江苏省常州中学高二物理竞赛辅导(电场一)

高二物理上册名补精品教案 目的进步班 名师培优精讲【教学标题】 电场强度【教学目的】1、掌握电场强度的定义式；2、电场强度的计算，及单位的掌握。

【教学重点】1、掌握静电场电场线的分布和电场强度大小比拟；2、纯熟运用场强叠加原理。

【教学难点】1、场强叠加时，一定要注意场强的正负方向。

【进门得分】1．带电荷量分别为+Q 和－2Q 的两个一样的金属小球，相距间隔 为r 时〔r 远大于小球半径〕，互相作用力大小为F 。

假设把它们接触一下后，放回到间隔 为2r的位置，它们的互相作用力大小变为〔 〕 A ．2FB ．FC ．2FD ．4F 2．如下图，两个半径均为r 的金属球放在绝缘支架上，两球面最近间隔 为r ，带等量异种电荷，电荷量均为Q ，两球之间的静电力为 ( )A ．等于B ．大于C ．小于D ．等于3．如下图，半径一样的两个金属小球A 、B 带有电荷量相等的电荷(可视做点电荷)，相隔一定间隔 ，两球之间的互相吸引力的大小是F ．现让第三个半径一样的不带电的金属小球C 先后与A 、B 两球接触后移开，这时A 、B 两球之间的互相作用力为 ( ) A ．吸引力，18F B ．吸引力，14FC．排挤力，38F D．排挤力，34F4．如下图，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中F一所示。

那么可以断定点电荷C所带电荷的电性为〔〕A．一定是正电B．一定是负电C．可能是正电，也可能是负电D．无法判断【教学内容】要点一、电场、电场强度要点诠释：1、电场〔1〕产生：电场是在电荷周围存在着的由自由电荷产生的一种传递电荷间互相作用的特殊物质.〔2〕根本性质：对放入其中的电荷〔不管是静止的还是运动的〕有力的作用，这种力叫电场力.电场具有能量.2、试探电荷与场源电荷〔1〕试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，也叫检验电荷.这种电荷必须电量很小、体积很小.〔2〕场源电荷：被检验的电场是由电荷Q激发的，那么电荷Q被称为场源电荷或源电荷.3、电场强度〔1〕物理意义电场强度是描绘电场强弱及方向的物理量，反映了电场力的特性.〔2〕定义在电场中放一个检验电荷，它所受到的电场力跟它所带电量的比值叫做这个位置上的电场强度，简称场强.定义式： qF E =单位：牛／库〔N / C 〕 〔3〕电场强度的理解①矢量性：场强是矢量，其大小按定义式FE q=计算即可，其方向规定为正电荷在该点的受力方向.负电荷受电场力方向与该点场强方向相反.②唯一性：电场中某一点处的电场强度E 的大小和方向是唯一的，其大小和方向取决于场源电荷及空间位置.是客观存在的，与放不放检验电荷以及放入检验电荷的正、负电量的多少均无关，既不能认为E 与F 成正比，也不能认为E 与q 成反比. 〔4〕电场强度和电场力的比拟①由电场强度的定义式FE q=，可导出电场力F=qE. ②电场力是由电荷和场强共同决定的，而场强是由电场本身决定的. 要点二、点电荷的电场 要点诠释：1、点电荷Q 在真空中形成的电场 〔1〕大小：E ＝k2rQ ，Q 为场源点电荷，r 为考察点与场源电荷的间隔 .〔2〕方向：正电荷受电场力的方向为该点场强方向, 负电荷受电场力的方向与该点场强方向相反.可见，在点电荷形成的电场中，在以点电荷为球心的球面上的各点电场强度大小相等，但方向不同.2、两个关于场强公式的比拟要点三、匀强电场要点诠释：〔1〕定义：电场中各点场强的大小相等、方向一样的电场就叫匀强电场.〔2〕特点：电场线是间隔相等的平行直线.〔3〕常见的匀强电场：两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场.要点四、电场的叠加假如空间有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场，这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫作电场的叠加原理.电场叠加时某点场强的合成遵守矢量运算的平行四边形定那么.要点五、电场线要点诠释：1、电场线的意义及规定电场线是形象地描绘电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的场强方向沿该点的切线方向，曲线的疏密表示电场的强弱.说明：①电场线是人们为了研究电场而假想的曲线，不是实际存在的线.②没有电场线通过的位置不一定就没有电场存在.③电场线只能描绘电场的方向及定性地描绘电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹.2、电场线的特点①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向②电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强)③静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远，它不封闭，也不在无电荷处中断④任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切)3、常见电场的电场线电场电场线图样简要描绘特点正点电荷发散状越靠近点电荷处，电场线越密，电场强度E越大以场源电荷为圆心一定长度为半径的圆周上的各点场强的大小一样，方向不同负点电荷会聚状等量同号电荷相斥状电荷连线的中点处电场强度E=0电荷连线的中垂线上各点的电场强度与中垂线共线等量异号电荷相吸状电荷的连线上的电场的方向是由正电荷指向负电荷电荷连线的中垂线与该处的电场的方向处处垂直匀强电场平行的、等间距的、同向的直线电场强度处处相等【过手练习】类型一、对电场强度的理解例1、在真空中O点放一个试探电荷Q=+1.0×10-9C，直线MN通过O点，OM的间隔r=30cm，M点放一个试探电荷q=-1.0×10-10C,如下图.求：〔1〕q在M点受到的作用力；〔2〕M点的场强；〔3〕拿走q后M点的场强；(4)M、N两点的场强哪点大？〔5〕假如把Q换成电荷量为-1.0×10-9C的点电荷，情况又如何？【变式1】由于万有引力定律和库仑定律都满足平方反比定律，因此引力场和电场之间有许多相似的性质，在处理有关问题时可以将它们进展类比．例如电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度，其定义式为FEq=。

