高考物理一轮总复习专题库仑定律电场强度电场线课件.ppt

第1讲 库仑定律、电场强度、电场线,【考纲解读】1.理解电场强度的定义、意义及表示方法；2.熟练掌握各种电场的电场线分布，并能利用它们分析解决问题；3.会分析、计算在电场力作用下的电荷的平衡及运动问题,一、电荷和电荷守恒定律 1电荷 (1)元电荷：电荷量为e_的电荷叫作元电荷质子和电子均带元电荷的电荷量 (2)点电荷： _对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷,考点O 讲堂梳理自查,1.601019 C,形状和大小,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；在转移过程中，电荷的总量保持_ (2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电 (3)带电实质：物体带电的实质是_,转移,转移,不变,电子得失,二、库仑定律 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_，与它们的_成反比，作用力的方向在它们的连线上 2公式：_，式中的k9.0109 Nm2/C2，叫作静电力常量 3适用条件：_；真空中,正比,距离的二次方,点电荷,电场力F,电荷量q,正电荷,2点电荷场强的计算式 (1)公式：设在场源点电荷Q形成的电场中，与Q相距r点的场强为E_. (2)适用条件：真空中的_形成的电场 3匀强电场：各点场强的大小和方向都相同的电场，公式E_.,点电荷,四、电场线及其特点 1电场线：画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的_方向表示该点的电场强度方向 2电场线的特点 (1)电场线从_或无限远处出发并终止于_或无限远处 (2)电场线不相交 (3)电场线越密的地方场强越大,正电荷,负电荷,切线,1对电荷守恒的考查(多选)用一绝缘柄将一带正电玻璃棒a接触另一不带电玻璃棒b，使之接触起电，以下说法正确的是( ) A在此接触起电过程中，玻璃棒a上的正电荷向玻璃棒b上转移 B在此接触起电过程中，玻璃棒b上的电子向玻璃棒a上转移 C在此接触起电过程中，它们的电荷的代数和不变 D此接触起电过程并不一定遵循电荷守恒定律 【答案】BC 【解析】带正电玻璃棒a接触另一不带电玻璃棒b，玻璃棒b上的电子向玻璃棒a上转移，在此接触起电过程中，它们的电荷的代数和不变，选项B，C正确,【答案】A,3对电场强度的考查真空中A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r，则A，B两点的电场强度大小之比为( ) A31 B13 C91 D19 【答案】C,4对电场线的考查(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这个电场可能是负点电荷的电场 BA点的电场强度大小大于B点的电场强度 CA、B两点的电场强度方向不相同 D负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线向左下方 【答案】BC 【解析】点电荷的电场线为直线，选项A错误；电场线越密集，电场强度越大，选项B正确；电场线切线方向即为电场的方向，选项C正确；负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切线向右上方，选项D错误,1库仑定律适用条件的三点理解 (1)对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离 (2)对于两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布 (3)当r0时，带电体不能看成点电荷，库仑力不趋于无穷大,考点1 库仑定律的理解与平衡问题,2解决库仑力作用下平衡问题的步骤 3三个自由点电荷的平衡问题规律 “三点共线”三个点电荷分布在同一直线上； “两同夹异”正负电荷相互间隔； “两大夹小”中间电荷的电荷量最小； “近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷,例1 (多选)如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，细线与斜面平行小球A的质量为m，电量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷小球A静止在斜面上，则( ),库仑力具有力的共性，可以和其他力一起使带电体平衡状态，构成力电综合问题求解思路与力学平衡基本相同，先确定研究对象分析受力情况，若受到三个以上的多力平衡问题，对力的处理一般用正交分解法，而受三力作用的平衡问题，还可以用平行四边形或三角形法,1几种典型的电场线,考点2 电场线,2电场线的应用,例2 (多选)如图甲所示，Q1，Q2是两个固定的点电荷，一带正电的试探电荷仅在电场力作用下以初速度v0沿两点电荷连线的中垂线从a点向上运动，其vt图象如图乙所示，下列说法正确的是( ),A两点电荷一定都带负电，但电荷量不一定相等 B两点电荷一定都带负电，且电荷量一定相等 C试探电荷一直向上运动，直至运动到无穷远处 Dt2时刻试探电荷的电势能最大，但加速度不为零 思路剖析：由vt图象可知t2时间内试探电荷速度的大小和方向如何变化？说明受到的合力在方向上是怎样的？t2时刻速度减小到零，然后试探电荷怎样运动？ 