高考物理大二轮总复习与增分策略 专题十一 电场力和能的性质课件.ppt

专题十一电场力和能的性质,考点基础自清,考点互动探究,内容索引,考点基础自清,一、电荷及其守恒定律,负,答案,1.两种电荷(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带电.(2)同种电荷相互排斥，异种电荷相互.2.三种起电方式摩擦起电、感应起电和接触起电，它们的实质都是的转移.3.元电荷最小的电荷量，eC.,吸引,电子,1.61019,答案,4.电荷守恒定律表述1：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的_.这个结论叫做电荷守恒定律.表述2：一个与外界没有电荷交换的系统，的代数和保持不变.,总量,保持不变,电荷,答案,二、库仑定律,1.点电荷当带电体的、大小及电荷分布对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看成点电荷.2.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正比，与它们的成反比，作用力的方向在它们的连线上.,形状,距离的二次方,答案,(2)表达式：F，式中k9.0109Nm2/C2，叫做静电力常量.(3)适用条件：真空中的.,点电荷,答案,三、电场强度,1.定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的的比值.2.定义式：E.3.矢量性：规定在电场中某点所受的方向为该点电场强度的方向.,电荷量q,正电荷,电场力,答案,4.场强公式的比较,三个公式,适用于电场与试探电荷是否存在无关,适用于产生的电场Q为场源电荷的电荷量,适用于电场U为两点间的电势差，d为沿电场方向两点间的距离,任何,点电荷,匀强,答案,5.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和.(2)运算法则：定则.,矢量,平行四边形,答案,四、电势能和电势电势差,1.静电力做功(1)特点：静电力做功与路径无关，只与有关.(2)计算方法WqEd，只适用于，其中d为沿电场方向的距离.WABqUAB，适用于.,初、末位置,匀强电场,任何电场,答案,2.电势能(1)定义：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到位置时静电力做的功.(2)电场力做功是电势能变化的量度，用公式表示为WAB，即电场力做正功，电荷的电势能减少，电场力做负功，电荷的电势能增加.,零势能,EpAEpB,答案,3.电势(1)定义：电荷在电场中某一点的与它的电荷量的比值.(2)定义式：.(3)矢标性：电势是，有正负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低).(4)相对性：电势具有，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同.(5)电势是描述电场能的性质的物理量，决定于本身，与试探电荷.,电势能,标量,相对性,电场,无关,答案,4.电势差(1)电势差：电场中两点间的差值叫做电势差，也叫电压.(2)电场中两点间的电势差与零电势点的选取(填“有关”或“无关”).(3)公式：电场中A点的电势为A，B点的电势为B，则UABAB，UBA，可见UABUBA.(4)电势差是，UAB是正值，A点的电势比B点的电势高；UAB为负值，A点的电势比B点的电势低.(5)电荷q从A点移到B点，静电力做功WAB与AB间电势差UAB的关系为WAB.,电势,无关,BA,标量,qUAB,答案,五、电势差与电场强度的关系(加试),(1)电势差与电场强度的关系式：E，其中d为电场中两点间沿电场方向的距离.(2)公式只适用于.,匀强电场,答案,六、静电现象的应用(加试),1.处于静电平衡状态下导体的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部场强.(2)处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点的场强方向必定与这点的表面.(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个，地球是一个等势体.,处处为零,垂直,等势面,答案,2.静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点(1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的.