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1、一、理想模型的思想一、理想模型的思想理理想想化化方方法法是是物物理理研研究究中中经经常常用用到到的的一一种种科科学学方方法法，物物理理现现象象所所经经历历的的过过程程大大多多是是复复杂杂的的，要要仔仔细细描描述述它它们们也也是是很很困困难难的的为为此此，在在物物理理研研究究中中常常常常把把具具体体事事物物抽抽象象化化，用用理理想想化化的的物物理理模模型型来来代代替替实实际际研研究究的的对对象象，并并对对有有关关的的过过程程做做出出简简化化，以以便便从从理理论论上上去去研研究究它它在在建建立立理理想想模模型型的的过过程程中中，要要抓抓住住主主要要因因素素，忽忽略略次次要要因因素素，突突出出主主体
2、体，删删繁繁就就简简本本章章中中涉涉及及的的理理想想模模型型有有：点点电电荷荷、电电场场线线、等等势势面面、平平行行板板电电容容器器、匀匀强强电场等电场等 两两个个半半径径为为0.3 m的的金金属属球球，球球心心相相距距1.0 m放放置置，当当他他们们都都带带1.5105 C的的正正电电时时，相相互互作作用用力力大大小小为为F1，当当它它们们分分别别带带1.5105 C和和1.5105 C的的电电荷荷量量时时，相相互互作作用用力力大大小小为为F2，则，则()AF1F2BF1F2CF1F2 D无法判断无法判断解解析析：此此题题常常犯犯的的错错误误是是直直接接用用库库仑仑定定律律计计算算两两电电荷
3、荷间间的的作作用用力力大大小小，误误选选A.但但考考虑虑到到两两个个球球的的半半径径为为0.3 m，球球心心相相距距1.0 m，球球的的大大小小以以及及电电荷荷分分布布对对两两球球的的作作用用力力的的影影响响并并不不能能忽忽略略，也也就就是是说说，两两电电荷荷在在这这里里并并不不能能看看成成点点电电荷荷模模型型实实际际上上，由由于于同同种种电电荷荷的的排排斥斥作作用用和和异异种种电电荷荷的的吸吸引引作作用用，都都带带正正电电荷荷时时电电荷荷之之间间的的平平均均距距离离相相距距较较远远，都都带带异异种种电电荷荷时时电电荷荷之之间间的的平平均均距距离离相相比比较较小小，所所以以带带异异种种电电荷荷
4、时时作作用用力力较较大大，故故正正确答案为确答案为B.答案：答案：B 二、控制变量法二、控制变量法自然界发生的各种物理现象往往是错综复杂的，并且被研自然界发生的各种物理现象往往是错综复杂的，并且被研究对象往往不是孤立的，总是处于与其他事物和现象的相互联究对象往往不是孤立的，总是处于与其他事物和现象的相互联系之中，因此影响研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，系之中，因此影响研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的要想精确地把握研究而是多种因素相互交错、共同起作用的要想精确地把握研究对象的各种特征，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件对象的各种特征，弄清事物
5、变化的原因和规律，单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的，还必须对研究对象施加人下整体观察研究对象是远远不够的，还必须对研究对象施加人为的控制，造成特定的便于观察的条件，这就是控制变量的方为的控制，造成特定的便于观察的条件，这就是控制变量的方法法 如在如在“探究影响库仑力的因素探究影响库仑力的因素”的实验中，我们就是先控的实验中，我们就是先控制电荷量不变，研究库仑力与点电荷距离的关系，然后再控制制电荷量不变，研究库仑力与点电荷距离的关系，然后再控制距离不变，研究库仑力与电荷量的关系在距离不变，研究库仑力与电荷量的关系在“探究影响平行板探究影响平行板电容器电容的决定因素电容器电容的决定因素”
6、的实验中，我们就是在电荷量、极板的实验中，我们就是在电荷量、极板距离距离d、两极板正对面积、两极板正对面积S三个变量中，任意控制两个不变，再三个变量中，任意控制两个不变，再研究电容与第三个变量之间关系的研究电容与第三个变量之间关系的【特别提醒特别提醒】比值定义只是定义物理量的一种方法，所比值定义只是定义物理量的一种方法，所定义的物理量只与两者比值有关，与单个物理量的大小无关定义的物理量只与两者比值有关，与单个物理量的大小无关1电场强度的三个公式电场强度的三个公式2.电电场场强强度度的的叠叠加加：电电场场强强度度是是矢矢量量，其其方方向向规规定定为为正正电电荷荷受受到到静静电电力力的的方方向向如
