第六章静电场 高考研究 GA①RA① YANJIILU (教师用书独具) 、三年高考考点统计与分析 (1)从近三年的高考试题可以看出,高考对静电场专题的考查频率很高,试题主要集中 在电场强度、电场线、电场力、电势、电势差、等势面、电势能、平行板电容器、匀强电场、 电场力做功、电势能的变化,还有带电粒子在电场中的加速和偏转等知识。其中在2012年 全国各地试卷中,对电场的性质及库仑定律的考查共计5次;对电容器,带电粒子在电场中 的运动的考查共计6次;对电势、电势能、电势差的考查共计4次 2)高考试题的考查题型多以选择题,计算题形式出现,其中2012年电场的性质的考查 以选择形式出现5次,每题分值3~6分不等;电容器,带电粒子在电场中的运动的考查以 选择形式出现3次,每次3~6分,以计算的形式出现了3次,分值在16~20分之间 ()高考试题对知识点的考查主要有三种形式:一种是基本概念和规律与力学中牛顿运 动定律、动能定理、动能关系相结合:一种是以实际生产、生活为背景材料。对带电粒子在 电场中的加速、偏转等问题进行考查:还有一种形式是粒子在复合场中的运动,试题难度中 等以上。 、2014年高考考情预测 预计2014年的高考中,对本专题的考查仍将是热点之一,在上述考查角度的基础上 重点以选择题的形式考查静电场的基本知识点,以综合题的形式考查静电场知识和其他相关 知识在生产、生活中的实际应用。另外高考试题命题的一个新动向,就是静电的应用和防 止,静电场与相关化学知识综合、与相关生物知识综合,与环保等热点问题相联系,在新颖 热门的背景下考查静电场基本知识的应用 [备课札记] 第六章静电场 学习目标定位] 考纲下载 考情上线
1 第六章 静 电 场 一、三年高考考点统计与分析 (1)从近三年的高考试题可以看出，高考对静电场专题的考查频率很高，试题主要集中 在电场强度、电场线、电场力、电势、电势差、等势面、电势能、平行板电容器、匀强电场、 电场力做功、电势能的变化，还有带电粒子在电场中的加速和偏转等知识。其中在 2012 年 全国各地试卷中，对电场的性质及库仑定律的考查共计 5 次；对电容器，带电粒子在电场中 的运动的考查共计 6 次；对电势、电势能、电势差的考查共计 4 次。 (2)高考试题的考查题型多以选择题，计算题形式出现，其中 2012 年电场的性质的考查 以选择形式出现 5 次，每题分值 3～6 分不等；电容器，带电粒子在电场中的运动的考查以 选择形式出现 3 次，每次 3～6 分，以计算的形式出现了 3 次，分值在 16～20 分之间。 (3)高考试题对知识点的考查主要有三种形式：一种是基本概念和规律与力学中牛顿运 动定律、动能定理、动能关系相结合；一种是以实际生产、生活为背景材料。对带电粒子在 电场中的加速、偏转等问题进行考查；还有一种形式是粒子在复合场中的运动，试题难度中 等以上。 二、2014 年高考考情预测 预计 2014 年的高考中，对本专题的考查仍将是热点之一，在上述考查角度的基础上， 重点以选择题的形式考查静电场的基本知识点，以综合题的形式考查静电场知识和其他相关 知识在生产、生活中的实际应用。另外高考 试题命题的一个新动向，就是静电的应用和防 止，静电场与相关化学知识综合、与相关生物知识综合，与环保等热点问题相联系，在新颖、 热门的背景下考查静电场基本知识的应用。 [备课札记] 第六章 静 电 场 [学习目标定位] 考 纲 下 载 考 情 上 线
1.物质的电结构、电荷守恒(I) 高考对本章考查的频率较高,考查 2.静电现象的解释(I) 高考 的题型有选择和计算等,考查的难 3.点电荷(I) 地位 度中等,分值一般为10~20分。 4.库仑定律(Ⅱ) 5.静电场(I) 对电势、电势能、电场线、电场 6.电场强度、点电荷的场强(ⅡI) 强度等基本概念的考查常以选择 7.电场线(I) 题形式出现。 8.电势能、电势(I) 2.平行板电容器的动态变化问题 9.电势差(I) 考点 10.匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)/话)常被考查到。 3.电场和力学中的平衡、运动学 11.常见的电容器(I) 牛顿运动定律、功能关系等结合, 12.电容器的电压、电荷量和电容的关系(I) 考查带电粒子在电场中的运动问 13.带电粒子在匀强电场中的运动(Ⅱ) 14.示波管(I) 第1单元 申场力的性质 必备知识要打牢 抓双基 固本源 得基础分 掌握程度 HIBEL ZHISHI YAO DALAO 如说点 点电荷电荷守恒定律 「想一想] 如图6-1-1所示,在带电荷量为+Q的带电体C右侧有两个相互接触的金属导体A 和B,均放在绝缘支座上。若先将C移走,再把A、B分开,则A、B分别带什么电? 图6 若先将A、B分开,再移走C,则A、B分别带什么电?这一过程中电荷总量如何变化? 提示:不带不带带负带正不变 记一记] 1.元电荷、点电荷
