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1、物 理选修选修3-1 人教版人教版第一章静电场静电场章章 末末 小小 结结1 1知知识识结结构构2 2规规律律方方法法3 3触触及及高高考考知知 识识 结结 构构静静电场 静静电场 静静电场 静静电场 规规 律律 方方 法法一、电场的力的性质的描述一、电场的力的性质的描述1对库仑定律的三点提醒对库仑定律的三点提醒(1)库库仑仑定定律律仅仅适适用用于于真真空空中中两两个个静静止止点点电电荷荷间间静静电电力力的的计计算算，空空气气中中也也可可近似适用。近似适用。(2)计计算算点点电电荷荷间间的的静静电电力力时时，不不必必将将表表示示电电荷荷q1、q2的的带带电电性性质质的的正正、负负号代入公式中。
2、号代入公式中。(3)库库仑仑力力的的方方向向由由两两点点电电荷荷的的电电性性决决定定，可可按按照照同同种种电电荷荷相相互互排排斥斥，异异种种电荷相互吸引来确定。电荷相互吸引来确定。2对电场和电场线的理解对电场和电场线的理解(1)电场是客观存在的物质，电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线。电场是客观存在的物质，电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线。(2)电电场场中中某某点点的的电电场场强强度度E的的大大小小和和方方向向是是唯唯一一的的，其其大大小小只只由由电电场场本本身身的特性决定，故不能认为的特性决定，故不能认为E与与F成正比、与成正比、与q成反比。成反比。(3)电电场场线线不不是是电
3、电荷荷的的运运动动轨轨迹迹，根根据据电电场场线线的的方方向向能能确确定定电电荷荷的的受受力力方方向向和加速度方向，不能确定电荷的速度方向和运动轨迹。和加速度方向，不能确定电荷的速度方向和运动轨迹。(4)只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况。只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况。3场强的叠加场强的叠加多多个个电电场场在在空空间间某某点点产产生生的的合合场场强强，等等于于每每个个电电场场单单独独存存在在时时在在该该点点产产生生的的场场强强的的矢矢量量和和，这这就就是是场场强强叠叠加加原原理理。由由于于电电场场强强度度是是矢矢量量，求求合合场场强强需需用用平行四边形定则。平行四边形定则。
4、B 点评：明确点评：明确“b点处的场强为零点处的场强为零”的准确含义是解题的关键。的准确含义是解题的关键。二、电场的能的性质的描述二、电场的能的性质的描述1电势的高低和电势能大小、正负的判定方法电势的高低和电势能大小、正负的判定方法(1)根据场源电荷判断根据场源电荷判断离离场场源源正正电电荷荷越越近近，电电势势越越高高，正正检检验验电电荷荷的的电电势势能能(为为正正值值)越越大大，负负检检验验电荷的电势能电荷的电势能(为负值为负值)越小。越小。离离场场源源负负电电荷荷越越近近，电电势势越越低低，正正检检验验电电荷荷的的电电势势能能(为为负负值值)越越小小，负负检检验验电荷的电势能电荷的电势能(
5、为正值为正值)越大。越大。 (2)根据电场线判断根据电场线判断顺顺着着电电场场线线的的方方向向，电电势势逐逐渐渐降降低低，检检验验正正电电荷荷(或或负负电电荷荷)的的电电势势能能逐逐渐渐减减小小(增加增加)。逆逆着着电电场场线线的的方方向向，电电势势逐逐渐渐升升高高，检检验验正正电电荷荷(或或负负电电荷荷)的的电电势势能能逐逐渐渐增增加加(减小减小)。(3)根据电场力做功判定根据电场力做功判定电电场场力力对对正正电电荷荷做做正正功功时时，正正电电荷荷由由高高电电势势(电电势势能能大大)的的点点移移向向低低电电势势(电电势能小势能小)的点。的点。电电场场力力对对负负电电荷荷做做正正功功时时，负负
6、电电荷荷由由低低电电势势(电电势势能能大大)的的点点移移向向高高电电势势(电电势能小势能小)的点。的点。2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 特特别别提提醒醒 场场强强为为零零的的点点，电电势势、电电势势能能不不一一定定为为零零；电电势势为为零零的的点点，场场强强不不一一定定为为零零，电电势势能能一一定定为为零零；电电势势能能为为零零的的点点，场场强强不不一一定定为为零零，电电势势一一定定为零。为零。AB 解解析析：由由运运动动的的速速度度时时间间图图象象可可看看出出，带带正正电电的的粒粒子子的的加加速速度度在在A点点时时较较大大，由由牛牛顿顿第第二二定定
