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1、精选学习资料 - - - 欢迎下载第六单元：电场 内容和方法 本单元内容包括电荷.电场.电场力.电场强度.电场线.电势.电势差.电场力功.电容器. 电容的定义和平行板电容器电容的打算条件等基本概念,以及库仑定律. 静电感应.电场强度与电势差的关系.带电粒子在电场中的运动规律等；本单元涉及到的基本方法有,运用电场线.等势面几何方法形象化地描述电场的分布；将运动学动力学的规律应用到电场中,分析解决带电粒子在电场中的运动问题.解决导体静电平稳的问题； 本单元对才能的详细要求为概念精确,不乱套公式懂得规律的成立条件适用 的范畴；从规律动身进行规律推理,把相关学问融会贯穿敏捷处理物理问题； 例题分析 在
2、本单元学问应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在：不善于运用电场线.等势面为工具, 将抽象的电场形象化后再对电场的场强.电势进行详细分析；对静电平稳内容懂得有偏差；在运用力学规律解决电场问题时操作不规范等；-6例1 在边长为 30cm的正三角形的两个顶点A, B上各放一个带电小球,其中Q1=4 10 C,-6Q2= 4 10 C,求它们在三角形另一顶点C处所产生的电场强度；【错解分析】错解：C点的电场强度为Q1, Q2各自产生的场强之和,由点电荷的场强公式, E=E1+E2=0认为 C点处的场强为Q1,Q2两点电荷分别在C点的场强的代数和；【正确解答】运算电场强度时,应先运算它的数值,电量的
3、正负号不要代入公式中,然后依据电场源的电性判定场强的方向,用平行四边形法求得合矢量,就可以得出答案；由场强公式得：C点的场强为 E1,E2的矢量和, 由图 8 1可知, E,E1,E2组成一个等边三角形,大小相同,E2= 4 105 （ N/C）方向与 AB边平行；例2 如图 8 2,光滑平面上固定金属小球A,用长 L0的绝缘弹簧将A与另一个金属小球B精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载连接,让它们带上等量同种电荷,弹簧伸长量为x 1,如两球电量各漏掉一半,弹簧伸长量变为x 2,就有：（）【错解分析】错解：应选 B错解只留意到电荷电量转变,忽视了两者距离也随之变化,导致错误；【正确解
4、答】由题意画示意图,B球先后平稳,于为有【小结】r 常指弹簧形变后的总长度（两电荷间距离）；例3 点电荷 A和B,分别带正电和负电,电量分别为4Q和Q,在 AB连线上,如图83,电场强度为零的地方在A A和B之间B A右侧C B左侧D A的右侧及 B的左侧【错解分析】错解：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载错解一：认为A, B间一点离 A, B距离分别为 2r 和r ,就 A, B错解二： 认为在 A的右侧和 B的左侧, 由电荷产生的电场方向总相反,因而都有可能抵消,选D；错解一忽视了A, B间EA和EB方向都向左,不行能抵消；错解二认为在A的右侧和 B的左侧,由两电荷产生的电场方
5、向总相反,因而都有可能抵消,却没留意到 A的右侧 EA总大于 EB,根本无法抵消；【正确解答】由于 A带正电, B带负电,所以只有A右侧和 B左侧电场强度方向相反,由于QA QB,所以只有 B左侧,才有可能EA与EB等量反向,因而才可能有EA和 EB矢量和为零的情形；【小结】解 这 类 题 需 要 的 基 本 知 识 有 三 点 ： （ 1 ） 点 电 荷 场 强 计 算 公 式点 电 荷 而来；（ 3）某点合场强为各场源在该点场强的矢量和；AB例4 如图 8-4 所示, Q=3 10-8 C, Q= 3 10-8 C, A, B两球相距 5cm,在水平方向外电场作用下, A, B保持静止,悬
6、线竖直,求A, B连线中点场强；（两带电小球可看作质点）【错解分析】错解：以A为讨论对象, B对A的库仑力和外电场对A的电场力相等,所5AB中点总场强 E总 =E+EA+EB=E外=1.8 10 （ N/C）,方向向左；在中学阶段一般不将QB的电性符号代入公式中运算；在求合场强时,应当对每一个场做方向分析,然后用矢量叠加来判定合场强方向,【正确解答】以A为讨论对象, B对A的库仑力和外电场对A的电场力平稳,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载E外 方向与 A受到的 B的库仑力方向相反,方向向左；在AB的连线中点处EA, EB的方向均向右,设向右为正方向；就有E总=EA+EB E外；【
7、小结】此题检查考生的空间想象才能；对于大多数同学来说,最牢靠的方法为：依据题意作出A,B的受力图；从 A,B的电性判定点电荷A,B的场强方向,从A或 B的受力判定外加匀强电场的方向；在求合场强的方向时,在A, B的连线中点处画出每一个场强的方向,最终再运算；这样做恰恰为在依据物理规律解决问题；例5 在电场中有一条电场线,其上两点a和b,如图 8 5所示, 比较 a,b两点电势高低和电场强度的大小；如规定无穷远处电势为零,就a,b处电势为大于零仍为小于零,为什么？【错解分析】错解：顺电场线方向电势降低,UA UB,由于无穷远处电势为零,顺电场线方向电势降低,UA UB 0；由于把所给电场看成由正