高二物理竞赛辅导(6)---电场(1)
例1.一对等量同种点电荷连线的中垂线上场强的极值点确定.
例2.(第五届全国物理竞赛决赛题)半径为R的圆环上均匀带正电,总电荷量为Q,试求垂直于环平面的中心轴线上距圆心x处的电场强度.
例3.(第五届全国物理竞赛题)一无限长均匀带电细线弯成如图示的平面图形,其中AB是半径为R的半圆弧,AA/平行于BB/,试求圆心O处的电场强度.
练习1.(第六届全国物理竞赛题)已知使一原来不带电的导体小球与一带电电荷量为Q的导体大球接触,分开之后,小球获得电荷量q,今让小球与大球反复接触,在每次分开之后,都给大球补充电荷,使其带电荷量恢复到原来的值Q.求小球可能获得的最大电荷量.
练习2.(安徽省中学生物理竞赛题)在竖直平面内有两根固定不动的光滑绝缘细杆,各与过交点O的竖直线相交成450角,杆上穿有能自由滑动的金属小球,其质量各为m=9×10-4kg,它们各带等量的电荷q=-2×10-7C.当两小球处于如图示的平衡状态时,问:
(1)过O点的竖直线上何处场强最小,并求出该处场强数值;
(2)在此竖直线上何处电势最强.(g=10m/s2)。

高二物理竞赛知识点不管你现在位置在哪?你永远是我们的骄傲，希望你能处理好自己的时间，巧妙安排学习，不要压力过大，不要太累，抓住重点，巩固不牢知识，争取做一个最优秀的自己。