2 1.物质的电结构、电荷守恒(Ⅰ) 2．静电现象的解释(Ⅰ) 3．点电荷(Ⅰ) 4．库仑定律(Ⅱ) 5．静电场(Ⅰ) 6．电场强度、点电荷的场强(Ⅱ) 7．电场线(Ⅰ) 8．电势能、电势(Ⅰ) 9．电势差(Ⅱ) 10．匀强电场中电势差与电场强度的关系(Ⅰ) 11．常见的电容器(Ⅰ) 12．电容器的电压、电荷量和电容的关系(Ⅰ) 13．带电粒子在匀强电场中的运动(Ⅱ) 14．示波管(Ⅰ) 高考 地位 高考对本章考查的频率较高，考查 的题型有选择和计算等，考查的难 度中等，分值一般为 10～20 分。 考点 点击 1.对电势、电势能、电场线、电场 强度等基本概念的考查常以选择 题形式出现。 2．平行板电容器的动态变化问题 常被考查到。 3．电场和力学中的平衡、运动学、 牛顿运动定律、功能关系等结合， 考查带电粒子在电场中的运动问 题。 第 1 单元 电场力的性质 点电荷 电荷守恒定律 [想一想] 如图 6－1－1 所示，在带电荷量为＋Q 的带电体 C 右侧有两个相互接触的金属导体 A 和 B，均放在绝缘支座上。若先将 C 移走，再把 A、B 分开，则 A、B 分别带什么电？ 图 6－1－1 若先将 A、B 分开，再移走 C，则 A、B 分别带什么电？这一过程中电荷总量如何变化？ 提示：不带 不带 带负 带正 不变 [记一记] 1．元电荷、点电荷
(1)元电荷:e=16×10-9C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,其中质子、正 电子的电荷量与元电荷相同。电子的电荷量q=-1.6×10719C (2)点电荷:代表带电体的有一定电荷量的点,忽略带电体的大小和形状的理想化模型。 2.电荷守恒定律 (1)内容:电荷既不能创生,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者 从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中电荷的总量保持不变 (2)起电方法:摩擦起电、感应起电、接触起电 (3)带电实质:物体带电的实质是得失电子。 (4)电荷的分配原则:两个形状、大小相同的导体,接触后再分开,二者带相同电荷; 若两导体原来带异种电荷,则电荷先中和,余下的电荷再平分。 [试一试] 1.一带负电绝缘金属小球被放在潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该小球上带有 的负电荷几乎不存在了。这说明() A.小球上原有的负电荷逐渐消失了 B.在此现象中,电荷不守恒 C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了 D.该现象是由于电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律 解析:选CD带负电的金属小球在潮湿的空气中,经过一段时间后,小球上的负电荷 电子被潮湿的空气导走了,但电荷转移的过程中,电荷守恒,故CD正确 识点三 库仑定律 「想一想] 如图6-1-2所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b,其壳层的厚度和质 量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离l为球半径的3倍。若使它们带上 等量异种电荷,电荷量的绝对值均为Q,试比较它们之间的库仑力与的大小关系,如果 带同种电荷呢? 图6-1-2 提示:当它们带异种电荷时,「霹,因为两个金属球此时距离较近,异种电荷分布