7、如果果空空间间几几个个电电场场叠叠加加，则则空空间间某某点点的的电电场场强强度度为为各各电电场场在在该该点点电电场场强强度度的的矢矢量量和和，应应据据矢矢量量合合成成法法则则平平行行四四边边形形定定则则合合成成；当当各各场场强强方方向向在在同同一一直直线线上上时时，选选定正方向后作代数运算合成定正方向后作代数运算合成3电场的形象描绘电场的形象描绘电场线：由电场线的电场线：由电场线的“疏疏”和和“密密”可知道电场的可知道电场的“强强”和和“弱弱”，由该点的切线方向可知道电，由该点的切线方向可知道电场强度的方向，并进一步推知电荷的受力情况和运动情况场强度的方向，并进一步推知电荷的受力情况和运动情况
8、 如右图所示，两等量异号的点电荷相距为如右图所示，两等量异号的点电荷相距为2a.M与两点电与两点电荷共线，荷共线，N位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到M和和N的距离都为的距离都为L，且，且La.略去略去(a/L)n(n2)项的贡献，则两点项的贡献，则两点电荷的合电场在电荷的合电场在M和和N点的强度点的强度()A大小之比为大小之比为2，方向相反，方向相反B大小之比为大小之比为1，方向相反，方向相反C大小均与大小均与a成正比，方向相反成正比，方向相反D大小均与大小均与L的平方成反比，方向相互垂直的平方成反比，方向相互垂直答案：答案：AC1同
9、同号号电电荷荷相相互互排排斥斥，异异号号电电荷荷相相互互吸吸引引库库仑仑力力实实质质上上就就是是电电场场力力，与与重重力力、弹弹力力一一样样，它它也也是是一一种种基基本本力力注注意意力力学规律的应用及受力分析学规律的应用及受力分析2明明确确带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的平平衡衡问问题题，实实际际上上属属于于力力学学平平衡问题，其中仅多了一个电场力而已衡问题，其中仅多了一个电场力而已3求解这类问题时，需应用有关力的平衡知识，在正确的求解这类问题时，需应用有关力的平衡知识，在正确的受力分析的基础上，运用平行四边形定则、三角形定则或建立受力分析的基础上，运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面
10、直角坐标系，应用共点力作用下物体的平衡条件、灵活方平面直角坐标系，应用共点力作用下物体的平衡条件、灵活方法法(如合成分解法，矢量图示法，相似三角形法、整体法等如合成分解法，矢量图示法，相似三角形法、整体法等)去解去解决决 注注意意：(1)受受力力分分析析时时只只分分析析性性质质力力，不不分分析析效效果果力力；只只分分析外力，不分析内力析外力，不分析内力(2)平衡条件的灵活应用平衡条件的灵活应用如右图所示，两根细线挂着两个质量相同的小球如右图所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A、B，上、下两根细线的拉力分别为，上、下两根细线的拉力分别为FA、FB.现使两球带同种电荷，现使两球带同种电荷，此时上
11、、下细线受拉力分别为此时上、下细线受拉力分别为FA，FB，则，则() AFAFA，FBFB BFAFA，FBFBCFAFA，FBFB DFAFA，FBFB解解析析：选选A、B整整体体为为研研究究对对象象，则则FA2mg，两两球球带带电电后后FAFA2mg；再再选选B为为研研究究对对象象，带带电电前前FBmBg，带带电电后后FBmBgF斥斥FB，故选项，故选项B正确正确答案：答案：B1电场强度、电势、电势差、电势能的比较电场强度、电势、电势差、电势能的比较名称名称比较点比较点电场强度电场强度电势电势电势差电势差电势能电势能矢标性矢标性矢量：方向矢量：方向为放在电场为放在电场中的正电荷中的正电荷的