以下是小编给大家整理的高二物理竞赛知识点，希望能帮助到你!高二物理竞赛知识点11.可逆过程与不可逆过程一个热力学系统，从某一状态出发，经过某一过程达到另一状态。

若存在另一过程，能使系统与外界完全复原(即系统回到原来的状态，同时消除了原来过程对外界的一切影响)，则原来的过程称为“可逆过程”。

反之，如果用任何方法都不可能使系统和外界完全复原，则称之为“不可逆过程”。

可逆过程是一种理想化的抽象，严格来讲现实中并不存在(但它在理论上、计算上有着重要意义)。

大量事实告诉我们：与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆过程。

2.对于开氏与克氏的两种表述的分析克氏表述指出：热传导过程是不可逆的。

开氏表述指出：功变热(确切地说，是机械能转化为内能)的过程是不可逆的。

两种表述其实质就是分别挑选了一种典型的不可逆过程，指出它所产生的效果不论用什么方法也不可能使系统完全恢复原状，而不引起其他变化。

请注意加着重号的语句：“而不引起其他变化”。

比如，制冷机(如电冰箱)可以将热量q由低温t2处(冰箱内)向高温t1处(冰箱外的外界)传递，但此时外界对制冷机做了电功w而引起了变化，并且高温物体也多吸收了热量q(这是电能转化而来的)。

这与克氏表述并不矛盾。

3.不可逆过程的几个典型例子例1(理想气体向真空自由膨胀)如图1所示，容器被中间的隔板分为体积相等的两部分：a部分盛有理想气体，b部分为真空。

现抽掉隔板，则气体就会自由膨胀而充满整个容器。

例2(两种理想气体的扩散混合)如图2所示，两种理想气体c和d 被隔板隔开，具有相同的温度和压强。

当中间的隔板抽去后，两种气体发生扩散而混合。

例3焦耳的热功当量实验。

这是一个不可逆过程。

在实验中，重物下降带动叶片转动而对水做功，使水的内能增加。

电 场知识要点一．电场中的两条基本定律１．电荷守恒定律 ２．库仑定律 二．两个重要物理量１．电场强度Ｅ ２．电势Ｕ 三．两条基本原理１．电场强度的矢量叠加原理Ｅ＝Ｅ１＋Ｅ２＋……ＥＮ＝∑=Ni iE1２．电势的标量叠加原理 Ｕ＝Ｕ１＋Ｕ２＋……ＵＮ＝∑=Ni iU1四．场强计算及有关带电体周围场的分布１．点电荷的场强２．均匀带电球壳内外的场强 五．静电场中的导体１．导体静电平衡的条件Ｅ内＝０，导体内部场强处处为零． ２．静电平衡下导体的性质①导体是个等势体，表面是个等势面；②导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面上；③导体表面附近场强方向与表面垂直，（大小等于εσ电荷面密度σ－ｔａｏ－与表面曲率有关，曲率大，σ大）； ④导体空腔具有静电屏蔽作用，计算不接地的导体上电荷的分布，应运用电荷守衡定律．六．电容器及其电容当两个导体组合时，如果两导体之间的电压Ｕ与电量成正比且比值与外界情况无关，则该组合称为电容器，其电容为UqC =． 平行板电容器的电容KdSC πε4= １．电容器的串、并联串联：∑==+++=Ni iN C C C C C 12111111并联：∑==+++=Ni iN CC C C C 121２．容器贮能QU CU C Q W 2121222===七．带电粒子在电场中的平衡与运动八．静电的应用和防止例题及习题１．如图所示，用两根轻质细绝缘线把两个带电小球悬挂起来，ａ球带电＋ｑ，ｂ球带电为－２ｑ，且两球间的电场力小于ｂ球的重力，即两根线都处于竖直绷紧状态．现突然加一水平向左的匀强电场，待平衡时，表示两小球平衡状态的是图（ ）［解］将ａ、ｂ两球看成整体。

