2020版高考物理总复习第七章第1节库仑定律电场力的性质课件.pptx

第七章 静电场,高考导航,(教师备用),第1节 库仑定律 电场力的性质,基础过关,考点研析,素养提升,基础过关 紧扣教材自主落实,一、电荷及电荷守恒定律 1.元电荷、点电荷 (1)元电荷:e=1.610-19 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的 . (2)当带电体本身的 对研究的问题影响可以忽略不计时,可以将带电体视为点电荷.点电荷是一种理想化模型. 2.电荷守恒定律 (1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体 到另一个物体,或者从物体的一部分 到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量 . (2)三种起电方式: 、 、 . (3)带电实质:物体带电的实质是 .,基础知识,整数倍,大小和形状,转移,转移,保持不变,摩擦起电,接触起电,感应起电,电子的转移,二、库仑定律 1.内容: 中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的 成正比,与它们的 成反比,作用力的方向在它们的连线上. 2.表达式:F= ,式中k= Nm2/C2,叫静电力常量. 3.适用条件:真空中的 .,真空,电荷量的乘积,距离的二次方,9.0109,点电荷,增大,减小,控制变量法,三、电场线 电场强度 1.静电场:静电场是客观存在于电荷周围的一种物质,其基本性质是对放入其中的电荷有力的作用. 2.电场线的特点 (1)电场线从正电荷出发,终止于 ,或来自于无限远处,终止于 . (2)电场线在电场中不相交. (3)在同一电场中,电场线越密的地方 越大. (4)电场线上某点的切线方向表示该点的 . (5)沿电场线方向电势逐渐 . (6)电场线和等势面在相交处 . (7)电场线不是电荷在电场中的运动轨迹.,负电荷或无限远处,负电荷,电场强度,电场强度方向,降低,互相垂直,(8)几种典型电场的电场线分布,(3)方向:规定 在电场中某点受力的方向为该点的电场强度方向.,正电荷,3.电场强度 (1)定义式:E= ,是矢量,单位:N/C或V/m.,(2)点电荷的电场强度:E= .其中Q为场源电荷的电荷量.,过关巧练,1.思考判断 (1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍.( ),(3)电场强度反映了电场力的性质,所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受电场力成正比.( ) (4)电场中某点的电场强度的方向即为正电荷在该点所受电场力的方向.( ) (5)在点电荷产生的电场中,以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都 相同.( ) (6)电场线是客观真实存在的线.( ),2.(多选)如图是某静电场的一部分电场线分布情况,下列说法中正确的是( ) A.这个电场可能是孤立负点电荷的电场 B.A点的电场强度大于B点的电场强度 C.A,B两点的电场强度方向不相同 D.C处电场强度为零,BC,解析:电场线呈汇聚状,不是直线,因此不可能是孤立的负电荷形成的电场,故A错;电场线的疏密代表电场强度的大小,电场线切线方向代表电场强度的方向,故B,C正确;C点处仍属于电场区域,虽然没有画电场线,但电场强度并不为零,故D错误.,3.人教版选修3-1P15T7如图所示,真空中有两个点电荷Q1=+4.010-8 C和Q2=-1.010-8 C,分别固定在x坐标轴的x=0和x=6 cm的位置上.,(1)x坐标轴上哪个位置的电场强度为零?,答案:(1)x=12 cm处,(2)x坐标轴上哪些地方的电场强度方向是沿x轴正方向的?,答案:(2)012 cm的地方,解析:(2)在x坐标轴上012 cm的地方,电场强度的方向总是沿x轴正方向的.,考点研析 核心探究重难突破,考点一 库仑定律的理解与应用,(2)当两个电荷间的距离r0时,电荷不能视为点电荷,它们之间的库仑力不能认为趋于无限大. (3)应用时注意相同小球接触后电荷均分或中和后重新分布的问题.,2.“三个自由点电荷平衡”的问题 (1)平衡的条件:每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零,或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合场强为零的位置. (2),【典例1】(2016浙江卷,19)(多选)如图所示,把A,B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m 的绝缘细线悬挂于OA和OB两点.用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触,棒移开后将悬点OB移到OA点固定.两球接触后分开,平衡时距离为0.12 m.已测得每个小球质量是8.010-4 kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度g=10 m/s2,静电力常量k=9.0109 Nm2/C2,则( ) A.两球所带电荷量相等 B.A球所受的静电力为1.010-2 N C.B球所带的电荷量为410-8 C D.A,B两球连线中点处的电场强度为0,ACD,【针对训练】 (2019江苏海门模拟)如图所示,a,b,c为真空中三个带电小球,b球带电荷量为+Q,用绝缘支架固定,a,c两小球用绝缘细线悬挂,处于平衡状态时三小球球心等高,且a,b和b,c间距离相等,悬挂a小球的细线向左倾斜,悬挂c小球的细线竖直,则下列判断正确的是( ) A.a,b,c三小球带同种电荷 B.a,c两小球带异种电荷 C.a小球带电荷量为-4Q D.c小球带电荷量为+4Q,C,考点二 电场强度的理解与计算,1.