(2)在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量)，凹陷的位置几乎没有电荷.3.尖端放电所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷，这相当于导体从尖端失去电荷的现象.,表面,越大,中和,答案,4.静电屏蔽金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响，壳(网)内电场强度保持为，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳(网)的这种作用叫做.,0,静电屏蔽,1.(2015浙江1月学考26)下列电场中，A、B两点电场强度相同的是(),1,2,3,4,5,学考通关练,1,2,3,4,5,解析,3.一个电荷只在静电力作用下从电场中的A点移动到B点时，静电力做了5106J的功，那么()A.电荷在B点将具有5106J的电势能B.电荷在B点将具有5106J的动能C.电荷的电势能减少了5106JD.电荷的电势能增加了5106J,解析,1,2,3,4,5,解析电荷只在静电力作用下从电场中的A点移动到B点时，静电力做正功，电势能减少，静电力做了多少正功，电荷的电势能就减少多少.因电荷在A点的动能和电势能不知道，所以不能确定电荷在B点的动能和电势能.故选项C正确.,4.如图1为某匀强电场的等势面分布图，每两个相邻等势面相距2cm，则该匀强电场的场强大小和方向分别为(),解析,图1,1,2,3,4,5,A.E100V/m，竖直向下B.E100V/m，竖直向上C.E100V/m，水平向左D.E100V/m，水平向右,解析电场方向与等势面垂直且指向电势降低的方向，故电场方向水平向左；,5.(2016诸暨市期末)如图2甲所示，一块有机玻璃板和一块塑料板，手持有机玻璃棒用力快速摩擦两板后分开；接着将塑料板插入箔片验电器上端的空心金属球中，没有接触金属球，发现金属箔片张开，如图乙所示；然后抽回塑料板，再将有机玻璃板和塑料板互相平行但不接触，同时插入空心金属球，仍没有接触金属球，发现金属箔片没有张开，如图丙所示.关于这一实验现象，下列的说法正确的是(),1,2,3,4,5,图2,A.两板摩擦后带电说明创造了新的电荷B.图乙验电器箔片张开是因为发生了电磁感应C.图乙验电器箔片张开是因为板上电荷转移到箔片上D.图丙验电器箔片没有张开是因为两板带等量异种电荷,1,2,3,4,5,返回,考点互动探究,等量同种和异种点电荷的电场强度的比较,考点一库仑定律与电场强度,解析,图3,例1(2016浙江10月学考13)如图3所示，质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带有电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上.其中O点与小球A的间距为l，O点与小球B的间距为l.当小球A平衡时，悬线与竖直方向夹角30.带电小球A、B均可视为点电荷，静电力常量为k.则(),解析小球A的受力分析如图.,技巧点拨,解决平衡问题的方法技巧,分析带电体的平衡问题的关键是受力分析，正确画出受力图，不共线力作用下的平衡问题的分析方法有正交分解法和合成法(只分析含有直角的情况).两种方法都是利用直角三角形的知识求解.,解析,1.(2015浙江学考模拟)如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点，其中a、b两点电场强度相同的是(),解析电场强度是矢量，a、b两点的电场强度相同，则要求场强的大小和方向都相同，故D对.,1,2,3,变式题组,解析,2.如图4所示，B为线段AC的中点，如果在A处放一个Q的点电荷，测得B处的场强EB48N/C，则()A.EC24N/CB.EC12N/CC.若要使EB0，可在C处放一个Q的点电荷D.把q109C的点电荷放在C点，则其所受电场力的大小为6109N,图4,1,2,3,根据场的叠加及点电荷产生的场强方向知，应在C处放一等量同种电荷，C错误；,FqEC1.2108N，D错误.,解析,3.如图5所示，水平匀强电场中，一带电荷量为q、质量为m的小球静止在倾角为的光滑斜面上，则关于场强方向及大小的判断正确的是(),1,2,3,图5,解析小球静止，所受合力为零.重力和水平方向的电场力不能使其平衡，因此一定会受到斜面支持力的作用.由三力平衡情况可知，小球所受电场力应水平向右，即Eqmgtan，由此得匀强电场场强大小为.因小球带负电，所以匀强电场方向与小球受力方向相反，即电场方向向左.故选B.,1,2,3,1.电势和电场强度的区别,(1)电势是标量，是描述电场能的性质的物理量；电场强度是矢量，是描述电场力的性质的物理量.(2)电势高的地方场强不一定大，二者在大小上无必然联系.