3 (1)元电荷：e＝1.6×10－19 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正 电子的电荷量与元电荷相同。电子的电荷量 q＝－1.6×10－19 C。 (2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小和形状的理想化模型。 2．电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不能创生，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者 从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中电荷的总量保持不变。 (2)起电方法：摩擦起电、感应起电、接触起电。 (3)带电实质：物体带电的实质是得失电子。 (4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同的导体，接触后再分开，二者带相同电荷； 若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分。 [试一试] 1．一带负电绝缘金属小球被放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上带有 的负电荷几乎不存在了。这说明( ) A．小球上原有的负电荷逐渐消失了 B．在此现象中，电荷不守恒 C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了 D．该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律 解析：选 CD 带负电的金属小球在潮湿的空气中，经过一段时间后，小球上的负电荷 (电子)被潮湿的空气导走了，但电荷转移的过程中，电荷守恒，故 CD 正确。 库仑定律 [想一想] 如图 6－1－2 所示，两个质量均为 m 的完全相同的金属球壳 a 和 b，其壳层的厚度和质 量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离 l 为球半径的 3 倍。若使它们带上 等量异种电荷，电荷量的绝对值均为 Q，试比较它们之间的库仑力与kQ2 l 2 的大小关系，如果 带同种电荷呢？ 图 6－1－2 提示：当它们带异种电荷时，F 库> kQ2 l 2 ，因为两个金属球此时距离较近，异种电荷分布
在两球内侧,不能将它们看作点电荷,当它们带同种电荷时,同种电荷分布在两球外侧,F [记一记] 1.内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比 与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。 2.表达式:F=k,式中k=90×10Nm3C,叫做静电力常量 3.适用条件:真空中的点电荷。 (1)在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式 (2)当两个带电体的间距远大于本身的大小时,可以把带电体看成点电荷。 4.库仑力的方向:由相互作用的两个带电体决定,且同种电荷相互排斥,为斥力:异 种电荷相互吸引,为引力。 [试一试] 2.两个分别带有电荷量为-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距 为r的两处,它们间库仑力的大小为F。两小球相互按触后将其固定距离变为,则两球间 库仑力的大小为() A.÷F B.-F D.12F 解析:选C两带电金属球接触前,由库仑定律得:F=kg2,两带电金属球接触后, 它们的电荷量先中和后均分,F1=kC=k4g.联立得F=F,C选项正确 电场强度 想一想] 在真空中O点放一个点电荷Q=+10×10°C,直线MN通过O点,OM的距离r=30 cm,M点放一个点电荷q=-1.0×1010C,如图6-1-3所示。则M点的场强有多大?方 向怎样?拿走q后M点的场强如何变化?M、N两点的场强哪点大?
