高考物理总复习 专题七 第1讲 库仑定律 电场强度配套课件.ppt

专题七电场 续表 第1讲 库仑定律电场强度 考点1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 e 1 60 10 19c 所有带电体的电荷量都是元电荷的 3 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不能创造 也不能消失 它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 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 后再平均分配 代数和 平均分配 中和 d 物体带电荷量的最小值为1 6 10 自主检测 1 双选 关于物体的带电荷量 以下说法中正确的是 a 把质子或电子叫元电荷b 物体所带的电荷量可以为任意实数c 物体带电 1 60 10 9c 这是因为该物体失去了1 0 1010个电子 19 c 答案 cd 考点2库仑定律1 内容 在真空中两个静止点电荷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 2 表达式 f k 式中k 9 0 109n m2 c2 叫静电力常量 电荷量的乘积 距离的平方 3 适用条件 真空中的 点电荷 对库仑力的理解 1 库仑力的正负不表示力的大小 而表示力的性质 当带电体所带电荷同号时 f 0 库仑力为斥力 当带电 体所带电荷异号时 f 0 库仑力为引力 2 两个带电体之间的库仑力是一对作用力与反作用力 自主检测 a 当真空中的两个点电荷间的距离r 时 它们之间的静电力f 0b 当真空中的两个电荷间的距离r 0时 它们之间的静电力f c 当真空中的两个电荷之间的距离r 时 库仑定律的公式就不适用了d 当真空中的两个电荷之间的距离r 0时 电荷不能看作是点电荷 库仑定律的公式就不适用了 解析 r 时 电荷可以看做点电荷 库仑定律的公式适用 由公式可知 它们之间的静电力f 0 r 0时 电荷不能看成点电荷 库仑定律的公式就不适用了 答案 ad 3 双选 两个相同的金属小球 可视为点电荷 所带电荷量之比为1 7 在真空中相距为r 把它们接触后再放回原处 则 它们间的静电力可能为原来的 答案 cd 考点3电场 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 方向与该点正电荷所受的电场力方向一致 与该点负电荷所受的电场力方向相反 4 电场中某点的电场强度由电场本身决定 与检验电荷无关 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 某点的电场等于各个电荷单独存在时在该点产生的电场的矢量和 三种电场强度计算公式的比较 自主检测 4 如图7 1 1所示 以o点为圆心 r为半径的圆与坐标轴的交点分别为a b c d 空间有与x轴正方向相同的匀强电场e 同时在o点固定一个电荷量为 q的点电荷 如果把一个带电量为 q的试探电荷放在c点 则恰好平衡 那么匀强电场的场强为多少 a b两点的实际场强为多少 图7 1 1 解 图示空间有匀强电场和点电荷形成的电场 任何一点的场强都是这两个电场在该处场强的合场强 由带电荷量为 q 正点电荷形成的电场场强方向从圆心沿半径方向向外 故在a点 点电荷场强方向沿x轴正方向 在b点 点电荷场强方向沿y轴的负方向 在a点 为两个等大 同方向场强的合成 即向为x轴正方向 在b点 为两个等大 互相垂直的场强的合成 即方向为与x轴成45 斜向下方 考点4电场线 1 电场线 在电场中画出的一些曲线 曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致 曲线的疏密表示电场的强弱 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 电场线的特点 1 电场线始于正电荷 或无穷远 终于负电荷 或无穷远 2 电场线密的地方电场强 电场线疏的地方电场弱 3 电场线密的地方等差等势面密 等差等势面密的地方电 场线也密 4 电场线互不相交 5 电场线和等势面在相交处互相垂直 6 电场线的方向是电势降低的方向 电势降低的方向不一 定是电场线的方向 7 切线方向表示该点场强的方向 也是正电荷的受力方向 8 电场线不是电荷运动的轨迹 弯曲的电场线一定不可能 与轨迹重合 3 几种典型的电场线 自主检测 