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1、用心 爱心 专心 1电荷和电荷守恒定律电场电场力的性质场强 E=F/q 矢量 电场线匀强电场 E=U/d 真空中点电荷的电场E=KQ/r2电场能的性质电势： =/ q 标量 等势面电势差：U AB=UAUB=/q =w AB /q电场力F=Eq（任何电场）F=Kq 1q2/r2(真空中点电荷)电势能：=Q AB=qUAB电场力的功 W=qUAB= AB 做功与路径无关带电粒子在电场中运动平衡 直线加速 偏转电场中的导体 静电感应 静电平衡电容器 电容：C=Q/U电 场知识网络：单元切块：按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：电场的力的性质；电场的能的性质；带电粒子在电场中的运动。其中重点
2、是对电场基本性质的理解、熟练运用电场的基本概念和基本规律分析解决实际问题。难点是带电粒子在电场中的运动。电场的力的性质教学目标：1两种电荷，电荷守恒，真空中的库仑定律，电荷量。2电场，电场强度，电场线，点电荷的场强，匀强电场，电场强度的迭加。教学重点：库仑定律，电场强度教学难点：对电场强度的理解用心 爱心 专心 2教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：一、库仑定律真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。即：其中 k 为静电力常量， k=9010 9 Nm2/c221rqkF1成立条件真空中（空气中也近似成立）
3、，点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r 都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替 r）。2同一条直线上的三个点电荷的计算问题【例 1】 在真空中同一条直线上的 A、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和- Q 的点电荷。将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？解：先判定第三个点电荷所在的区间：只能在 B 点的右侧；再由 ，2rk
4、QqFF、k、 q 相同时 r Ar B=21，即 C 在 AB 延长线上，且 AB=BC。QrC 处的点电荷肯定在电场力作用下平衡了；只要 A、B 两个点电荷中的一个处于平衡，另一个必然也平衡。由 ，F、k、Q A 相同，Qr 2，Q CQ B=41，而且必2rq须是正电荷。所以 C 点处引入的点电荷 QC= +4Q【例 2】已知如图，带电小球 A、B 的电荷分别为QA、 QB，OA=OB ，都用长 L 的丝线悬挂在 O 点。静止时 A、B 相距为d。为使平衡时 AB 间距离减为 d/2，可采用以下哪些方法A 将 小 球 A、B 的质量都增加到原来的 2 倍B 将 小 球 B 的 质 量 增
5、 加 到 原 来 的 8 倍C 将 小球 A、B 的电荷量都减小到原来的一半OABmBgFNLd+4QA B C -Q用心 爱心 专心 3D 将 小球 A、B 的电荷量都减小到原来的一半，同时将小 球 B 的 质 量 增 加 到 原 来 的 2倍解：由 B 的共点力平衡图知 ，而 ，可知 ，选LdgmFB2QkBA3mgLQkdBABD3与力学综合的问题。【例 3】 已知如图，光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球 A、B，带电量分别为-2Q 与 -Q。现在使它们以相同的初动能 E0（对应的动量大小为 p0）开始相向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回到各自的出发点时
6、的动能分别为 E1 和 E2，动量大小分别为 p1 和 p2。有下列说法：E 1=E2 E0，p 1=p2 p0E 1=E2= E0，p 1=p2= p0 接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点 两球必将同时返回各自的出发点。其中正确的是A B C D解：由牛顿定律的观点看，两球的加速度大小始终相同，相同时间内的位移大小一定相同，必然在连线中点相遇，又同时返回出发点。由动量观点看，系统动量守恒，两球的速度始终等值反向，也可得出结论：两球必将同时返回各自的出发点。且两球末动量大小和末动能一定相等。从能量观点看，两球接触后的电荷量都变为 -1.5Q，在相同距离上的库仑斥力增大，返回过程中电场力做
7、的正功大于接近过程中克服电场力做的功，由机械能定理，系统机械能必然增大，即末动能增大。选 C。本题引出的问题是：两个相同的带电小球（可视为点电荷），相碰后放回原处，相互间的库仑力大小怎样变化？讨论如下：等量同种电荷，F /=F；等量异种电荷，F /=0F；不等量异种电荷 F /F、F /=F、F / UBC，选 B六、电荷引入电场1将电荷引入电场将电荷引入电场后，它一定受电场力 Eq，且一定具有电势能 q。2在电场中移动电荷电场力做的功在电场中移动电荷电场力做的功 W=qU，只与始末位置的电势差有关。在只有电场力做功的情况下，电场力做功的过程是电势能和动能相互转化的过程。W= - E= EK。
8、 无论对正电荷还是负电荷，只要电场力做功，电势能就减小；克服电场力做功，电势能就增大。 正电荷在电势高处电势能大；负电荷在电势高处电势能小。 利用公式 W=qU 进行计算时，各量都取绝对值，功的正负由电荷的正负和移动的方向判定。 每道题都应该画出示意图，抓住电场线这个关键。（电场线能表示电场强度的大小和方向，能表示电势降低的方向。有了这个直观的示意图，可以很方便地判定点电荷在电场中受力、做功、电势能变化等情况。）【例 2】 如图所示，在等量异种点电荷的电场中，将一个正的试探电荷由 a 点沿直线移到 O 点，再沿直线由 O 点移到 c 点。在该过程中，检验电荷所受的电势能如何改变？解：根据电场线