12、受力方向的受力方向标量，有正负，标量，有正负，正负只表示大正负只表示大小小标量，有正负，标量，有正负，正负只表示正负只表示A、B两点电势两点电势的高低的高低标量，有正标量，有正负，正负表负，正负表示电势能大示电势能大小小决定因素决定因素场强由电场场强由电场本身决定，本身决定，与试探电荷与试探电荷无关无关电势由电场本电势由电场本身决定，与试身决定，与试探电荷无关，探电荷无关，其大小与参考其大小与参考点的选取有关，点的选取有关，有相对性有相对性由电场本身和由电场本身和两点间差异决两点间差异决定，与试探电定，与试探电荷无关，与参荷无关，与参考点选取无关考点选取无关由电荷量和由电荷量和该点电势二该点电
13、势二者决定，与者决定，与参考点选取参考点选取有关有关联系联系匀强电场中匀强电场中UABEd(d为为A、B间沿场强方向上的距离间沿场强方向上的距离)；电势沿着场强方向降低最快；电势沿着场强方向降低最快；UABAB；WABEpAEpBqAqBqUAB2.电势高低、电势能大小的判断思路电势高低、电势能大小的判断思路(1)由电场力做功判断由电场力做功判断(2)由电场线的方向判断由电场线的方向判断(3)利用结论判断：由利用结论判断：由Epq知，正电荷在电势高处电势能知，正电荷在电势高处电势能较大，而负电荷在电势低处电势能较大较大，而负电荷在电势低处电势能较大3由粒子的运动轨迹判断各物理量的变化由粒子的运
14、动轨迹判断各物理量的变化 静电力方向：指向轨迹弯曲的一侧，沿电场线切线方向或静电力方向：指向轨迹弯曲的一侧，沿电场线切线方向或垂直于等势面垂直于等势面如下图，一带负电粒子以某速度进入水平向右的如下图，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹M和和N是轨迹上的两点，其中是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点不计重力，下列表点在轨迹的最右点不计重力，下列表述正确的是述正确的是()A粒子在粒子在M点的速率最大点的速率最大B粒子所受电场力沿电场方向粒子所受电场力沿电场方向C粒子在电场中的加速度不变粒子在电场中的加
15、速度不变D粒子在电场中的电势能始终在增加粒子在电场中的电势能始终在增加解解析析：粒粒子子接接近近M点点过过程程中中电电场场力力做做负负功功，离离开开M点点的的过过程程中中电电场场力力做做正正功功，所所以以在在M点点粒粒子子的的速速率率应应该该最最小小，A、B错错误误，粒粒子子在在匀匀强强电电场场中中运运动动，所所受受电电场场力力不不变变，加加速速度度不不变变C正正确确，因因为为动动能能先先减减小小后后增增加加，所所以以电电势势能能先先增增加加后后减减小小，D错错误误答案：答案：C 带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究
16、的方法与质点动力学相同，同样遵循运动的合力学问题，研究的方法与质点动力学相同，同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能关系等力学规律研究时，主要可以按以下两条线索展开能关系等力学规律研究时，主要可以按以下两条线索展开 1力和运动的关系力和运动的关系牛顿第二定律牛顿第二定律根根据据带带电电粒粒子子受受到到的的电电场场力力，用用牛牛顿顿第第二二定定律律找找出出加加速速度度，结结合合运运动动学学公公式式确确定定带带电电粒粒子子的的速速度度、位位移移等等这这条条线线索索通通常常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况适用于
17、恒力作用下做匀变速运动的情况2功和能的关系功和能的关系动能定理及能量守恒定律动能定理及能量守恒定律带带电电的的物物体体在在电电场场中中具具有有一一定定的的电电势势能能，同同时时还还可可能能具具有有动动能能和和重重力力势势能能等等机机械械能能，用用能能量量观观点点处处理理问问题题是是一一种种简简捷捷的的方法，处理有关能量的问题要注意以下几点：方法，处理有关能量的问题要注意以下几点：(1)只要外力做功不为零，物体的动能就要改变只要外力做功不为零，物体的动能就要改变(动能定理动能定理)(2)重重力力只只要要做做功功，物物体体的的重重力力势势能能就就要要改改变变，且且重重力力做做的的功功等等于于重重力