7、律律得得知知在在A点点的的电电场场力力大大，故故A点点的的电电场场强强度度一一定定大大于于B点点的的电电场场强强度度，故故A正正确确；由由A到到B的的过过程程中中，速速度度变变大大，说说明明是是电电场场力力做做正正功功，电电势势能能转转化化为为动动能能，由由功功能能关关系系可可知知，此此过过程程中中电电势势能能减减少少，正正电电荷荷在在A点点时时电电势势能能大大于于在在B点点时时的的电电势势能能，故故B正正确确。从从C到到D，粒粒子子速速度度一一直直不不变变，故故电电场场力力做做功功为为零零，可可知知CD间间各各点点电电场场强强度度为为零零，但但电电势势不不一一定定为为零零，故故C错错误误；A
8、、C两两点点的的速速度度相相等等，故故粒粒子子的的动动能能相相同同，因因此此从从A到到B和和从从B到到C电电场场力力做做功功的的绝绝对对值值相同，相同，AB两点间的电势差等于两点间的电势差等于CB两点间的电势差，故两点间的电势差，故D错误。错误。三、用动力学观点解决带电体在电场中的运动三、用动力学观点解决带电体在电场中的运动1带带电电的的物物体体在在电电场场中中受受到到电电场场力力作作用用，还还可可能能受受到到其其他他力力的的作作用用，如如重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力等等，在在诸诸多多力力的的作作用用下下物物体体可可能能处处于于平平衡衡状状态态，静静止止或或做做匀匀速直线运动；物体也可能所
9、受合力不为零，做匀变速运动或变加速运动。速直线运动；物体也可能所受合力不为零，做匀变速运动或变加速运动。2处处理理这这类类问问题题，就就像像处处理理力力学学问问题题一一样样，首首先先对对物物体体进进行行受受力力分分析析(包包括括电电场场力力)，再再明明确确其其运运动动状状态态，最最后后根根据据所所受受的的合合力力和和所所处处的的状状态态选选择择相相应应的的规律解题。规律解题。3相相关关规规律律：力力的的平平衡衡条条件件，即即F合合0或或Fx0，Fy0。牛牛顿顿第第二二定定律律F合合ma或或Fxmax，Fymay，运运动动学学公公式式，如如匀匀变变速速直直线线运运动动速速度度公公式式、位位移移公
10、公式等，平抛运动知识、圆周运动知识等。式等，平抛运动知识、圆周运动知识等。点点评评：由由粒粒子子的的受受力力情情况况，准准确确判判断断出出粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹及及临临界界条条件件，是是解解决此类问题的突破口。决此类问题的突破口。四、用能量观点解决带电体在电场中的运动四、用能量观点解决带电体在电场中的运动1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，用用能能量量的的观观点点处处理理问问题题是是一一种种简简便便的的方方法法。处处理理这这类类问问题题，首首先先要要进进行行受受力力分分析析以以及及各各力力做
11、做功功的的情情况况分分析析，再再根根据据做做功功情情况况选选择择合合适适的的规规律律列列式式求求解解。常用的规律有动能定理和能量守恒定律。常用的规律有动能定理和能量守恒定律。2常见的几种功能关系常见的几种功能关系(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)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，且且静静电电力力做做的的功功等等于于电电势势能能的的减减少少量量。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(类似机械能守恒定律类似
12、机械能守恒定律)。(3)如如果果除除了了重重力力和和静静电电力力之之外外，无无其其他他力力做做功功，则则物物体体的的动动能能、重重力力势势能能和电势能三者之和不变。和电势能三者之和不变。(3)解法一：整个过程中产生的热量等于克服摩擦力所做的功，解法一：整个过程中产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即即QmgsABqEh代入数据解得代入数据解得Q7.67J解法二：整个过程中电势能的减少量转化为重力势能和内能，解法二：整个过程中电势能的减少量转化为重力势能和内能，即即QqE(sABR)mg(Rh)代入数据解得代入数据解得Q7.67J。触触 及及 高高 考考1本本章章知知识识是是高高考考的的热热点点，
