高考物理一轮总复习 专题六 第1讲 库仑定律 电场强度课件 新人教版.ppt

专题六电场,第1讲库仑定律电场强度,一、电荷,电荷守恒定律,1.点电荷：当带电体的大小、形状对所研究问题的影响可忽略不计时，就可以把带电体看做带电的点，叫_.,(类似于力学中的质点),点电荷,整数倍,2.元电荷：电子所带的电荷量.质子、正电子的电荷量与它相同，用e表示，e1.601019C，任何带电体的电荷量都是元电荷的_.,3.电荷守恒定律,代数和,平均分配,中和,(1)内容：电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一个部分转移到另一个部分，在转移过程中，电荷的_不变.(2)使物体带电的方式有：摩擦起电、感应起电和接触起电.(3)完全相同的带电金属球相接触时电荷的分配规律：同种电荷总量_；异种电荷先_再平均分配.,二、库仑定律,电荷量的乘积,距离的平方,1.内容：在真空中两个点电荷之间的相互作用力，跟它们的_成正比，跟它们间的_成反比，,作用力的方向在它们的连线上.,点电荷,2.表达式：Fk_，式中k9.0109Nm2/C2，叫静电力常量.3.适用条件：真空中的_.,【基础检测】,1.(2015年湖南怀化调研)如图6-1-1所示，A、B两小球带等量同种电荷，A固定在竖直放置的L10cm长的绝缘支柱上，B受A的斥力作用静止于光滑的绝缘斜面上与A等高处，斜面,图6-1-1,(1)B球对斜面的压力大小.,解：(1)令斜面对B球的支持力为FN，B球带的电荷量为Q，,A、B相距r.,对B球受力分析如图D29所示.,图D29,(2)B球带的电荷量大小(g取10m/s2，静电力常量k9.0109Nm2/C2，计算结果保留两位有效数字).,三、电场和电场强度1.电场：电荷周围存在的一种特殊物质.电场对放入其中的电荷有_.静止电荷产生的电场称为_.,2.电场强度,力的作用,静电场,(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F与它的电荷量的比值.,(2)公式：_.,(3)矢量性：电场强度是矢量，方向与_在该点受到的电场力的方向相同.(4)电场中某点的电场强度由电场_决定，与检验电,荷无关.,本身,(5)真空中点电荷电场强度的决定式：_，其中Q是形成电场的场源电荷.(6)电场的叠加：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.,正电荷,3.电场线,切线方向,疏密,(1)电场线：在电场中画出的一系列曲线，曲线上每一点的_都跟该点的场强方向一致，曲线的_表示电场的强弱.电场线不是实际存在的线，而是为了描述电场而假想的线.(2)几种典型的电场线：,【基础检测】2.(2013年新课标卷)如图6-1-2所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷.已知b点处的电场强度为零，则d点处电场强度的大小为(k为静电力常量),(,),图6-1-2,答案：B,考点1,对库仑定律的理解和应用,重点归纳应用库仑定律的四条提醒(1)在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电量的绝对值计算库仑力的大小.(2)作用力的方向判断根据：同性相斥，异性相吸，作用力的方向沿两电荷连线方向.,(3)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反.,【考点练透】1.(2015年广东惠州一调)两个放在绝缘支架上的相同金属球相距为d，球的半径比d小得多，分别带有q和3q的电荷，相互引力为3F.现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，,则它们的相互作用力将变为(,),A.F,B.2F,C.3F,D.4F,答案：A,2.(2015年江苏金陵中学模拟)如图6-1-3所示，半径相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量，相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是F.今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开.这时，A、B两球之间的相互,作用力的大小是(,),图6-1-3,答案：A,考点2,对电场强度的理解,重点归纳1.对场强的三个表达式的正确理解,2.在求解电场强度问题时，应分清所叙述的场强是合场强还是分场强，若求分场强，要注意选择适当的公式进行计算，求合场强时，应先求出分场强，然后再根据矢量的合成法则(平行四边形定则)进行求解.,典例剖析,例1：(2015年湖北襄阳四校联考)在电场中某点放上电荷量为2108C的带负电的试探电荷，它受到的电场力为6102N，方向水平向右.