高考物理大一轮复习 7.1电场的力的性质课件.ppt

第1课时电场的力的性质 知识梳理 知识点一 电荷及电荷守恒定律1 元电荷 点电荷 1 元电荷 e 1 6 10 19c 所有带电体的电荷量都是元电荷的 其中质子 正电子的电荷量与元电荷相同 2 点电荷 当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时 可以将带电体视为点电荷 整数倍 2 静电场 1 定义 存在于电荷周围 能传递电荷间的一种特殊物质 2 基本性质 对放入其中的电荷有的作用 3 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 感应起电 3 带电实质 物体带电的实质是 相互作用 力 转移 转移 不变 摩擦起电 接触起电 得失电子 4 感应起电 感应起电的原因是电荷间的相互作用 或者说是电场对电荷的作用 1 同种电荷相互 异种电荷相互 2 当有外加电场时 电荷向导体两端移动 出现感应电荷 当无外加电场时 导体两端的电荷发生中和 排斥 吸引 真空 电荷量的乘积 距离的二次方 9 0 109 真空 点电荷 比值 正电荷 电场力 矢量 平行四边形定则 知识点四 电场线1 定义 为了形象地描述电场中各点电场强度的及 在电场中画出一些曲线 曲线上每一点的都跟该点的电场强度方向一致 曲线的表示电场的强弱 强弱 方向 切线方向 疏密 3 几种典型电场的电场线 如图1所示 图1 思维深化判断正误 正确的画 错误的画 1 质子的电荷量为一个元电荷 但电子 质子是实实在在的粒子 不是元电荷 2 两个完全相同的带电金属球接触时 先发生正 负电荷的中和 然后再平分 题组自测 题组一库仑定律的理解及应用1 如图2所示 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b 其壳层的厚度和质量分布均匀 将它们固定于绝缘支架上 两球心间的距离为l l为球壳外半径r的3倍 若使它们带上等量异种电荷 电荷量的绝对值均为q 那么 a b之间的万有引力f1与库仑力f2为 图2 解析虽然两球心间的距离l只有球壳外半径r的3倍 但由于其壳层的厚度和质量分布均匀 两球壳可看做质量集中于球心的质点 因此 可以应用万有引力定律求f1 而本题中由于a b两球壳所带异种电荷相互吸引 使它们各自的电荷分布不均匀 即相互靠近的一侧电荷分布比较密集 又因两球心间的距离l只有其外半径r的3倍 不满足l远大于r的要求 故不能将两带电球壳看成点电荷 所以库仑定律不适用 d正确 答案d 题组二对电场强度 电场线的理解及应用3 双选 以下关于电场和电场线的说法中正确的是 a 电场 电场线都是客观存在的物质 因此电场线不仅能在空间相交 也能相切b 在电场中 凡是电场线通过的点 场强不为零 不画电场线区域内的点场强为零c 同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大d 电场线是人们假想的 用以表示电场的强弱和方向 客观上并不存在 解析电场线是假想的 不是物质 在空间不相交 不相切 不画电场线区域内的点场强不一定为零 答案cd 解析电场中某点场强的大小和方向由电场本身决定 与试探电荷的受力情况及电荷性质无关 故a d错误 c正确 电场强度的方向与正电荷所受电场力方向相同 与负电荷所受电场力方向相反 但场强方向与试探电荷的正负无关 b错误 答案c 5 a b是一条电场线上的两个点 一带正电的粒子仅在电场力作用下以一定的初速度从a点沿电场线运动到b点 其v t图象如图3所示 则电场的电场线分布可能是 图3 解析从v t图象可知 粒子从a运动到b做减速运动 且加速度越来越大 所以电场强度方向向左 且电场强度从左到右越来越大 d正确 答案d 6 如图4所示 电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于p点和q点 已知在p q连线上某点r处的电场强度为零 且pr 2rq 则 图4a q1 2q2b q1 4q2c q1 2q2d q1 4q2 例1 双选 2014 浙江卷 19 如图5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 