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第九章电场高考考纲·展示考纲下载54.两种电荷．电荷守恒(Ⅰ)55.真空中的库仑定律．电荷量(Ⅱ)56.电场．电场强度．电场线．点电荷的场强．匀强电场．电场强度的叠加(Ⅱ)57.电势能．电势差．电势．等势面(Ⅱ)58.匀强电场中电势差跟电场强度的关系(Ⅱ)59.静电屏蔽(Ⅰ)60.带电粒子在匀强电场中的运动(Ⅱ)61.示波管．示波器及其应用(Ⅰ)62.电容器的电容(Ⅱ)63.平行板电容器的电容．常用的电容器(Ⅰ)122.实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线说明：带电粒子在匀强电场中运动的计算，只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况命题规律1.本专题的核心内容是电场、电场强度、电势差、电势、电场线、等势面、库仑定律、电荷守恒定律，单独考查多为选择题.2006出现过计算题，2007年有六套卷出现本专题内容，其中五套试卷是选择题．库仑力可能与能量守恒、物体平衡、牛顿运动定律相结合，以计算题或填空题的形式出现，例如2007年江苏单科出现计算题(15分),2008年广东单科第19题(16分)也是计算题，既考查学生认知能力，又考查学生计算能力．命题规律2.电容器因与诸多电学概念联系，一直是考查热点，考题多在电容器的决定式及电容器的动态分析上选材，一般出现在选择题中．带电粒子的加速与偏转往往拓展成带电质点(小球或物块)在电场中的加速与偏转．这类题可以包含一切力学规律，应是高考的热点．电场问题可与生产技术、生活实际、科学研究等相结合(如静电屏蔽、尖端放电、电容式传感器、示波器工作原理、静电分选、静电除尘、直线加速器等)，如2007年重庆理综又再现飞行时间、质谱仪，2007年天津理综第25题出现离子推进器，2008年重庆理综21题考查了电容式传感器的探究与创新．这类题具有复杂过程，对考生建模能力和分析推理能力有较高要求，在2010年备考复习中应注意此类问题，这也是高考命题的趋势．3.从能力上看：考查学生的抽象思维能力．预测2011年高考对电场考查的重点可能是对电场的描述或带电粒子在电场中的运动，可能是选择题、实验题或综合计算题.专题一库仑定律电场强度知识自主·梳理一、电荷守恒定律1．内容：电荷既不能创造，也不能消失，只能从一个物体，或从物体的一部分，在转移的过程中，电荷的．2．物体的带电(1)三种起电方式①②③(2)三种起电方式虽然不同，但本质相同，都是电荷的．(3)两完全相同的带电球接触，若带同种电荷，总电荷量平分，若带异种电荷，先再．转移到另一物体到转移另一部分总量不变摩擦起电接触起电感应起电转移中和平分♦重点辨析(1)用库仑定律计算时，Q1、Q2只取绝对值．(2)从数学角度分析，当r→0时，F→∞，但从物理学的角度分析，这一结论是错误的，因为r→0时，两带电体已不能再视为点电荷了．三、电场、电场强度1．电场：电荷之间的相互作用是通过发生的．电场2．电场强度电场强度的定义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定义式公式：，单位：，或V/m物理意义是描述电场的的物理量.电荷量电场力N/C力的性质三个性质矢量性电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量，规定方向为该点场强的方向．惟一性电场中某一点的电场强度E是惟一的，它的大小和方向决定于形成电场的电荷(源电荷)及空间位置，与放入该点的电荷q．叠加性在同一空间，如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的和.正电荷所受电场力无关矢量四、电场线1．几种典型电场的电场线(见下图)2．性质特点(1)起点、终点：电场线起于(或无穷远处)，止于(或无穷远处)．(2)不、不中断、不．(3)切线方向：即该点的方向．(4)疏密程度：反映电场的．(5)与电势关系：沿着电场线的方向电势越来越．(6)与等势面关系：电场线与等势面，且由指向．正电荷负电荷相交闭合场强强弱低垂直高电势低电势(7)电场线客观存在的，也电荷运动的轨迹(填“是”或“不是”)．