01《卧龙智慧》同步学习与指导—《电场》第一节 电场力的性质 知识点与例题 1 人教版.doc

第一节 电场力的性质一、知识精讲1、电荷及电荷守恒定律：（1）自然界只存在两种电荷，即正电荷和负电荷。电荷量：带电体所带电荷的多少叫电荷量。基元电荷：e=1.61019C。（2）使物体带电的方法有三种： 摩擦起电 接触带电 感应起电（3）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，或者从物体这一部分物体转移到另一部分。（4）完全相同的带电金属球相接触，电荷量的分配规律为：:同种电荷总电荷量平均分配，异电荷先中和后平均分配。2、库仑定律：（1）内容：在真空中两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。（2）公式：F=kq1q2/r2（3）适用条件： 真空 点电荷注意：（1）两个电荷之间的作用力是相互的。（2）使用库仑定律计算时，电荷量用绝对值代入，作用力的方向根据“同种电荷相斥，异种电荷相吸”的规律定性判断。3、电场 电场强度 电场线：（1）电场：电场是电荷激发的一种物质，其强弱用电场强度表示。（2）电场强度：在电场中某点检验电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值。方向：正电荷在该点受力方向。（3）电场线：在电场中画出一系列的有向曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点场强方向一致。（4）匀强电场：场强方向处处相同，场强大小处处相等的区域； 电场线平行等距；平行正对的两金属板带等量异种电荷后，两板之间(除边缘外)就是匀强电场。注意：（1）电场线密处，场强大；电场线疏处，场强小。电场线不相交，不相切。电场线实际不存在，更不是带电粒子在电场中的运动轨迹。沿电场线方向电势降低，但场强不一定减小。（2）区别电场强度的三个公式：E=F/q为定义式，适用于任何电场。E=kQ/r，只适用于真空中点电荷形成的电场。E=UAB/d只适用于匀强电场，且d为A、B两点在电场方向上的距离。二、典型例题例1、在x轴上A、B两处分别放有两个点电荷，A处为Q，B处为+2Q，在x轴上某处，两个电荷各自产生电场强度数值分别为EA和EB，则( )A、EA=EB之点，只有一处，该处合场强为0B、EA=EB之点有两处，一处合场强为0，另一处合场强为2EAC、EA=EB之点共有三处，其中两处合场强为0，另一处合场强为2EAD、EA=EB之点共有三处，其中一处合场强为0，另二处合场强为2EA分析与解答：根据题意画出如图1所示的示意意图。在AB之间某点x1，Q在x1处产生的场强：；+2Q产生的场强：，当图1时，EA=EB，EA方向向左，EB的方向向左，合场强E=2EA。在A点左侧x2处，Ax2=rA，Bx2=rB，存在，EA=EB，EA的方向向右，EB的方向向左，合场强E=0；在B点右侧x3处， Ax3Bx3，不可能，故EA=EB不存在。所以EA=EB之点有两处，且合场强一处为0，另一处为2EA。答案：B。图2例2、如图2所示，一个质量为30g，带电荷量108C的半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中，电场线与水平面平行。当小球静止时，测得悬线与竖直夹角为30，由此可知匀强电场方向为 ，电场强度大小为 (g取10m/s2)分析与解答：分析小球受力，重力mg竖直向下，丝线拉力T沿丝线方向向上，因为小球处于平衡状态，还应受水平向左的电场力F，小球带负电，所受电场力方向与场强方向向反，所以场强方向水平向右。小球在三个力作用之下处于平衡状态，三个力的合力必为零，所以：F=mgtg30，又，故=mgtg30 E=mgtg30=1.0107N/C图3例3、如图3所示，在匀强电场中的O点放置点电荷Q，其带电荷量为2.0108C，此时距O点10cm处的P点，场强恰好为零，求原匀强电场的场强大小是多少?若以O点为圆心，以OP长为半径作一圆，在O点正上方圆周上S点的场强的大小是多少?方向如何? 分析与解答：图4P点场强EP=0，应为原场E与点电荷Q在P产生场强EQ的合场强。E与EQ大小相等方向相反。大小关系为：，Q在S点产生场强大小等于EQ，方向向上，与原场强E垂直，S处场强ES是E与EQ的合场强，如图4所示。图5，方向：与E成45角向上。例4、如图5所示，一半径为R的缘缘球壳上均匀地带有电荷量+Q的电荷，另一电荷量为+q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为零。现在球壳上M处挖去半径为r（rR）的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为 （已知静电力常量是k），方向 。分析与解答：球面上各点在O处均产生电场，未挖M时，由于对称性，叠加后的合场强为零，挖M后，球心O处合场不再为零，场强可看做是由与M对称的N处的电荷产生的，N处电荷。由于rR，N处电荷可视为点电荷，则，方向指向圆孔。答案：，方向指向圆孔。点评：该题运用了寻求对称性的思想方法，巧妙地把非点电荷问题转化为点电荷问题求解。图6例5、如图6所示，一带电荷量为q的金属球，固定在绝缘的支架上，这时球外P点的电场强度为E0，当把一电荷量也是q的点电荷放在P点时，测得点电荷受到的静电力为；当把一电荷量为aq的点电荷放在P点时，测得作用于这点电荷的静电力为，则在国际单位制中（ ）。A、的数值等于qE0B、的数值等于C、a比1小得越多，的数值越接近aqE0D、a比1小得越多，的数值越接近分析与解答：应用F=qE计算电荷q放入电场中受电场力时，要注意放入的电荷必须不能改变源电荷产生的电场，带电荷量足够小的“检验电荷”符合要求。本题中由于点电荷所带电荷量与金属球所带电荷量相同，必然改变金属球上电荷的分布而导致P点的场强改变，因此q