自主招生同步课程修订版：【自主招生同步课程】高三物理第8讲静电场（教案）

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1、第8讲静电场适用学科物理适用年级高二适用区域全国课时时长（分钟）120知识点1:均匀带点球壳内外的电场2:场强叠加和电势叠加3:电场中的能量守恒教学目标1:了解静电场的考查特点2:掌握基本知识和解题方法O3:学会场强叠加和电势叠加教学重点1:均匀带点球壳内外的电场2:场强叠加和电势叠加教学难点1:均匀带点球壳内外的电场2:电场中的能量守恒【重点知识精讲和知识拓展】1.均匀带电球壳内外的电场（1）均匀带电球壳内部的场强处处为零。（2）均匀带电球壳外任意一点的场强公式为：E=k写r~式中厂是壳外任意一点到球心距离，0为球壳带的总电量。2.计算电势的公式（1）点

2、电荷电场的电势若取无穷远处（r=oo）的电势为零，贝（p=k2°r式屮0为场源电荷的电量，厂为场点到场源点电荷的距离。（2）半径为人、电量为0的均匀带电球面的在距球心厂处的电势严2，(r>^),(p=k—(r<7?)rR1.场强叠加和电势叠加（1）电场强度是电场中空间位置的矢量函数。电场强度是矢量，场强叠加需耍按照矢量运算的平行四边形定则进行。在进行场强叠加时要充分利用对称性，可减小汁算量。（2）电势是电场中空间位置的标量函数。电势是标量，电势叠加按照标量运算的代数法进行。若场源是由若干个点电荷所组成的电荷体系，贝U它们的合电势为各个点电荷单独存在时电势的

3、代数和。4•电势随空间分布图象所谓旷X图-象是指静电场中电势0随X变化情况图象。由E=U/d可知，卩虫图象斜率大小表示电场强度沿x轴方向分量的大小。根据（p-x图象斜率大小表示电场强度沿x轴方向分量的大小判断电场强度（或电场强度分量）的大小。若图象某段平行x轴，表明电势卩在该段不随x变化，电场强度沿x轴方向分量为零，空间各点场强与x轴垂直。5、电场中的能量守恒。力学中，在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能相互转化，动能和重力势能Z和保持不变，称为机械能守恒定律。在电学屮，类似有：在只有电场力做功的情形下，物体的动能和电势能相互转化，动能和电势能之和

4、保持不变；在只有电场力和重力做功的情形下，物体的动能、重力势能和电势能相互转化，动能、重力势能和电势能之和保持不变。我们可以称为电场中的能量守恒定律。6.电容器（1）电容器的电容充满均匀电介质的平行板电容器的电容C=-^-或0=——-——o4欣74加:（d/£』推论：c=——-—专—才（dcl2d八、4加（」+」+…+宀平行板电容器中中插入厚度为&的金属板（2）电容器的联接(3)电容器的能量.11?E=-Q.U.=-CU.-.典例精析：例1:静电学理论指出，对于真空区域，只耍不改变该区域内的电荷分布及区域边界的电势分布，此区域内的电场分布就不会发生改变。

5、试证明：如图所示，在一接地的无限大导体平板上方，与导体板相距h处放置一电荷量Q的•点电荷,则导体板对该点电荷Q作用力的大小为F=k£o(k为静电力常数)4/?；：II【答案】：见解析【解析】：画出题术电场屮的电场线，可以看出，该电场与两个等量异种电荷电场类似，因此可以设想用一点电荷q等量异种电荷・Q放在无限大导体平板下面，且距离无限大导平板h,然后去掉无限大导体平板。也就是说，用放在无限大导体平板下方，且距离无限大导体平板h的・Q等效替代无限大导体平板，有库仑定律可知，・Q和Q的作用力为F=k兽，即导体板对该点电荷Q作用力的大小为F=k臭4hz例2：在如图

6、所示的竖直平面内，物体A和带正电的物体B用跨过定一滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角0=37。的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平而平行。劲度系数k=5N/m的轻弹簧一端固定在O点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连，弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，DM垂直于斜面。水平面处于场强E=5X104N/C、方向水平向右的匀强电场中。已知A、B的质量分别为mA=0.1kg,mB=0.2kg,B所带电荷量q=+4X10*6Co设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，B电量不变。取g=10m/s2,sin37°=0.

7、6,cos37°=0.&(1)求B所受摩擦力的大小;⑵现对A施加沿斜面向下的拉力F使A以加速度a=0.6m/s2开始做匀加速直线运动。A从M到N的过程中，B的电势能增加Ep=0.06J。己知DN沿竖直方向，B与水平面间的动摩擦•因数为卩=04求A到达N点时拉力F的瞬时功率【答案L见解析【解析(1)拉力F作用之前，AB处于静止状态,设绳子张力为B所受摩擦力的大小为心,由平衡条件得:对A有：mAgsin0=FT»对B有：qE+fo=Fj①③代入数据得fo=0.4N⑤一qE=mba,B间绳子张力为T,有:设A在N点的速度为v受弹簧拉力为F昨弹簧伸长量为Ax,有V

8、2=2ax,F那.=KtxF+mAgsin0・F弾sin6-T=