5 如图7 1 2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 若带电粒子在运动过程中只受到电 场力作用 根据此图不能得出 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 图7 1 2 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 解析 由电场线的疏密可知 a点的电场强度较大 带电粒子在a点的加速度较大 故c能得出 画出初速度方向 结合运动轨迹的偏转方向 可判断带电粒子所受电场力的方向 但由于电场的方向未知 所以不能判断带电粒子的电性 故a不能得出 b能得出 利用初速度方向和电场力方向的关系 可得出电场力对带电粒子由a到b做负功 动能减小 因此va vb d能得出 答案 a 6 双选 以下关于电场和电场线的说法正确的是 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 用以形象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 热点1点电荷模型 模型简介 点电荷 带电的质点就是点电荷 点电荷的电荷量 位置可以准确地确定下来 像质点是理想的模型一样 点电荷也是理想化模型 真正的点电荷是不存在的 如果带电体间的距离比它们的大小大得多 以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时 这样的带电体就可以看成点电荷 均匀带电球体或均匀带电球壳也可看成一个处于该球球心 带电荷量与该球相同的点电荷 理想模型法是物理学常用的研究方法 当研究对象受多个因素影响时 在一定条件下人们可以抓住主要因素 忽略次要因素 将研究对象抽象为理想模型 这样可以使问题的处理大为简化 例1 如图7 1 3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 为球壳外半径r的3倍 若使它们带上等量异种电荷 使其所带电荷量的绝对值均为q 那么a b两球之间的万有引力f1与库仑力f2为 图7 1 3 审题突破 点电荷是一种理想化的物理模型 当带电体间的距离远大于带电体的自身大小时 可以视其为点电荷而适用库仑定律 否则不能适用 解析 虽然两球心间的距离l只有其外半径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 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 所以不能应用库仑定律 d正确 答案 d 方法技巧 处理点电荷的平衡问题及动力学问题的方法 1 确定研究对象 如果有几个物体相互作用时 要依据题 意 适当选取 整体法 或 隔离法 3 列平衡方程 f合 0或fx 0 fy 0 触类旁通 1 两个分别带有电荷量 q和 3q的相同金属小球 均可视为点电荷 固定在相距为r的两处 它们间库仑力的大小为 答案 c 热点2库仑定律的运用 例2 如图7 1 4所示 真空中a b两个点电荷的电荷量分别为 q和 q 放在光滑绝缘水平面上 a b之间用绝缘的轻弹簧连接 当系统平衡时 弹簧的伸长量为x0 若弹簧发生 的均是弹性形变 则 图7 1 4 a 保持q不变 将q变为2q 平衡时弹簧的伸长量等于 2x0 b 保持q不变 将q变为2q 平衡时弹簧的伸长量小于 2x0 c 保持q不变 将q变为 q 平衡时弹簧的缩短量等于 x0 d 保持q不变 将q变为 q 平衡时弹簧的缩短量小于 x0 易错提醒 a b选项中 某电荷量变为原来的两倍则库仑力变为原来的两倍 要平衡则弹力变为原来的两倍 即弹簧的伸长量等于2x0错选a c d两项中 电荷变为负后是引力 如果两电荷间距离不变库仑力大小不变 弹力等于电场力 只是弹簧是变压缩 缩短量等于x0 错选c项 错误的原因是弹簧伸长或缩短时两电荷间的距离都变化 库仑力也会变化 正确解析 a b选项中 某电荷量变为原来的两倍 要平衡则弹力变为原来的两倍 即弹簧的伸长量等于2x0 但弹簧伸长 电荷间距离变大 库仑力比原来的两倍小 所以伸长量小于2x0 b正确 c d两项中 电荷变为负后是引力 如果两电荷间距离不变 则库仑力大小不变 弹力等于电场力 但由于两电荷间距离变小 库仑力变大 压缩量应变大 所以c d两项都错误 方法技巧 在运用库仑定律时要注意 1 库仑定律只适用于真空中的点电荷 2 在电荷间距离不变的情况下库仑力与