电荷量为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 图5 变式训练 1 两个可自由移动的点电荷分别放在a b两处 如图6所示 a处电荷带正电荷量q1 b处电荷带负电荷量q2 且q2 4q1 另取一个可以自由移动的点电荷q3 放在ab直线上 欲使整个系统处于平衡状态 则 图6 a q3为负电荷 且放于a左方b q3为负电荷 且放于b右方c q3为正电荷 且放于a b之间d q3为正电荷 且放于b右方解析因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用 且已知q1和q2是异种电荷 对q3的作用力一为引力 一为斥力 所以q3要平衡就不能放在a b之间 根据库仑定律知 由于b处的电荷q2电荷量较大 q3应放在离q2较远而离q1较近的地方才有可能处于平衡 故应放在q1的左侧 要使q1和q2也处于平衡状态 q3必须带负电 故应选a 答案a 考点二电场强度的计算 例2 2014 江苏卷 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 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 电势降低解析由微元法和对称的思想分析可知 均匀带电圆环内部o点的场强为零 电势为标量 且正电荷周围的电势为正 在x轴上o点离带电体最近 故o点电势最高 选项a错 b对 从o点沿x轴正方向电场强度先增大后减小 电势降低 选项c d错误 答案b 1 解决此类问题的关键就是要明确电场强度是矢量 其运算规则为平行四边形定则 2 常用的思维方法 对称法 变式训练 2 2014 石家庄市质量检测二 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场 如图8所示 在半球面ab上均匀分布正电荷 总电荷量为q 球面半径为r cd为通过半球顶点与球心o的轴线 在轴线上有m n两点 om on 2r 已知m点的场强大小为e 则n点的场强大小为 图8 考点三对电场线的理解及应用1 判断电场强度的方向 电场线上任意一点的切线方向即为该点电场强度的方向 2 判断电场力的方向 正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同 负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反 3 判断电场强度的大小 定性 电场线密处电场强度大 电场线疏处电场强度小 进而可判断电荷受力大小和加速度的大小 4 判断电势的高低与电势降低的快慢 沿电场线的方向电势逐渐降低 电场强度的方向是电势降低最快的方向 例3 双选 两个带等量正电的点电荷 固定在图9中p q两点 mn为pq连线的中垂线 交pq于o点 a为mn上的一点 一带负电的试探电荷q 从a点由静止释放 只在静电力作用下运动 取无限远处的电势为零 则 图9 a q由a向o的运动是匀加速直线运动b q由a向o运动的过程电势能逐渐减小c q运动到o点时的动能最大d q运动到o点时的电势能为零 解析等量同种点电荷的电场线如图所示 负试探电荷q在a点由静止释放 在电场力的作用下从a向o做变加速直线运动 且电场力做正功 电势能减小 选项a错误 选项b正确 负试探电荷q通过o点后在电场力的作用下向下做变减速运动 因此q运动到o点时的速度最大 动能最大 选项c正确 因无限远处的电势为零 则o点的电势 0 所以q在o点的电势能不为零 选项d错误 答案bc 两等量点电荷连线上 中垂线上的电场强度特点 1 等量同种点电荷 两点电荷连线上 中点o处为零 其他点关于o点对称 大小相等 方向相反 连线的中垂线上 由中点o到无限远 先变大后变小 且关于o点对称 大小相等 方向相反 2 等量异种点电荷 两点电荷连线上 中点o处最小 其他点关于o点对称 大小相等 方向相同 平行于连线指向负电荷 连线的中垂线上 由中点o到无限远 逐渐变小 且关于o点对称 大小相等 方向相同 平行于连线指向负电荷一侧 变式训练 3 2014 亳州模拟 实线为三条未知方向的电场线 从电场中的m点以相同的速度飞出a b两个带电粒子 a b的运动轨迹如图10中的虚线所示 a b只受静电力作用 则 图10 a a一定带正电