面对小球的支持力不可能为0，选项D错误。一、单项选择题1.如图所示，Q带负电荷，导体P在a处接地，下列说法中正确的是()A导体P的a端不带电荷，b端带负电荷B导体P的a端带正电荷，b端不带电C导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，且正、负电荷的电荷量相等D导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量解析：选B导体接地，它与大地组成一个导体，相对于负电荷Q，a端离Q较近。根据“近异远同”“两端等量”的规律，导体a端带正电，b端不带电，大地作为远端带有等量的负电荷。故选项B正确，A、C、D错误。2三个完全相同的金属球，A球带电荷量为q，B、C均不带电。现要使B球
14、带电荷量为，正确的操作方法是()A将A球同时与B球、C球接触B先将A球与B球接触，分开后将B球与C球接触C先将A球与C球接触，分开后将B球与C球接触D先将A球与C球接触，分开后将B球与C球接触，再分开后将B球与A球接触解析：选D将三球同时接触时，三个小球平分电荷，则各占三分之一，故A错误；A、B接触时，A、B平分电荷，则B中有q；B与C接触时，再平分，则B中还有，故B错误；因B、C均不带电，则A先与C接触的情况与先与B接触是相同的，最后B中有，故C错误；A与C接触时，C中有的电量；B再与C接触时，B中有的电量；现将B与A接触，则B中电量为，故D正确。3.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示。A处电荷带正电荷量Q1，B处电荷带负电荷量Q2，且Q24Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则() AQ3为负电荷，且放于A左方BQ3为负电荷，且放于B右方CQ3为正电荷，且放于A、B之间DQ3为正电荷，且放于B右方解析：选A因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用，且已知Q1和Q2是异种电荷，对Q3的作用力一为引力，一为斥力，所以Q3要平衡就不能放在A、B之间