ａ、ｂ之间的静电力和绳子的张力对整体的平衡状态不发生作用，二ａ、ｂ受匀强电场的作用，因ｑｂ＞ｑａ，故ｑｂ受到水平向右的力大于ｑａ受到的水平向左的力．因此ａ上部的悬绳必须有向左的水平分力． 将ｂ球隔离分析，如图，可知Ｄ正确．２．如图所示，金属球内有一球形空腔，空腔球心Ｏ１与Ａ球球心相距为ａ，金属球原来不带电，今在空腔中放入电量为＋Ｑ的电荷，则在Ｏ１Ｏ２连线的延长线上距Ｏ２为Ｒ的Ｐ点，感应电荷的电场强度为（ ） Ａ．22)(a R kQ R kQ +- Ｂ．2)(a R kQ+ Ｃ．2R kQ Ｄ．０ ［解］空腔球相当于先将金属球填满，然后在以Ｐ为中心，Ｐ的右侧Ｒ＋ａ处放一与空腔＋球相同的带正电小球Ｏ１，因此Ｐ点的感应电荷场强为22)(a R kQR kQ +-。

电场强度1.电场强度电场强度是从力的角度描述电场的物理量，其定义式为 qF E =式中q 是引入电场中的检验电荷的电量，F 是q 受到的电场力。

借助于库仑定律，可以计算出在真空中点电荷所产生的电场中各点的电场强度为22r Q k q r Qq k q F E ===式中r 为该点到场源电荷的距离，Q 为场源电荷的电量。

2.场强的叠加原理在若干场源电荷所激发的电场中任一点的总场强，等于每个场源电荷单独存在时在该点所激发的场强的矢量和。

原则上讲，有库仑定律和叠加原理就可解决静电学中的全部问题。

3.电通量、高斯定理、（1）磁通量是指穿过某一截面的磁感应线的总条数，其大小为θsin BS =Φ，其中θ为截面与磁感线的夹角。

与此相似，电通量是指穿过某一截面的电场线的条数，其大小为θϕsin ES =, θ为截面与电场线的夹角。

高斯定量：在任意场源所激发的电场中，对任一闭合曲面的总通量可以表示为∑=i q k πϕ4（41πε=k ）Nm C /1085.82120-⨯=ε为真空介电常数 式中k 是静电常量，∑iq 为闭合曲面所围的所有电荷电量的代数和。

由于高中缺少高等数学知识，因此选取的高斯面即闭合曲面，往往和电场线垂直或平行，这样便于电通量的计算。

（2）利用高斯定理求几种常见带电体的场强①无限长均匀带电直线的电场一无限长直线均匀带电，电荷线密度为η，如图所示。

考察点P 到直线的距离为r 。

由于带电直线无限长且均匀带电，因此直线周围的电场在竖直方向分量为零，即径向分布，且关于直线对称。

取以长直线为主轴，半径为r ，长为l 的圆柱面为高斯面，如图，上下表面与电场平行，侧面与电场垂直，因此电通量lηπππϕ⋅==⋅⨯=∑kl q k l r E i 442r k E η2=②无限大均匀带电平面的电场根据无限大均匀带电平面的对称性，可以判定整个带电平面上的电荷产生的电场的场强与带电平面垂直并指向两侧，在离平面等距离的各点场强应相等。

常州市第一中学2023-2024学年高二下学期6月月考物理试题一、单项选择题：共11题，每小题4分，共44分。

每小题只有一个选项最符合题意。

1. 2024年2月 19日中国科学家成功合成两种新的核素：锇160（）钨156（）。

锇160发生α衰变发射出的高能粒子能使空气电离，钨156发生 衰变（正电子）生成钽156（）。

下列说法正确的是（ ）A. 不同温度下，锇160的半衰期不同B. 能使空气电离的高能粒子主要是γ射线C. 钨156发生β⁺衰变产生的新核与钨156是一对同位素D. 锇160发生α衰变产生的钨156的比结合能大于锇160的比结合能【答案】D 【解析】【详解】A ．半衰期与温度无关，故A 错误；B ．能使空气电离的高能粒子主要是射线，故B 错误；C ．由题意可知核反应方程为由于钨156发生β⁺衰变产生的新核与钨156质子数不同，故二者不是同位素，故C 错误；D ．比结合能越大越稳定，自然衰变的产物比结合能会变大，故锇160发生α衰变产生的钨156的比结合能大于锇160的比结合能，故D 正确。