【答案】BD,【解析】由于仅在电场力的作用下沿着两电荷连线的中垂线向上做减速运动，因此受力一定竖直向下，因此两点电荷一定都带负电，且电荷量一定相等，选项B正确，A错误；t2时刻速度减小到零然后反向向下运动，选项C错误；在t2时刻克服电场力做功最多，因此电势能最大，此时图象的斜率不为零，即加速度不为零，选项D正确,练2 (多选)下图中实线是一簇未标明方向的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a，b是轨迹上的两点若带电粒子在运动过程中只受电场力的作用，根据此图可判断出( ) A带电粒子所带电荷的符号 B场强的方向 C带电粒子在a、b两点的受力方向 D带电粒子在a、b两点的加速度何处较大,【答案】CD 【解析】由轨迹的弯曲情况，可知电场力应沿电场线向左，但因不知电场线的方向，故带电粒子所带电荷的符号不能确定由电场线的疏密程度知a点场强大于b点场强，带电粒子在a点所受电场力较大，从而在a点时加速度较大，综上所述选项C、D正确,电场线不是电荷的运动轨迹在电场线为曲线的电场中，沿电场线各点场强方向不同，电荷受力方向将随场强方向的改变而改变，速度方向也会改变，但速度方向不可能始终与电荷所受的电场力同向，因而，电荷不能沿着电场线运动在电场线为直线的电场中，如果电荷的初速度方向与电场线不在一条直线上，电荷将做曲线运动只有在电场线是直线时，且电荷的初速度为零或电荷运动速度与电场线平行，电荷运动轨迹与电场线才重合这只是一种特殊的情况,1带电体在电场中加速运动的两种情景 (1)做直线运动垂直直线方向的合力一定为零，而沿直线方向合力可能为零，也可能不为零 (2)做曲线运动有抛体运动、圆周运动和一般曲线运动三种情况，对于一般曲线运动往往采用能量的知识求解,考点3 带电体的力电综合应用,2解决力、电综合问题的一般思路,例3 如图所示，质量为m，带电荷量为q的微粒在O点以初速度v0与水平方向成角射出，微粒在运动中受阻力大小恒定为Ff. (1)如果在某方向上加上一定大小的匀强电场后，能保证微粒仍沿v0方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小值. (2)若加上大小一定、方向水平向左的匀强电场，仍能保证微粒沿v0方向做直线运动，并经过一段时间后又返回O点，求微粒回到O点时的速率,审题突破：(1)微粒做直线运动的条件是什么？(2)微粒沿速度方向的合力是否为零？垂直速度方向的合力是否为零？(3)微粒往返运动过程中的加速度是否相同？为什么？,练3 (多选)如图所示，在竖直平面内，带等量同种电荷的小球A、B，带电荷量为q(q0)，质量都为m，小球可当作质点处理现固定B球，在B球正上方足够高的地方由静止释放A球，则从释放A球开始到A球运动到最低点的过程中( ) A小球A的动能不断增大 B小球A的加速度不断减小 C小球A的机械能不断减小 D小球A的电势能不断增大 【答案】CD,练4 (2017届江淮十校联考)如图所示，一带正电的长细直棒水平放置，带电细直棒在其周围产生方向向外辐射状的电场，电场强度大小与直棒的距离成反比在直棒上方有一长为a的绝缘细线连接了两个质量均为m的小球A，BA，B所带电荷量分别为q和4q，A球距直棒的距离为a，两个球恰好处于静止状态不计两小球之间的静电力作用，剪断细线，若A球下落的最大速度为vm，求A球下落到速度最大过程中，电场力对A球做的功,1基本公式计算,微课堂 电场强度的计算,2电场的叠加 (1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和 (2)运算法则：平行四边形定则或三角形定则 3特殊求解方法 (1)补偿法：将有“缺陷”的模型当成完整的来计算，然后减去“缺陷”部分产生的结果 (2)极值法：列出方程后，依据求极值的知识求解 (3)对称法：是利用带电体(如球体、薄板等)产生的电场具有对称性的特点来求电场强度的方法,例4 (多选)如图所示，a、b是两个点电荷，它们的电荷量分别为Q1，Q2，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线上的一点下列哪种情况能使P点电场强度方向指向MN的左侧( ) AQ1，Q2都是正电荷，且Q1|Q2| CQ1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|Q2|,思路剖析：电场强度是矢量，它的叠加遵循平行四边形定则，结合选项由点电荷电场的特点及平行四边形定则作图进行判断(注意：无需水平指向左侧) 【答案】ACD,【答案】B,电场强度叠加问题的求解思路 电场强度是矢量，叠加时应遵从平行四边形定则，分析电场的叠加问题的一般步骤是： 1确定分析计算的空间位置； 2分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向； 3依次利用平行四边形定则求出矢量和,热点题组一 库仑定律的理解 1(2017届杭州名校模拟)有两个完全相同的小球A，B，质量均为m，带等量异种电荷，其中A带电荷量为q，B带电荷量为q.现用两长度均为L，不可伸长的细线悬挂在天花板的O点上，两球之间夹着一根绝缘轻质弹簧在小球所挂的空间加上一个方向水平向右、大小为E的匀强电场如图所示，系统处于静止状态时，弹簧位于水平方向，两根细线之间的夹角60，则弹簧的弹力为(静电力常量为k，重力加速度为g)( ),模拟精选 组合专练,A图甲中A、B两个小球一定带异种电荷 B图甲中三个小球一定带等量电荷 C图乙中三个小球一定带同种电荷 D图乙中三个小球带电荷量的大小为QDQFQE 【答案】AC 【解析】由于圆环光滑，因此圆环对小球的弹力一定沿半径方向指向圆心或背离圆心，因而每个小球受其他两个小球的库仑力的合力必须沿半径方向背离圆心或指向圆心,(1)求k的值； (2)若撤去外力F，求在撤去外力瞬时A，B小球的加速度和A，B小球间绝缘细线的拉力,热点题组三 电场线 4(多选)(2017届开封检测)如图所示，实线表示匀强电场中的一组电场线，一带电粒子(不计重力)经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示，a，b是轨迹上的两点，关于粒子的运动情况，下列说法中可能的是( ) A该粒子带正电荷，运动方向为由a至b B该粒子带负电荷，运动方向为由a至b C该粒子带正电荷，运动方向为由b至a D该粒子带负电荷，运动方向为由b至a 【答案】BD,5(多选)(2017届济宁质检)某电场的电场线分布如图所示，下列说法正确的是( ) Ac点电场强度大于b点电场强度 Ba点电势高于b点电势 C若将一试探电