18、力势势能能的的减减少少量量，WGEp1Ep2.如如果果只只有有重重力力做做功功，物体动能和重力势能之和不变物体动能和重力势能之和不变(机械能守恒机械能守恒)(3)静静电电力力只只要要做做功功，物物体体的的电电势势能能就就要要改改变变，且且静静电电力力的的功功等等于于电电势势能能的的减减少少量量，W电电Ep1Ep2.如如果果只只有有静静电电力力做做功功，物物体体的的动动能能和和电电势势能能之之间间相相互互转转化化，总总量量不不变变(类类似似机机械械能能守守恒恒)(4)如果除了重力和静电力之外，无其他力做功，则物体的如果除了重力和静电力之外，无其他力做功，则物体的动能、重力势能和电势能三者之和不变
19、动能、重力势能和电势能三者之和不变 如下图所示为示波器的部分构造真空室中电极如下图所示为示波器的部分构造真空室中电极K连续不断地发射电子连续不断地发射电子(初速度不计初速度不计)，经过电压为，经过电压为U0的加速电场后，的加速电场后，由小孔由小孔c沿水平金属板沿水平金属板A、B间的中心轴线射入两板间板长为间的中心轴线射入两板间板长为l，两板相距为，两板相距为d，电子穿过两板后，打在荧光屏上，屏到两板边，电子穿过两板后，打在荧光屏上，屏到两板边缘的距离为缘的距离为L，A、B间不加电压时，电子打在荧光屏的中点间不加电压时，电子打在荧光屏的中点O，屏上屏上a、b两点到两点到O点的距离均为，若在点的距
20、离均为，若在A、B两板间加上变化的两板间加上变化的电压，在每个电子通过极板的极短时间内，电场可视为恒定的电压，在每个电子通过极板的极短时间内，电场可视为恒定的现要求现要求t0时，进入两板间的电子打在屏上的时，进入两板间的电子打在屏上的a点，然后在时点，然后在时间间T内亮点匀速上移到内亮点匀速上移到b点，在屏上形成一条竖直亮线，亮点到点，在屏上形成一条竖直亮线，亮点到b点后又立即跳回到点后又立即跳回到a点，以后不断重复这一过程设电子的电荷点，以后不断重复这一过程设电子的电荷量为量为e，质量为，质量为m.(1)求出求出A、B间所加电压的最大值；间所加电压的最大值；(2)写出加在写出加在A、B两板间
21、电压两板间电压U与时间与时间t(0tT)的关系式；的关系式；一、分析电容器的动态分析及电势能的变化乱套公式一、分析电容器的动态分析及电势能的变化乱套公式如下图所示，如下图所示，A、B两块平行带电金属板，两块平行带电金属板，A板带板带负电，负电，B板带正电，并与大地相连接，板带正电，并与大地相连接，P为两板间一点若将一为两板间一点若将一块玻璃板插入块玻璃板插入A、B两板间，则两板间，则P点电势将怎样变化点电势将怎样变化 【错因分析错因分析】B板接地后，电势板接地后，电势B0，当，当U减小时应接减小时应接近零近零二、电偏转公式应用时生搬硬套二、电偏转公式应用时生搬硬套A使粒子的电荷量减半使粒子的电
22、荷量减半B使两极板间的电压减半使两极板间的电压减半C使两极板间的间距加倍使两极板间的间距加倍D使两极板的间距增为原来的使两极板的间距增为原来的4倍倍 【错因分析错因分析】对公式中的各符号分析不规范，有的变化对公式中的各符号分析不规范，有的变化没有考虑没有考虑三、审不出题中隐含的条件及讨论点三、审不出题中隐含的条件及讨论点 如图所示，一光滑绝缘斜槽放在方向竖直向下、电场如图所示，一光滑绝缘斜槽放在方向竖直向下、电场强度为强度为E的匀强电场中，从斜槽顶端的匀强电场中，从斜槽顶端A沿斜槽向下释放一初速度沿斜槽向下释放一初速度为为v0的带负电的小球，小球质量为的带负电的小球，小球质量为m，带电荷量为，
23、带电荷量为q，斜槽底端，斜槽底端B与与A点的竖直距离为点的竖直距离为h.则关于小球的情况，下列说法中正确的是则关于小球的情况，下列说法中正确的是()【错解错解】向下运动重力做功大于电场力做负功，向下运动重力做功大于电场力做负功，A错，错，B对，对，C错，错，D对，选对，选B、D.【错因分析错因分析】对题目选项中对题目选项中“沿斜槽沿斜槽”没考虑没考虑【正确解析正确解析】B、C不仔细看题目选项，只凭感觉的话不仔细看题目选项，只凭感觉的话AB中会错选中会错选A项，但要注意到项，但要注意到“沿斜槽运动沿斜槽运动”的话，很容易得的话，很容易得出若出若qEmg，小球会直接就由斜槽上，小球会直接就由斜槽上“飘飘”起了，不再起了，不再“沿斜沿斜槽槽”，故，故B对若对若mgqE会匀速直线运动，若会匀速直线运动，若mgqE则加速下则加速下滑，故滑，故C对对 练规范、练技能、练速度单元综合评估单元综合评估