若撤走上述试探电荷，在该点放上电荷量为4108C的带正电的试探电荷，其他条件不变，则该点的电场强度为()A.3106N/C，方向水平向右B.6106N/C，方向水平向左C.3106N/C，方向水平向左D.6106N/C，方向水平向右,思维点拨：本题可以根据电场强度的定义式进行求解，某个位置的电场强度与试探电荷无关.,3106N/C，负电荷受到的电场力方向和电场方向相反，故电场方向向左，因为电场强度和试探电荷无关，所以更换电荷后，该点的电场强度不变，故C正确.,答案：C,【考点练透】3.(2015年山东卷)直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图6-1-4所示，M、N两点各固定一负点电荷，一电量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零.静电力常量用k表示.若将该正点电荷移到G点，则H,),点处场强的大小和方向分别为(,图6-1-4,答案：A,4.如图6-1-5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(,)图6-1-5,C.D点的场强大小不可能为0D.A、C两点的场强相同答案：A,考点3,电场线的特点及其应用,重点归纳1.特点(1)不闭合：电场线起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无穷远处(或负电荷)，即电场线不能形成闭合曲线.(2)不中断、不相交：在没有电荷的空间，电场线不中断，两条电场线也不能相交.(3)不是电荷在电场中的运动轨迹：只有当电场线为直线、电荷仅受电场力的作用做初速度为零或初速度平行于电场线的运动，电荷的运动轨迹才与电场线重合.,2.应用,(1)表示场强的方向：电场线上每一点的切线方向和该点的,场强方向一致.,(2)比较场强的大小：电场线的疏密程度反映了场强的大小即电场的强弱.同一幅电场线图中，电场线越密的地方场强越大，电场线越疏的地方场强越弱.,(3)判断电势的高低：在静电场中，顺着电场线的方向电势,越来越低.,典例剖析例2：(多选，2015年江苏卷)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图6-1-6所示，c是两负电荷连线的中点，,),d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则(图6-1-6,A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高,C.c点的电场强度比d点的大D.c点的电势比d点的低,解析：由图知，a点处的电场线比b点处的电场线密集，c点处电场线比d点处电场线密集，所以A、C正确；过a点画等势线，与b点所在电场线的交点在b点沿电场线的方向上，所以b点的电势高于a点的电势，故B错误；同理可得d点电势高于c点电势，故D正确.,答案：ACD,【考点练透】5.(2016年四川成都期中)如图6-1-7所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某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,图6-1-7,A.带电粒子所带电荷的正、负,B.带电粒子在a、b两点的受力方向,C.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大D.带电粒子在a、b两点的速度何处较大答案：A,6.如图618所示，Q1和Q2是两个电荷量大小相等的点电荷，MN是两电荷的连线，HG是两电荷连线的,中垂线，O是垂足.下列说法正确的是(,),A.若两电荷是异种电荷，则OM的中点与,ON的中点电势一定相等,图6-1-8,B.若两电荷是异种电荷，则O点的电场强度大小，与MN上各点相比是最小的，而与HG上各点相比是最大的C.若两电荷是同种电荷，则OM中点与ON中点处的电场强度一定相同D.若两电荷是同种电荷，则O点的电场强度大小，与MN上各点相比是最小的，与HG上各点相比是最大的,解析：若两电荷是异种电荷，则OM的中点与ON的中点电势一定不相等，选项A错误.若两电荷是异种电荷，根据两异种电荷电场特点可知，O点的电场强度大小，与MN上各点相比是最小的，而与HG上各点相比是最大的，选项B正确.若两电荷是同种电荷，则OM中点与ON中点处的电场强度大小一定相同，方向一定相反，选项C错误.若两电荷是同种电荷，则O点的电场强度为零，与MN上各点相比是最小的，与HG上各点相比也是最小的，选项D错误.,答案：B,考点4,带电体的力电综合问题的分析方法,重点归纳1.解答思路,2.运动情况反映受力情况(1)物体保持静止：F合0.(2)做直线运动.匀速直线运动，F合0.变速直线运动：F合0，且F合与速度方向总是共线.