9、和等势面的分布可知：试探电荷由 a 点沿直线移到 O 点，电场力先作正功，再沿直线由 O 点移到 c 点的过程中，电荷沿等势面运动，电场力不作功，电势能不变化，故，全过程电势能先减小后不变。【例 3】 如图 所示，将一个电荷量为 q = +310-10C的点电荷从电场中的 A 点移到 B 点的过程中，克服电场力做功 610-9J。已知 A 点的电势为 A= - 4V，求 B 点的电势。解：先由 W=qU，得 AB 间的电压为 20V，再由已知分析：向右移动正电荷做负功，+ a oc+A BFv+ABC用心 爱心 专心 16说明电场力向左，因此电场线方向向左，得出 B 点电势高。因此 B=16V
10、。【例 4】 粒子从无穷远处以等于光速十分之一的速度正对着静止的金核射去（没有撞到金核上）。已知离点电荷 Q 距离为 r 处的电势的计算式为 = ，那么 粒子的rkQ最大电势能是多大？由此估算金原子核的半径是多大？解： 粒子向金核靠近过程克服电场力做功，动能向电势能转化。设初动能为 E，到不能再接近（两者速度相等时），可认为二者间的距离就是金核的半径。根据动量守恒定律和能量守恒定律，动能的损失 ，由于金核质量远大于 粒子质量，2vMmEk所以动能几乎全部转化为电势能。无穷远处的电势能为零，故最大电势能 E=J，再由 E= q= ，得 r =1.210-14m，可见金核的半径不会大于1220.3
11、1mvQ1.210-14m。【例 5】 已知 ABC 处于匀强电场中。将一个带电量 q= -210-6C 的点电荷从 A 移到 B 的过程中，电场力做功 W1= -1.210-5J；再将该点电荷从 B 移到 C，电场力做功 W2= 610-6J。已知 A 点的电势 A=5V，则 B、C 两点的电势分别为_V 和_V。试在右图中画出通过 A 点的电场线。解：先由 W=qU 求出 AB、BC 间的电压分别为 6V 和 3V，再根据负电荷 AB 电场力做负功，电势能增大，电势降低；BC 电场力做正功，电势能减小，电势升高，知 B= -1V C=2V。沿匀强电场中任意一条直线电势都是均匀变化的，因此
12、AB 中点 D 的电势与C 点电势相同，CD 为等势面，过 A 做 CD 的垂线必为电场线，方向从高电势指向低电势，所以斜向左下方。【例 6】 如 图 所 示 ， 虚 线 a、 b、 c 是 电 场 中 的 三 个 等 势 面 ， 相 邻 等 势 面 间 的 电 势 差 相同 ， 实 线 为 一 个 带 正 电 的 质 点 仅 在 电 场 力 作 用 下 ， 通 过 该 区 域 的 运 动 轨 迹 ， P、 Q 是 轨 迹 上的 两 点 。 下 列 说 法 中 正 确 的 是 A.三 个 等 势 面 中 ， 等 势 面 a 的 电 势 最 高B.带 电 质 点 一 定 是 从 P 点 向 Q
13、点 运 动C.带 电 质 点 通 过 P 点 时 的 加 速 度 比 通 过 Q 点 时 小D.带 电 质 点 通 过 P 点 时 的 动 能 比 通 过 Q 点 时 小解 ： 先 画 出 电 场 线 ， 再 根 据 速 度 、 合 力 和 轨 迹 的 关 系 ， 可 以 判 定 ： 质 点 在 各 点 受 的 电 场力 方 向 是 斜 向 左 下 方 。 由 于 是 正 电 荷 ， 所 以 电 场 线 方 向 也 沿 电 场 线 向 左 下 方 。 答 案 仅 有 D七、高考题选编：ab cPQAB CD用心 爱心 专心 171如图所示，Q 是带正电的点电荷， P1 和 P 为其电场中的两点
14、。若 E1、E 2 为P1、P 2 两点的电场强度的大小， 1、 2 为 P1、P 2 两点的电势，则（ ）（92 年高考题）A.E1E2， 1 2B. E1E2， 1 2D.E 1 b cBE aEbEcC a b b c D E aE bE c5若带正电荷的小球只受到电场力作用，则它在任意一段时间内（ ）。（94 年高考题）A.一定沿电力线由高电势处向低电势处运动；B.一定沿电力线由低电势处向高电势处运动；C.不一定沿电力线运动，但一定由高电势处向低电势处运动；D.不一定沿电力线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动。6一个带正电的质点，电量 q=2.010-9 库，在静电场中由 a 点移
15、到 b 点，在这过程中，除电场力外，其他力作的功为 6.010-5 焦，质点的动能增加了 8.010-5 焦，则 a、b 两点间的电势差 Ua-Ub 为（ ）。（ 94 年高考题）A.3104 伏；B.110 4 伏；用心 爱心 专心 18C.4104 伏；D.710 4 伏。7在静电场中（ ）（95 年高考题）A.电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零；B.电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同；C.电场强度的方向总是跟等势面垂直的；D.沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的 .参考答案：1. A 2. 2d， 3. 9 4. A 5. D 6.B 7.CD21mv八、针对训练1.电场中有 A、 B 两点，一个点电荷在 A 点的电势能为 1.210-8 J，在 B 点的电势能为0.8010-8 J.已知 A、 B 两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量为 1.010-9C，那么A.该