4 在两球内侧，不能将它们看作点电荷，当它们带同种电荷时，同种电荷分布在两球外侧，F 库< kQ2 l 2 。 [记一记] 1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比， 与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 2．表达式：F＝k q1q2 r 2 ，式中 k＝9.0×109 N·m2 /C2，叫做静电力常量。 3．适用条件：真空中的点电荷。 (1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式。 (2)当两个带电体的间距远大于本身的大小时 ，可以把带电体看成点电荷。 4．库仑力的方向：由相互作用的两个带电体决定，且同种电荷相互排斥，为斥力；异 种电荷相互吸引，为引力。 [试一试] 2．两个分别带有电荷量为－Q 和＋3Q 的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距 为 r 的两处，它们间库仑力的大小为 F。两小球相互接触后将其固定距离变为r 2 ，则两球间 库仑力的大小为( ) A. 1 12F B.3 4 F C.4 3 F D．12F 解析：选 C 两带电金属球接触前，由库仑定律得：F＝k 3Q2 r 2 ，两带电金属球接触后， 它们的电荷量先中和后均分，F′＝k Q2 ( r 2 ) 2 ＝k 4Q2 r 2 。联立得 F′＝ 4 3 F，C 选项正确。 电场强度 [想一想] 在真空中 O 点放一个点电荷 Q＝＋1.0×10－9 C，直线 MN 通过 O 点，OM 的距离 r＝30 cm，M 点放一个点电荷 q＝－1.0×10－10 C，如图 6－1－3 所示。则 M 点的场强有多大？方 向怎样？拿走 q 后 M 点的场强如何变化？M、N 两点的场强哪点大？ 图 6－1－3
1.0×10-9 提示:EM=2=90×109×0.32NC=100NC,其方向沿OM连线背离Q;拿走 q后,场强不发生变化;由公式E=k知M点场强大 [记一记] 1.电场的基本性质:对放入其中的电荷有作用力。 2.电场强度 (1)定义式:E=-,是矢量,单位:NC或Vm (2)点电荷的场强:E 适用于计算真空中的点电荷产生的电场 (3)方向:规定为正电荷在电场中某点所受静电力的方向 [试一试 3.对于由点电荷Q产生的电场,下列说法正确的是() A.电场强度的定义式仍成立,即E=,式中的Q就是产生电场的点电荷 B.在真空中,电场强度的表达式为E=9,式中Q就是产生电场的点电荷 C.在真空中,E=,式中Q是检验电荷 D.以上说法都不对 解析:选BE=是电场强度的定义式,适用于任何电场,式中Q为试探电荷而非场 源电荷,故A错:而E=为点电荷Q产生场强的决定式,式中Q为场源电荷,故B对, C错 识点网 电场线 想一想 图6-1-4中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条电场线上有A、B两点, 那么A、B两点的场强方向和大小是否相同? 图6-1-4 提示:A、B两点的场强方向相同,都沿着电场线向右,由于题中仅画出一条电场线 无法确定A、B附近电场线的分布情况,故无法确定A、B两点的场强大小。 1.定义
5 提示：EM＝ kQ r 2 ＝9.0×109× 1.0×10－9 0.32 N/C＝100 N/C，其方向沿 OM 连线背离 Q；拿走 q 后，场强不发生变化；由公式 E＝k Q r 2知 M 点场强大。 [记一记] 1．电场的基本性质：对放入其中的电荷有作用力。 2．电场强度 (1)定义式：E＝ F q ，是矢量，单位：N/C 或 V/m。 (2)点电荷的场强：E＝k Q r 2，适用于计算真空中的点电荷产生的电场。 (3)方向：规定为正电荷在电场中某点所受静电力的方向。 [试一试] 3．对于由点电荷 Q 产生的电场，下列说法正确的是( ) A．电场强度的定义式仍成立，即 E＝ F Q ，式中的 Q 就是产生电场的点电荷 B．在真空中，电场强度的表达式为 E＝ kQ r 2 ，式中 Q 就是产生电场的点电荷 C．在真空中，E＝ kQ r 2 ，式中 Q 是检验电荷 D．以上说法都不对 解析：选 B E＝ F Q 是电场强度的定义式，适用于任何电场，式中 Q 为试探电荷而非场 源电荷，故 A 错；而 E＝ kQ r 2 为点电荷 Q 产生场强的决定式，式中 Q 为场源电荷，故 B 对， C 错。 电场线 [想一想] 图 6－1－4 中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条电场线上有 A、B 两点， 那么 A、B 两点的场强方向和大小是否相同？ 图 6－1－4 提示：A、B 两点的场强方向相同，都沿着电场线向右，由于题中仅画出一条电场线， 无法确定 A、B 附近电场线的分布情况，故无法确定 A、B 两点的场强大小。 [记一记] 1．定义