浙江省富阳市第二中学高考物理一轮复习 库仑定律 电场及其描述课件.ppt

第六章静电场 库仑定律电场及其描述 1 电荷 1 两种电荷 正电荷和负电荷 用绸子和玻璃棒摩擦 玻璃棒带正电 用毛皮和橡胶棒摩擦 橡胶棒带负电 摩擦起电 接触带电 感应起电 小结 三种不同方式起电的实质为 自由电荷的转移 例 有一个带正电的验电器 当一金属球接触它 观察到验电器的金属箔的张角减小了 由此金属球 a可能带正电荷b可能带负电荷c可能不带电d一定不带正电 abc 一 库仑定律 2 电荷量 物体带有电荷的多少 3 单位 库仑c 元电荷 是电荷量的最小单位 任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍 1e 1 60 10 19c 4 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能被消灭 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 电荷总量保持不变 例 下列带电体的带电量可能的是 a3 2 10 21cb2 2 10 19cc 3 2 10 15cd5 0 10 19c c 2 库仑定律 1 内容 2 表达式 k为静电力常量 k 9 0 109n m2 c2 3 适用条件 真空中的点电荷 例 两金属球球心相距为r r略大于两球半径之和 现让其分别带上 q和 q电荷 则两带电球之间的相互作用力的大小应满足 a f kqq r2b f kqq r2c f kqq r2d r越大 f越接近于kqq r2 变1 若两球带的是同种电荷 变2 上题中若为两个绝缘小球 电荷 q和 q均匀分布在其上表面 则f为多少 变3 两球间弹簧 bd 小结 当带电体间的距离太小时不能看作点电荷 例 有两个带等量异种电荷的小球 可视为点电荷 系在水平放置的弹簧两端 置于光滑的水平面上 由于电荷引力使弹簧缩短了一段距离l 如果两小球的带电量均减为原来的一半 那么弹簧的缩短量变为 a l 2 b 大于l 4 c l 4 d 小于l 4 d 4 与万有引力的比较 卡文迪许实验 例1 一半径为r的绝缘球壳上均匀分布带有 q的电荷 另一电荷量为 q的点电荷放在球心o上 则该点电荷的受力为 现在球壳上挖去半径为r r r 的一个小圆孔 则此时置于球心的点电荷所受的力的大小为 方向 0 由球心指向小孔中心 例2 有三个完全相同的金属小球a b c a带电7q b带电量为q c不带电 a b互相吸引 将a b固定 让c球与a接触后 再与b接触 然后移去c 试分析a b间的库仑力为原来的多少倍 5 8 若让c球与a b球反复接触 然后移去c a b间的库仑力为原来的多少倍 4 7 例3 在光滑绝缘的水平地面上有两个固定带电小球a b 电荷量分别为 q和9q 在真空中相距0 4m 如果引进第三个带电小球c 正好使小球c处于平衡状态 则小球c应放在什么地方 电荷量及电性有要求吗 带负电 电荷量为q 9 16q 若a b不固定 则对c球有什么要求呢 x 小结 侧同 中异 靠小 两大夹小 例4 如图所示 大小相同的带电小球a和b 用等长的绝缘细线悬挂在水平杆上 在a球左侧的两球连线的延长线上 放一带负电的小球c 此时a和b两球的悬线都保持竖直方向 则下列说法中正确的是 a a球带正电荷 b球带负电荷 a b相比a的带电量较大b a球带负电荷 b球带正电荷 a b相比a的带电量较小c a球带正电荷 b球带负电荷 a b相比a的带电量较小d a球带负电荷 b球带正电荷 a b相比a的带电量较大 c 小结 侧同 中异 靠小 两大夹小 例 电场强度e的定义式为e f q 下面说法正确的是 a 该式只适用于点电荷的电场b 该式中 f是放入电场中的点电荷受的电场力 