故选D 。

2. 白磷在高温、高压环境下可以转化为一种新型二维半导体材料—黑磷，图为黑磷微观结构，其原子以一定的规则有序排列。

下列说法正确的是（ ）A. 黑磷是晶体材料B. 黑磷熔化过程中温度升高C. 黑磷中每个分子都是固定不动的D. 同质量的白磷和黑磷分子数目不同【答案】A【解析】16076Os 15674W β+01e 15673Ta α156156074731W Ta e→+【详解】AB ．根据图示可知，黑磷的微观结构呈现空间上规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而黑磷具有固定的熔点，熔化过程中温度不变，故A 正确，B 错误；C ．组成物质的分子总是在做无规则热运动，故C 错误；D ．组成白磷和黑磷的分子是同一种分子，所以同质量的白磷和黑磷分子数目相同，故D 错误。

故选A 。

3. 以下说法正确的是（ ）A. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中理想化的假设是油膜为单层分子且分子是一个个紧挨排列B. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，当原副线圈匝数比为1∶4，测得副线圈电压为36V ，那么原线圈的输入电压可能是10VC. “用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，若通过目镜发现里面的亮条纹与分划板竖线不平行，是因为双缝与单缝不平行引起的D. “探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验时，在活塞上涂润滑油只是为了减小摩擦力，便于气体压强的测量【答案】AB 【解析】【详解】A ．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中理想化的假设是油膜为单层分子且分子是一个个紧挨排列，用求出油酸分子的直径，故A 正确；B ．根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系解得由于实际变压器存在能量损失（磁损，铜损，铁损），所以原线圈电压应大于9V ，所以原线圈的输入电压可能是10V ，故B 正确；C ．“用双缝干涉测量光的波长”实验中，若通过目镜发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，应旋转测量头使之对齐，故C 错误；D ．“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验时，在活塞上涂润滑油不仅减小了摩擦力，还防止漏气，故D 错误。

高中物理竞赛辅导教程(新大纲版)一、力学部分1. 运动学- 基本概念：位移、速度、加速度。

位移是矢量，表示位置的变化；速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，加速度则反映速度变化的快慢。

- 匀变速直线运动公式：v = v_0+at，x=v_0t+(1)/(2)at^2，v^2-v_{0}^2 = 2ax。

这些公式在解决直线运动问题时非常关键，要注意各物理量的正负取值。

- 相对运动：要理解相对速度的概念，例如v_{AB}=v_{A}-v_{B}，在处理多个物体相对运动的问题时很有用。

- 曲线运动：重点掌握平抛运动和圆周运动。

平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；圆周运动中要理解向心加速度a =frac{v^2}{r}=ω^2r，向心力F = ma的来源和计算。

2. 牛顿运动定律- 牛顿第二定律F = ma是核心。

要学会对物体进行受力分析，正确画出受力图。

- 整体法和隔离法：在处理多个物体组成的系统时，整体法可以简化问题，求出系统的加速度；隔离法用于分析系统内单个物体的受力情况。

- 超重和失重：当物体具有向上的加速度时超重，具有向下的加速度时失重，加速度为g时完全失重。

3. 动量与能量- 动量定理I=Δ p，其中I是合外力的冲量，Δ p是动量的变化量。

- 动量守恒定律：对于一个系统，如果合外力为零，则系统的总动量守恒。

在碰撞、爆炸等问题中经常用到。

- 动能定理W=Δ E_{k}，要明确功是能量转化的量度。

- 机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的系统内，机械能守恒。

要熟练掌握机械能守恒定律的表达式E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}。

二、电磁学部分1. 电场- 库仑定律F = kfrac{q_{1}q_{2}}{r^2}，描述真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。

- 电场强度E=(F)/(q)，电场线可以形象地描述电场的分布情况。

- 电势、电势差：U_{AB}=φ_{A}-φ_{B}，电场力做功与电势差的关系W = qU。