13、考考查查频频率率较较高高的的是是电电场场力力做做功功与与电电势势能能的的变变化化，带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的运运动动等等知知识识点点，尤尤其其是是与与力力学学知知识识的的结结合合构构成成力力电电综综合合题题，能力要求较高，以计算题形式出现。能力要求较高，以计算题形式出现。2对对库库仑仑定定律律、电电场场强强度度、电电场场线线、电电势势、电电势势能能、等等势势面面、平平行行板板电电容容器等的考查，通常以选择题形式出现，对概念理解要求较高。器等的考查，通常以选择题形式出现，对概念理解要求较高。3本本章章知知识识与与生生产产技技术术、生生活活实实际际、科科学学研研究究联联系系密密切切，如如
14、静静电电屏屏蔽蔽、尖尖端端放放电电、示示波波器器原原理理、静静电电分分选选器器、直直线线加加速速器器等等都都可可以以成成为为新新情情景景命命题题素素材材，要密切关注。要密切关注。一、考题探析一、考题探析 AB 1(2018北北京京卷卷，19)研研究究与与平平行行板板电电容容器器电电容容有有关关因因素素的的实实验验装装置置如如图图所所示。下列说法正确的是示。下列说法正确的是()A实验前，只用带电玻璃棒与电容器实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电板接触，能使电容器带电B实验中，只将电容器实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小板向上平移，静电计指针的张角变小C实验中，
15、只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大二、临场练兵二、临场练兵 A 2(2018天天津津卷卷，3)如如图图所所示示，实实线线表表示示某某电电场场的的电电场场线线(方方向向未未标标出出)，虚虚线线是是一一带带负负电电的的粒粒子子只只在在电电场场力力作作用用下下的的运运动动轨轨迹迹，设设M点点和和N点点的的电电势势分分别别为为M、N，粒粒子子在在M和和N时时加加速速度度大大小小分分别别为为aM、aN，速速度度大大小小
16、分分别别为为vM、vN，电势能分别为电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是。下列判断正确的是()AvMvN，aMaNBvMvN，MNCMN，EpMEpNDaMaN，EpMEpND 解解析析：因因为为N点点的的电电场场线线密密，所所以以场场强强大大，受受到到的的电电场场力力大大，加加速速度度大大，即即aMN。又又由由Epq知知，带带负负电电粒粒子子在在电电势势越越低低的的位位置置，具具有有的的电电势势能能越越大大，即即EpMvN。若若带带负负电电粒粒子子由由N向向M运运动动过过程程中中电电场场力力做做正正功功，则则动动能能增增大大，也也可可得得vMvN，故选故选D。D 4(多多选选)(20
17、18全全国国卷卷，21)如如图图，一一平平行行板板电电容容器器连连接接在在直直流流电电源源上上，电电容容器器的的极极板板水水平平；两两微微粒粒a、b所所带带电电荷荷量量大大小小相相等等、符符号号相相反反，使使它它们们分分别别静静止止于于电电容容器器的的上上、下下极极板板附附近近，与与极极板板距距离离相相等等。现现同同时时释释放放a、b，它它们们由由静静止止开开始始运运动动。在在随随后后的的某某时时刻刻t，a、b经经过过电电容容器器两两极极板板间间下下半半区区域域的的同同一一水水平面。平面。a、b间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是()Aa的质量比
18、的质量比b的大的大B在在t时刻，时刻，a的动能比的动能比b的大的大C在在t时刻，时刻，a和和b的电势能相等的电势能相等D在在t时刻，时刻，a和和b的动量大小相等的动量大小相等BD BD 6(2018北京卷，北京卷，24(1)静电场可以用电场线和等势面形象描述。静电场可以用电场线和等势面形象描述。a请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；的场强表达式；b点点电电荷荷的的电电场场线线和和等等势势面面分分布布如如图图所所示示，等等势势面面S1、S2到到点点电电荷荷的的距距离离分分别别为为r1、r2。我我们们知知道道，电电场场线线的的疏疏密密反反映映了了空空间间区区域域电电场场强强度度的的大大小小，请请计计算算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2。