8、点电荷形成的电场,认为从正电荷动身,顺电场线电势逐步减小到零,从而得出UA, UB均大于零；【正确解答】顺电场线方向电势降低,UA UB,由于只有一条电力线,无法看出电场线疏密,也就 无法判定场强大小； 同样无法判定当无穷远处电势为零时,a,b的电势为大于零仍为小于零；如为由正电荷形成的场,就EA EB, UA UB 0,如为由负电荷形成的场,就EA EB, 0 UAUB；【小结】只有一条电场线,可以判定各点电势高低,但无法判定场强大小及电势为否大于零；例6 将一电量为q =2 106C的点电荷从电场外一点移至电场中某点,电场力做功4-510 J ,求 A点的电势；【错解分析】错解：错误混淆了
9、电势与电势差两个概念间的区分；在电场力的功的运算式W=qU中, U系指电场中两点间的电势差而不为某点电势；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载【正确解答】-5-6解法一： 设场外一点 P电势为 Up 所以 Up =0,从P A,电场力的功 W=qUPA,所以 W=q（ Up -UA）,即4 10 =210 （0-U A） U A= 20V解法二：设 A与场外一点的电势差为U,由 W=qU,由于电场力对正电荷做正功,必由高电势移向低电势,所以UA= 20V【小结】公式 W=qU有两种用法：（ 1）当电荷由 A B时,写为 W=qUAB=qUA UB ,强调带符号用,此时 W的正.负直接
10、与电场力做正功.负功对应,如 “解法一 ”；（ 2）W, q, U三者都取肯定值运算,如 “解法二 ”,但所得 W或U得正负号需另做判定；建议初学者采纳这种方法；例7 如图 8 6所示,实线为一个电场中的电场线,虚线为一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,如电荷为从a处运动到 b处,以下判定正确选项：A电荷从 a到 b加速度减小B b处电势能大C b处电势高D电荷在 b处速度小【错解分析】错解：由图 8 7可知,由 a b,速度变小,所以,加速度变小,选A；由于检验电荷带负电,所以电荷运动方向为电势上升方向,所以b处电势高于 a点,选 C；选A的同学属于加速度与速度的关系不清；选C的同学属于功能关
11、系不清；【正确解答】 由图 8 6可知 b处的电场线比 a处的电场线密, 说明 b处的场强大于a处的场强；依据牛顿其次定律,检验电荷在b处的加速度大于在a处的加速度,A选项错；由图 8 6可知,电荷做曲线运动,必受到不等于零的合外力,即 Fe 0,且 Fe的方向应指向运动轨迹的凹向；由于检验电荷带负电,所以电场线指向为从疏到密；再利用 “电场线方向为电势降低最快的方向 ”判定 a, b处电势高低关系为 UA UB, C选项不正确；依据检验电荷的位移与所受电场力的夹角大于90,可知电场力对检验电荷做负功；功为能量变化的量度,可判定由a b电势能增加, B选项正确；又因电场力做功与路径无关,系统的
12、能量守恒,电势能增加就动能减小,即速度减小,D选项正确；【小结】懂得才能应包括对基本概念的透彻懂得.对基本规律精确把握；此题就表达高考在这方面的意图；这道小题检查了电场线的概念.牛顿其次定律. 做曲线运动物体速度与加速度的关系.电场线与等势面的关系.电场力功（重力功）与电势能（重力势能）变化的关系；能量守恒定律等基本概念和规律；要求考生懂得概念规律的准确含义.适用条件,鉴别似为而非的说法；例8 如图 8-7 所示, 两个质量均为 m的完全相同的金属球壳a与b,其壳层的厚度和质量分布匀称,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离为L,为球半径的 3倍；如使它们带上等精品学习资料精选学习资料 - -
13、 - 欢迎下载量异种电荷,使其电量的肯定值均为Q,那么, a.b两球之间的万有引力F引库仑力 F库 分别为：【错解分析】错解：（ 1）由于 a, b两带电球壳质量分布匀称,可将它们看作质量集中在球心的质点,也可看作点电荷,因此,万有引力定律和库仑定律对它们都适用,故其正确答案应选A；（ 2）依题意, a,b两球中心间的距离只有球半径的3倍,它们不能看作质点,也不能看作点电荷, 因此, 既不能用万有引力定律运算它们之间的万有引力,也不能用库仑定律运算它们之间的静电力,故其正确答案应选B；由于一些同学对万有引力定律和库仑定律的适用条件懂得不深刻,产生了上述两种典型错解, 因库仑定律只适用于可看作点
14、电荷的带电体,而此题中由于a,b两球所带异种电荷的相互吸引, 使它们各自的电荷分布不匀称,即相互靠近的一侧电荷分布比较密集,又因两球心间的距离 L只有其半径 r 的3倍,不满意 L r 的要求,故不能将两带电球壳看成点电荷, 所以不能应用库仑定律；【正确解答】万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,虽然两球心间的距离L只有其半径 r 的3倍,但由于其壳层的厚度和质量分布匀称,两球壳可看作质量集中于球心的质点；因此, 可以应用万有引力定律；综上所述, 对于 a,b两带电球壳的整体来说,满意万有引力的适用条件,不满意库仑定律的适用条件,故只有选项D正确；【小结】用数学公式表述的物理规律,有它的成立条件和适用范畴；也可以说物理公式为对应着肯定的物理模型的；应用物理公式前,肯定要看一看能不能在此条件下使用该公式；例9 如图 8 8所
