自主招生同步课程最高三物理第8讲 静电场（教案） ---精校解析Word版

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1、第8讲静电场适用学科物理适用年级高三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。3：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：。式中r是壳外任意一点到球心距

2、离，Q为球壳带的总电量。2．计算电势的公式（1）点电荷电场的电势若取无穷远处（r=∞）的电势为零，则：φ=k。式中Q为场源电荷的电量，r为场点到场源点电荷的距离。（2）半径为R、电量为Q的均匀带电球面的在距球心r处的电势φ=k，（r≥R）,φ=k（r＜R）3．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，场强叠加需要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，可减小计算量。（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

3、代数法进行。若场源是由若干个点电荷所组成的电荷体系，则它们的合电势为各个点电荷单独存在时电势的代数和。4.电势随空间分布图象所谓φ-x图象是指静电场中电势φ随x变化情况图象。由E=U/d可知，φ-x图象斜率大小表示电场强度沿x轴方向分量的大小。根据φ-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φ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

4、重力势能相互转化，动能和重力势能之和保持不变，称为机械能守恒定律。在电学中，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或。推论：。平行板电容器中中插入厚度为d1的金属板。（2）电容器的联接串联：；并联：。（3）电容器的能量。典例精析：例1：静电学理论指出

5、，对于真空区域，只要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。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。（k为静电力常数）【答案】：见解析【解析】：画出题术电场中的电场线，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，且距离无限大导体平板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

6、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，即导体板对该点电荷Q作用力的大小为例2：在如图所示的竖直平面内，物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角θ＝37°的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行。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＝5×104N/C、方向水平向右的匀强电场中。已知A、B的质量分别为mA=0.1k

7、g,mB=0.2kg,B所带电荷量q=+4×10-6C。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°=0.6,cos37°=0.8.(1)求B所受摩擦力的大小；(2)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的电势能增加了△EP=0.06J。已知DN沿竖直方向，B与水平面间的动摩擦因数为μ=0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率]·BAEODNθM【答案】：见解析【

8、解析】：（1）拉力F作用之前，AB处于静止状态，设绳子张力为FT，B所受摩擦力的大小为f0，由平衡条件得：对A有：FT，①对B有：qE+f0=FT②代入数据得f0=0.4N（2）物体A由M点到N点的过程中，A、B两物体的位移均为s，A、B间绳子张力为T，有：qEs=，④T-，⑤设A在N点的速度为v受弹簧拉力为F弹，弹簧伸长量为△x，有V2=2ax,⑥F弹=K△x⑦F+-F弹-T=⑧由几何关系可知△x=⑨设拉力F在N点的瞬时功率为P，有P=Fv⑩由以上各式代入数据P=0.528W⑪例