物理选修31全书全套学案3

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1、第二课堂 1 第一章 静电场 1.1 电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度 【学习目标】 1、了解元电荷的含义，理解电荷守恒定律的不同表述。 2、掌握库仑定律，能够解决有关的问题。 3、理解电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并进行有关的计算。 4、知道用电场线描述电场的方法。理解引入电场线的意义。 【自主学习】 一、电荷及电荷守恒 1、自然界中存在 电荷，正电荷和负电荷，同种电荷相互 ，异种电荷相互 。 电荷的多少叫做 ，单位是库仑，符号是C。 所有带电体的带电量都是电荷量e= 的整数倍，电荷量 e称为 。 2、 （1）点电荷是一种 模型，当带电体本身 和 对研究的问题影响不大时，可以将

2、带电体视为点电荷。真正的点电荷是 不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。 3、使物体带电有方法：摩擦起电 、感应起电 、接触起电 ，其实质都是 电子的转移 。 4、电荷既不能 ，也不能 ，只能从一个物体 到另一个物体，或从物体的 转移到 ，在转移的过程中，电荷的总量 ，这就是电荷守恒定律。 二、库仑定律 1、真空中两个 之间的相互作用力 F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成 ，跟它们的距离 r的 成反比，作用力的方 向沿着它们的 。 公式F= 其中静电力常量 k 适用范围：真空中的 。 4、库仑定律与万有引力定律的比较如下表： 定律共同点区别影响大小的因素 万有引力定律 与两个物体

3、、 有关，只有 力 m1，m2，r 库仑定律 （1）都与距离的二次方成反比 （2）都有一个常量与两个物体 、 有关，有 力，也有 力 Q1，Q2，r 三、电场强度 1、电场和电场强度 电场电场是电荷之间发生相互作用的媒介物质， 周围存在电场， 放入电场中某点的电荷所受的 跟该电荷所带 的比值叫做该点的电场强度电场强度和定 义式公式： ，单位： ，或V/m 物理意义是描述电场 力的性质的物理量，能够反映电场的强弱 相关因素 E的大小和 的大小无关，是由电场 决定的，只与形成电场的电荷和该点 有关，与试探 电荷无关 矢标性 电场强度的方向与该点 所受电场力的方向相同，与 受电场力的方向相反，几个场

4、强叠加 时，需按矢量的运算法则，即 定则。 2、电场强度的几个公式 （1）是电场强度的定义式，适用于 的静电场。 F E q （2）是点 电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算式，只适用于 在真空中形成的电场。 2 Q Ek r 第二课堂 2 +Q +2Q A C D B （3）是匀强电场中场 强的计算式，只适用于 ，其中，d 必须是沿 的距离。 U E d 3、电场的叠加 电场需按矢量的运算法则，即按平行四边形定则进行运算。 四、电场线 （1）电场线：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的 方向都跟该点的 方向一致，这样的曲线就叫做电场线。电场线是 人们为了描述 而人为地画出来的，电场中并非

5、真正存在着这样一些曲线。它可以形象直观地反映电场的 和 。 （2）电场线的性质：电场线起始于 （或无穷远处）；终止于 （或无穷远处）。其上每一点的切线方向和该点的 方向一致。 疏密程度反映了电场的 ，电场线密集的地方场强 ；电场线稀疏的地方场强 。在没有电荷的空间，电场线不能 ，两条电场线不能 。 （3）与电势的关系：在静电场中，电场线和等势面 且由电势较 的等势面指向电势较低的等势面。顺着电场线的方向电势越来 ，但顺着电场线的方向场强 越来越小。 （4）电场线和电荷在电场中的运动轨迹是 的，它们只有在一定的条件下才能重合。即： 电场线是 。 电荷的初速度为零或不为零，但速度方向和电场线 。

6、电荷仅受电场力作用或受其他力的方向和电场线平行。 只有同时满足这三个条件，轨迹才和电场线重合。 【典型例题】 例1：如图1-1所示，有两个带电小球，电量分别为+Q和+9Q，在真空中相距 0.4m。如果引进第三个带电小球，正好使三个小球都处 于平衡状态，第三个小球带的是哪种电荷？应放在什么地方？电量是Q的几倍？ Q q 9Q A C B （图1-1） （1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程） （2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点） （3）解题过程 例2：（ 2004广西模拟）如图 1-2所示， 初速度为 的带电粒子，从 A点射入电场， 沿虚线运动到 B

7、点，判断： （1）粒子带什么电？ （2）粒子加速度如何变化？ （3）画出A、B两点的加速度方向。 图1-2 （1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程） （2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点） （3）解题过程 例3：如图1-3所示， A、B两点放有电荷量 +Q和+2Q的点电荷， A、B、C、D四点在同一直线上，且AC=CD=DB，将一正电荷从 C点沿直线 移到D点，则（ ） A、电场力一直做正功 B、电场力先做正功再做负功 C、电场力一直做负功 图1-3 D、电场力先做负功再做正功 （1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程） 第二课

8、堂 3 a b A P B A c d B （2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点） （3）解题过程 【针对训练】 1、真空中有两个相同的金属小球A和B，相距为 r，带电量分别是 q和2q，但带何种电荷未知，它们之间的相互作用力大小为F，有一个 跟A、B相同的不带电的金属球C，当C跟A、B依次各接触一次后移开，再将A、B间距离变为 2r，那么A、B间的作用力大小可能是（ ） A、5F/64 B、5F/32 C、3F/64 D、3F/16 2、如图1-4所示，绝缘的细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球 b，开始时， a、b都不带电，如