(3)沿电场强度方向电势降低.,考点二电势能和电势电势差,2.电势高低的判断,3.电势能大小的判断,例2如图6，直线上有O、a、b、c四点，a、b间的距离与b、c间的距离相等.在O点处有固定点电荷.已知b点电势高于c点电势.若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则(),解析,图6,A.两过程中电场力做的功相等B.前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功C.前一过程中，粒子电势能不断减小D.后一过程中，粒子动能不断减小,解析由题意知O点处点电荷带正电，其周围部分电场线分布如图所示，带负电荷的粒子由c到b再到a过程中，电场强度不断变大，,粒子由cba过程中，电场力做正功，电势能不断减小，动能不断增加，故C项正确，D项错误.,方法感悟,电场力做功的计算方法,(1)由公式WFlcos计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为：WqElcos.(2)由WqU来计算，此公式适用于任何形式的静电场.(3)由动能定理来计算：W电场力W其他力Ek.(4)由电势能的变化来计算：WABEpAEpB.,解析,4.如图7所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O.下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是(),4,5,6,图7,A.O点的电场强度为零，电势最低B.O点的电场强度为零，电势最高C.从O点沿x轴正方向，电场强度减小，电势升高D.从O点沿x轴正方向，电场强度增大，电势降低,变式题组,解析圆环上均匀分布着正电荷，可以将圆环等效为很多正点电荷的组成，同一条直径的两端点的点电荷的合场强类似于等量同种电荷的场强，故圆环的中心的合场强一定为零，x轴上的合场强，在圆环的右侧方向沿轴向右，左侧方向沿轴向左，电场强度都呈现先增大后减小的趋势，因沿电场线的方向电势逐渐降低，所以可得O点的电势最高，选项B正确.,4,5,6,解析,5.如图8所示，一带负电的粒子，沿着电场线从A点运动到B点的过程中，以下说中正确的是(),4,5,6,图8,A.带电粒子的电势能越来越小B.带电粒子的电势能越来越大C.带电粒子受到的静电力一定越来越小D.带电粒子受到的静电力做正功,4,5,6,解析带负电的粒子所受静电力方向与电场线方向相反，所以当带负电的粒子沿着电场线从A点运动到B点的过程中，静电力做负功，电势能越来越大，选项A、D错误，B正确；电场线的疏密表示场强的大小，所以EAEA，所以粒子的加速度aBaA.由定性画出的等势面并根据沿电场线方向电势降低，可知电势AB.由粒子运动轨迹的弯曲方向可知静电力做正功，所以动能、电势能的变化情况为EkBEkA，EpBPN可知，负电荷在M点电势能小于在N点的电势能，选项C错误.正电荷在M点静止释放，电荷在电场力的作用下运动，但是运动轨迹并不是电场线，选项D错误.,7,8,9,在匀强电场中由公式UEd得出“一式二结论”,图14,考点四电势差与电场强度的关系(加试),结论2匀强电场中若两线段ABCD，且ABCD，则UABUCD(或ABCD)，如图乙所示.,例4(2015浙江学考模拟)如图15所示，匀强电场场强为1103N/C，abdc4cm，bcad3cm，则下述计算结果正确的是(),图15,解析,A.ab之间的电势差为4000VB.ac之间的电势差为50VC.将q5103C的点电荷沿矩形路径abcda移动一周，静电力做功为零D.将q5103C的点电荷沿abc或adc从a移动到c，静电力做功都是0.25J,UacUab40V，选项B错；将负点电荷移动一周，电势差为零，静电力做功为零，故选项C对；WacqUac510340J0.2J，选项D错.,规律总结,公式UABEd的应用技巧,1.公式UABEd只适用于匀强电场的定量计算.2.公式中的“d”指电场中两点沿电场强度方向的距离，如果电场中两点不沿场强方向，d的取值应为两点连线在场强方向的投影，或为两点所在等势面间的垂直距离.3.在应用时，可把公式UABEd简化为UEd，即只计算两点间的电势差大小，至于电势差的正负、电场强度的方向我们根据题意另作判断.4.电场强度与电势差的关系式也可写作E，它的意义是：电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势.,解析,10.(2016金华十校调研)a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势依次为10V、2V、6V；三点在同一平面上，下列图中电场强度的方向表示正确的是(),10,11,解析由于Ua