(3)做曲线运动：F合0，F合与速度方向不在一条直线上，且总指向曲线凹的一侧.(4)加速运动：F合与v的夹角为，090；减速运动：90180.(5)匀变速运动：F合恒量.,典例剖析例3：(2015年江苏卷)如图6-1-9所示，一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计,空气阻力，则小球(,),图6-1-9,A.做直线运动C.速率先减小后增大,B.做曲线运动D.速率先增大后减小,解析：由题意知，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角，故小球做曲线运动，所以A错误；B正确；在运动的过程中合外力先做负功后做正功，所以C正确；D错误.,答案：BC,方法技巧：本题主要是对运动的分析，可以把小球的运动分解到水平和竖直两个方面的直线运动，也可以看成是在一恒力作用下的斜抛运动.,【考点练透】7.(多选，2015年四川卷)如图6-1-10所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P，直径MN水平，a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷)，b固定在M点，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出),时速度为零.则小球a(,),图6-1-10,A.从N到Q的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小B.从N到Q的过程中，速率先增大后减小C.从N到Q的过程中，电势能一直增加,D.从P到Q的过程中，动能减少量小于电势能增加量,解析：a球从N点静止释放后，受重力mg、b球的库仑斥力FC和槽的弹力N作用，a球从N到Q的过程中，mg与FC的夹角逐渐减小，不妨先假设FC的大小不变，随着的减小mg与FC的合力F将逐渐增大，况且，由库仑定律和图中几何关系可知，随着的减小FC逐渐增大，因此F一直增加，故选项A错误；在a球从N到Q的过程中，a、b两小球距离逐渐,变小，电场力一直做负功，电势能一直增加，故选项C正确；显然在从P到Q的过程中，根据能的转化与守恒可知，其电势能增加量等于其机械能的减少量，a球在Q点时的重力势能大于其在P点时的重力势能，因此该过程中动能一定在减少，且其减少量一定等于其电势能与重力势能增加量之和，故选项D错误；既然在从P到Q的过程中，a球的动能在减小，因此其速率也在减小，而开始在N点时速率为0，开始向下运动段中，其速率必先增大，故选项B正确.,答案：BC,8.(2015年安徽江淮十校联考)如图6-1-11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，电场强度大小与到直棒的距离成反比.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、B，A、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.,图6-1-11,方法,等效法处理重力场和电场的问题,等效法是从效果等同出发来研究物理现象和过程的一种科学方法.等效法总是把复杂的物理现象和过程转化为理想的、简单的、等效的物理现象和过程来研究和处理.匀强电场有许多性质与重力场非常相似，所以将电场与重力场加以比较，在力、能量、做功方面寻找它们的共性.静电场和重力场一样，都是保守内力场，都具有力和能的性质，并且两种力做功都与路径无关，只与始末的相对位置有关.因此，在解决静电场问题时，采用等效法处理，可使问题简单化.,大多数复合场都是重力场与匀强电场的叠加场，在这样物理情境的场中，遇到摆的问题时，采用等效法处理.即首先确定出等效重力场的平衡位置(切向合力为零的位置)，其次求出等效重力和等效重力加速度.,例4：如图6-1-12所示，一条长为L的细线上端固定在O点，下端系一质量为m的小球，将它置于很大的匀强电场中，电场强度为E，方向水平向右，已知小球在B点时受力平衡，细线与竖直方向的夹角为，求：,图6-1-12,(1)当细线与竖直方向的夹角多大时，才能使小球由静止释放后细线到竖直位置时小球速度恰好为零.(2)当细线与竖直方向成角时，至少要给多大的初速度，才能使小球做完整的圆周运动？审题突破：小球受重力和电场力，这两个力都是恒力，故可等效为受一个恒力(重力)，其方向沿OB方向.解：(1)小球在B点受力情况如图6-1-13甲所示，由于小球是在电场与重力场的复合场中运动，等效重力加速度为g,小球在AC间运动类比为一个单摆的运动，B为振动的平衡位置，由对称性知AOC2.,甲,乙,图6-1-13,(2)细线系着小球在复合场中做圆周运动，其“最高”点为D，“最低”点为B，如图乙.,题外拓展：如果题目要求绳所受的最大拉力，也一样找到等效的最低点，然后根据合外力提供向心力解答.,【触类旁通】