9、图所示，现使b带电则（ ） A、a、b间不发生相互作用 B、b将吸引a，吸住后不放开 C、b立即把a排斥开 D、b先吸引a，接触后又把 a排斥开 3、有关电场强度的理解，下述正确的是（ ） A、由可知，电场强度 E跟放入的电荷 q所受的电场力成正比。 F E q B、当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才存在电场强度 C、由E=Kq/r2可知，在离点电荷很近，r接近于零，电场强度达无穷大 D、电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关。 4、一半径为 R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为Q的正电荷，另一电荷量为q的带正电的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷

10、的受 力为零，现在球壳上挖去半径为r 的小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为 （已知静电力常量为 k） ，方向 【能力训练】 1、如图1-5所示为电场中的一根电场线，在该电场线上有a、b两点，用 Ea、Eb分别表示两处场强的大小，则（ ） A、a、b两点的场强方向相同 B、因为电场线由 a指向b，所以EaEb C、因为电场线是直线，所以Ea=Eb 图1-5 D、因为不知道 a、b附近的电场线分布情况，所以不能确定Ea、Eb的大小关系。 2、在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，另一个带负电 -Q2，且Q1=2Q2，用E1和E2分别表示两个点电荷所产生的场强大小，则在x轴 上（ ） A、

11、E1=E2之点只有一个，该处的合场强为零 B、E1=E2之点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E2 C、E1=E2之点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为2E2 D、E1=E2之点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为2E2 3、如图1-6所示，用两根细绳把两个带同 种电荷的小球悬挂在一点，A球质量大于 B球的质量， A球所带的电荷量大于 B球 所带的电荷量。两球静止时，A、B两球 处在同一水平面上，悬线与竖直线的偏角分别为和，则（ ） A、 B、 C、= D、无法确定 4、如图1-7所示，直线 A、B是一条电场线，在其上某点P处由静止开始释放一负试探电荷时，它沿直线向B

12、处运动，对此现象，下列判 断正确的是（不计电荷重力） A、电荷一定向 B做匀加速运动 B、电荷一定向 B做加速度越来越小的运动 C、电荷一定向 B做加速度越来越大的运动 图1-7 D、电荷向 B做加速运动，加速度的变化情况不能确定。 5、如图所示， A、B为带电量分别是 Q 和-Q的两个等量异种点电荷，c、d为A、 B连线上的两个点，且 Ac=Bd，则c、d 图1-8 第二课堂 4 两点电场强度 6、如图1-9所示，半径为 r的圆与坐标轴的交点分别为a、b、c、d，空间有与x轴正方向相同的匀强 电场，同时，在 0点固定一个电荷 量为+Q的点电荷，如果把一个带电量为-q的试探 电荷放在c点，则恰

13、好 处 于平衡，那么该匀强电场的场强大 小为 ，a、d两点的合场强大小分别为 、 。 7、 （2004广东）已经证实，质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸 克带电为 ，下夸克带电为，e为电子所带电荷量的大小，如果质子是由三个夸克组 2 3 e 1 3 e 成的， 且各个夸克之 间的距离为 L，L=1.510-15m。试计算 质子内相邻两个夸克之间的静电力（ ） 8、两个质量都为 m的小球可视为质量，用长度都是L的绝缘细线悬挂在同一点，使它们带上等量同种电荷，平衡时两悬线的夹角为2， 求每个小球所带的电量。 9、一粒子质量为 m，带电量为 +q，以初速度 V，跟水平方向成 4

14、5角斜向上进入匀强电场区域，粒子恰沿直线运动，求这匀强电场场强的 最小值，并说明其方向。 10、用三根长均为 L的细丝线固定两个质量为m、带电量分别为 q和-q的小球，如图 1-10所示，若加一个水平向左的匀强电场，使丝线都 被拉紧且处于平衡状态，则所加电场E的大小应满足什么条件？ 1.2 电场能的性质 【学习目标】 1、理解电场力做功特点，掌握电场力做功和电势能的变化的关系 2、理解电势能、电势的概念及相互关系。 3、理解等势面的概念及等势面和电场线的关系。 4、理解电势差的定义及正负值的定义。 5、会用进行有关计算./ ABABAB UWq AB 及U 6、理解匀场电场中电势差跟电场强度的

15、关系 AB UEd 7、会用或解决有关问题 AB UEd/ AB EUd 【自主学习】 一、电势差、电势、电势能 定义 电荷 q 在电场中的两点间移动时电场力所做的功 WAB与电荷量 q 的比值 公式/ , ABAB UWq单位: 伏, 符号V 电 势 差 物理意义 描述电场能的性质，两点间的电势差在数值上等于在两点间移 动单位正电荷时电场力的功 定义 电场中某点的电势是指该点与零电势点之间的电势差，符号： 物理意义 电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移动到零电势点时电 场力的功，描述电场能的性质 电 势 与电势差的关 系 ABAB U 类似于高度差和高度的关系 第二课堂 5 电势能定义 电荷在电场中由其相对位置决定的能（类似重力势能） 2、 （1）电场中确定的两点间的电势差是 的，和零电势参考点（标准点）的选取 。 （2）电势是相对量，它的大小和电势零点选取 （3）在选取了参考点以后，在确定的电场中的确定点的电势是 ，和该点有无试探电荷无关。 （4）正电荷由静止开始仅在电场力作用下一定由 电