♦重点辨析当同时满足以下三个条件，运动轨迹和电场线就会重合．(1)电场线是直线；(2)电荷初速度为零，或不为零但速度方向和电场线平行；(3)电荷仅受电场力作用或受其他力，但其他力方向和电场线平行．不是不是方法规律·归纳一、电场强度的理解1．电场强度的三个公式定义式决定式关系式表达式E＝F/qE＝kQ/r2E＝U/d适用范围任何电场真空中的点电荷匀强电场说明E的大小及方向与检验电荷的电荷量及存在与否无关Q：场源电荷的电荷量r：研究点到场源电荷的距离，用于均匀带电球体(或球壳)时，r是球心到研究点的距离，Q是整个球体的带电量U：电场中两点的电势差d：两点沿电场方向的距离2．等量同种、异种点电荷场强的对照等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图中点O处场强大小连线上最小0中垂线上最大0两线上场强情况连线上以O点左右对称等大同向远离O逐渐增大以O点左右对称等大反向远离O逐渐增大中垂线上以O点上下对称等大同向远离O逐渐减小以O点上下对称等大反向远离O先增大后减小3.电场叠加遵从矢量运算法则，考查某点的场强情况，应全面把握场源电荷的分布，再按照矢量合成具体确定．♦特别提醒电场强度是静电学中重要的物理量，也是高考考查重点，三个公式有不同的意义及适用范围，应用时多加注意.二、注意区别电荷量、元电荷、点电荷电荷量是物体带电的多少，它只能是元电荷的整数倍；元电荷是电荷量为1.60×10－19C的电荷，既不是电子也不是质子，它是带电量最小的电荷，电子和质子的电荷量就是一个元电荷；点电荷是本身线度远小于研究范围的空间尺度的一种带电体，是一种理想化的物理模型．三、库仑定律与万有引力定律的对照理解库仑定律和万有引力定律在形式上都满足平方反比规律，尽管目前仍未搞清二者间究竟有没有联系，但两个定律、两种力之间毕竟实实在在地存在着众多的相似之处．通过两者对照类比，会更有助于我们理解.库仑定律万有引力定律研究对象两点电荷间的静电力两质点间相互吸引的力表达式适用条件真空中的点电荷任意两质点之间对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能用球心距代替r.对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距．比例系数k为静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2G为万有引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2♦特别提醒(1)两个质点间的万有引力只能是引力，两个电荷间的静电力可以是引力或斥力.(2)带电导体球，带同种电荷时，因同性相斥，电荷会远离，事实r变大，力F变小，即FkQ1Q2r2；带异种电荷时，电荷会靠近，事实r变小，力F变大，即FkQ1Q2r2.带电体的力、电综合问题1．解答思路2．运动反映受力情况(1)物体静止(保持)：F合＝0.(2)做直线运动①匀速直线运动：F合＝0.②变速直线运动：F合≠0，且F合定沿直线方向．做曲线运动：F合≠0，且F合总指向曲线凹的一侧．(3)加速运动：F合与v夹角α，0°≤α90°.减速运动：90°α≤180°(4)匀变速运动：F合＝恒量．3．三点电荷平衡问题如右图，在一条直线上的A、B、C三点，自由放置点电荷QA、QB、QC，每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是：(1)正、负电荷必须相互间隔(两同夹异)．(2)QAQB，QCQB(两大夹小)．(3)若QCQA，则QB靠近QA(近小远大)．解决方法是根据三点合力(场强)均为零，列方程求解：♦特别提醒对于物体受电场力的运动和平衡问题，在分析受力时要同时分析电场力，同样遵守牛顿定律及功能关系等.请在掌握的“规律方法”后打“√”1．物体带电的实质是电荷的得失或转移，且电荷的总量保持不变()2．库仑定律适用于真空中两点电荷间或者是可视为点电荷的带电体之间()3．电场强度是描绘电场的一种形式，它具有矢量性、唯一性和叠加性，与场源电荷有关，与试探电荷无关()4．电场强度的三个表达式：E＝、E＝k、E＝，适用范围各不相同()5．