电场强度三个表达式的比较,2.电场的叠加 (1)叠加原理:多个电荷在空间某处的电场为各电场在该处所产生的电场强度的矢量和. (2)运算法则:平行四边形定则. 3.两种等量点电荷的电场对比,【典例2】 如图,真空中xOy平面直角坐标系上的A,B,C三点构成等边三角形,边长L=2.0 m.若将电荷量均为q=+2.010-6 C的两点电荷分别固定在A,B点,已知静电力常量k=9.0109 Nm2/C2,求: (1)两点电荷间的库仑力大小;,答案:(1)9.010-3 N,(2)C点的电场强度的大小和方向.,答案:(2)7.8103 N/C 方向沿y轴正方向,【针对训练】如图所示,在水平向右、大小为E的匀强电场中,在O点固定一电荷量为Q的正电荷,A,B,C,D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点,B,D连线与电场线平行,A,C连线与电场线垂直.则( ),A,考点三 电场中的平衡与加速问题,解题思路 1.恰当选取研究对象,用“整体法”或“隔离法”进行分析,注意:受力分析时物体所受电场力方向与电性有关. 2.(1)平衡问题利用平衡条件列式求解. (2)非平衡问题利用牛顿第二定律求解.,【典例3】 (2018安徽安庆二模)如图所示,水平地面上方存在水平向左的匀强电场,一质量为m的带电小球(大小可忽略)用轻质绝缘细线悬挂于O点,小球带电荷量为+q,静止时距地面的高度为h,细线与竖直方向的夹角为=37,重力加速度为g.(sin 37=0.6,cos 37=0.8)求: (1)匀强电场的电场强度E; (2)现将细线剪断,小球落地过程中小球水平位移的大小; (3)现将细线剪断,带电小球落地前瞬间的动能.,思路探究 (1)细线剪断后,小球做什么运动? 答案:初速度为零的匀加速直线运动. (2)可采用哪些方法或观点求解落地前瞬间动能?哪种方法更简单? 答案:可采用动力学观点求解,通过受力分析、结合牛顿第二定律及运动学知识求解落地前速度,尽而求出动能,也可对整个过程利用能量观点求解,根据动能定理直接求出动能.用动能定理的方法更简单.,方法技巧,分析点电荷平衡问题的方法步骤 点电荷的平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的,只是在原来受力的基础上多了一个电场力.具体步骤如下:,1.平衡法计算电场强度(2013全国卷,18)如图,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a,b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上;a,b带正电,电荷量均为q,c带负电.整个系统置于方向水平的匀强电场中.已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态,则匀强电场电场强度的大小为( ),题组训练,B,ACD,素养提升 学科素养演练提升,核心素养,【物理方法】 巧解电场强度的四种思维方法,方法一 补偿法,将有缺口的带电圆环补全为圆环,或将半球面补全为球面. 【示例1】若在一半径为r、单位长度带电荷量为q(q0)的均匀带电圆环上有一个很小的缺口l(且lr),如图所示,则圆心处的电场强度大小为( ),C,方法二 微元法,将带电圆环、带电平面分成许多微元电荷,每个微元电荷可看做点电荷,利用电场强度叠加原理求出合电场强度. 【示例2】 如图所示,均匀带电圆环所带电荷量为Q,半径为R,圆心为O,P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点,OP=L,试求P点的电场强度.,方法三 对称法,A,利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点,可以使复杂的电场叠加计算大为简化.,方法四 等效法,C,在保证效果相同的条件下,将复杂的电场情境变换为简单的或熟悉的电场情境. 【示例4】 (2019山东济南模拟)MN为足够大的不带电的金属板,在其右侧距离为d的位置上放入一个电荷量为+q的点电荷O,金属板右侧空间电场分布如图(甲)所示,P是金属板表面上与点电荷O的距离为r的一点.几位同学想求出P点的电场强度大小,但发现问题很难,经过研究,他们发现图(甲)所示的电场分布与图(乙)中虚线右侧的电场分布是一样的.图(乙)中两等量异号点电荷的电场分布,其电荷量的大小均为q,它们之间的距离为2d,虚线是两点电荷连线的中垂线.由此他们分别对(甲)图P点的电场强度方向和大小作出以下判断,其中正确的是( ),高考模拟,1.(2017海南卷,2)关于静电场的电场线,下列说法正确的是( ) A.电场强度较大的地方电场线一定较疏 B.沿电场线方向,电场强度一定越来越小 C.沿电场线方向,电势一定越来越低 D.电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹,C,解析:电场线的疏密表示电场强度的强弱,那么电场强度较大的地方电场线一定较密,故A错误;沿着电场线的方向,电势会降低,因此沿电场线方向电势越来越低,但电场线不一定越来越疏,则电场强度不一定越来越小,故B错误,C正确;电场线不一定与带电粒子的轨迹重合,只有电场线是直线,带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一条直线上时,电场线才与带电粒子的轨迹重合,故D错误.,2.(2018全国卷,16)如图,三个固定的带电小球a,b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm.小球c所受库仑力的合力的方向平行于a,b的连线.设小球a,b所带电荷量的比值的绝对值为k,则( ),D,3.(2017北京卷,22)如图所示,长l=1 m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小