q是放入电场中的检验电荷的电量c 该式中 f是放入电场中的点电荷受的电场力 q是产生电场电荷的电量d 电场中的同一点 该比值可能是不同的 b 1 电场强度 二 电场强度 1 电场 客观存在的特殊物质 类似磁场 引力场等 基本性质 对放入其中的电荷有力的作用 2 描述 定义式 大小 方向 决定式 e k 场强由电场本身决定的 真空中的点电荷产生电场 场源电荷及该点的位置 与试探电荷无关 与电量 电性及是否存在无关 与正电荷所受的电场力方向一致 与负电荷所受的电场力方向相反 任何电场 匀强电场 例 在某一电场中的一点a 放入一检验电荷q 2 10 9c 若q在a点所受的电场力为8 10 6n 则a点的场强为n c 若在a点放入另一检验电荷q 1 10 8c 则此时q 所受的电场力为n 此时a点的场强为n c 现把在a点的检验电荷移去 则a点的场强为多少 4 103 4 10 5 4 103 不变 小结 电场强度是反映电场力的性质的物理量 是电场的一种属性 试分析在等量异种电荷的垂直平分线上o a 场强如何变化 试分析在等量同种电荷的垂直平分线上o a 场强如何变化 逐渐减小 方向不变 先增大后减小 方向不变 3 电场的叠加 例 如图所示 在正六边形a c两个顶点各放一带正电的点电荷 电量的大小都是q1 在b d两个顶点上 各放一带负电的点电荷 电量的大小都是q2 且q1 q2 已知正六边形中心0点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示 它是哪一条 a e1b e2c e3d e4 b 2 电场线 1 定义 为了形象地描述电场中各点的强弱及方向 在电场中画出一系列曲线 曲线上每点的切线方向都和该点的场强方向一致 2 常见的电场线 等量的同种电荷 等量的异种电荷 2 电场线的疏密表示场强的大小 4 同一电场中的两条电场线不能相交 也不可能相切 5 静电场中的电场线是从正电荷出发到负电荷终止不闭合曲线 不是带电粒子的运动轨迹 1 电场线是假想的曲线 实际并不存在 3 沿电场线方向电势越来越低 但电场强度不一定减小 3 特点 区别电场线与带电粒子的运动轨迹 重合的条件 1 电场线是直线 在只受电场力的条件下 2 初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上 例1 关于电场线的说法中正确的是 a 电场线上任一点的切线方向就是正检验电荷在该点的运动方向b 电场线弯曲的地方是非匀强电场 电场线为直线是匀强电场c 只要初速度为零 正电荷必将在电场中沿电场线切线方向运动d 有电场线处有电场 无电场线的地方不一定无电场 d 例4 如图 ab是某个点电荷电场中的一根电场线 在线上o点放一个自由的负电荷 它将沿电场线向b点运动 下列判断正确的是 a 电场线由b指向a 该电荷作加速运动 加速度越来越小b 电场线由b指向a 该电荷作加速运动 其加速度大小的变化由题设条件不能确定c 电场线由a指向b 电荷作匀加速运动d 电场线由a指向b 电荷作加速运动 加速度越来越大 b 例2 小球质量为m 电荷量为q 在匀强电场 e 中处于平衡状态 求 若剪断细绳 则小球如何运动 例3 在匀强电场中将一质量为m 电量为 q的带电小球由静止释放 小球的运动轨迹为一直线 该直线与竖直方向的夹角为 如图所示 则可知匀强电场的场强的最小值为 方向 e mgsin q 例6 在光滑水平面上有相距为l的两个点电荷a b 质量为m和2m 电量大小为9q和q 同时从静止释放 请分析小球a的加速度和速度随时间变化的情况 1 若初始时刻 a的加速度为a 经过一段时间后 b的加速度大小也为a 速度大小为v 问 a b是同种电荷还是异种电荷 2 当b的加速度为a时 a b的间距为多少 a的速度多大 3 从初始时刻到b的加速度为a这段时间