电场线是描绘电场的另一种形式，它可帮助我们形象、粗略地分析电场的性质()6．电场中对于基本粒子(电子、质子、原子核、离子等)一般不考虑重力，而对质量较大的带电体，如小球、液滴、尘埃等一般都要考虑重力()请在走过的“思维误区”后打“！”1．常认为电荷的“中和”是电荷消失了；在分析电场问题时也常忽视电荷的电性影响()2．易认为电荷间距r→0时，库仑力F→∞()3．常混淆元电荷电荷量“e”和电子符号“e”()4．常忽视场强的方向，只重视其大小的分析()5．常将电场线当成带电粒子的运动轨迹()6．在求解力电综合问题时，对是否需考虑带电体的重力缺乏思考()真题典例·探究题型1电荷守恒定律的应用【例1】两个半径相同的金属小球，电荷量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的()A.47B.37C.97D.167(2)由于两球的电性未知，接触后再分开，它们的电荷量将有何变化？答由电荷守恒定律，即电荷不会创生也不会消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，电荷的总量保持不变．两电性相同的球，接触后平分电荷，两电性不同的球接触后电荷先中和再平分，故相互作用力的计算可分两种情况：两球电性相同时，相互接触时两球电荷量平均分布，每球电荷量为4q，所以，放回原处后的相互作用力为F1＝k4q×4qr2＝k16q2r2，所以F1F＝167.两球电性不同时，相互接触时电荷先中和再平分，每球电荷量为3q，放回原处后的相互作用力为F2＝k3q×3qr2＝k9q2r2，所以F2F＝97.【答案】CD【方法归纳】接触起电时，两个物体最终的电荷的分配很复杂，大多靠实验才能确定．中学阶段一般仅讨论两个外形完全相同的导体球相互接触后的电荷量分配情况．(1)若带电导体球和不带电导体球接触，则电荷平分；(2)若两个带电导体球为同种电荷，则总电荷平分；(3)若两个带电导体球为异种电荷，则先中和再平分．【备选例题1】如图所示，半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相等的电荷，相隔一定的距离，两球之间的相互吸引力大小为F，今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两个球接触后移开，这时A、B两个球之间的相互作用力大小是()A.18FB.14FC.38FD.34F【解析】由于A、B间有吸引力，则A、B带异种电荷．设电荷量都为Q，则两球之间的相互吸引力为：F＝kQ1Q2r2，即F＝kQ2r2.当C球与A球接触后，A、C两球的电荷量为：q1＝Q2.当C球再与B球接触后，B、C两球的电荷量为：q2＝Q－Q22＝Q4.所以此时A、B两球之间的相互作用力的大小为F′＝kQ2·Q4r2＝kQ28r2＝F8，故A正确．【答案】A题型2带电体的平衡问题【例2】如图所示用三根长度相同的绝缘细线将三个带电小球连接后悬挂在空中．三个带电小球质量相等，A球带正电．平衡时三根绝缘细线都是伸直的，但拉力都为零．(1)指出B球和C球分别带何种电荷．(2)若A球带电荷量为Q，则B球的带电荷量为多少？(3)若A球带电荷量减小，B、C两球带电荷量保持不变，则细线AB、BC上的拉力分别如何变化？【解析】(1)三根线上无作用力说明B、C两球受几个力作用？试画出B球受力图．答B球受重力和A对B、C对B的作用力，C球受重力和B对C、A对C的作用力．B球受力如右下图所示．(2)B、C带什么电荷？答都带负电．(3)B球带电荷量为多少？答由B球受力平衡得：kQqBr2cos60°＝kqCqBr2则qC＝Q2，由对称性知：qB＝qC＝Q2.(4)A电荷量减小时，A对B、C的作用力如何变化？AB、AC线的拉力如何变化？答A对B、C的库仑力变小，所以AB、BC线的拉力变大．(5)当A球电荷量变小时，BC间的距离发生变化吗？BC线有拉力吗？答BC间距离不变，BC线上无拉力．♦思维拓展设每个小球质量为m，OA线上的拉力为多大？【答案】3mg【方法归纳】带电体的平衡问题与纯力学平衡问题的解法实质上是一样的．但库仑力的特点在这类问题中比较突出，抓住库仑力的方向与大小特点，对分析解决这类问题很有帮助．(1)库仑力一定沿两电