南方新高考高考物理大一轮复习 专题六 电场 第1讲 库仑定律 电场强度课件.ppt

专题六电场 第1讲 库仑定律电场强度 相同 用e表示 e 1 60 10 19 一 电荷电荷守恒定律 点电荷 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 2 元电荷 电子所带的电荷量 质子 正电子的电荷量与它 c 任何带电体的电荷量都是 元电荷的 整数倍 3 电荷守恒定律 代数和 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 平均分配 中和 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 2 表达式 f k 式中k 9 0 109n m2 c2 叫 静电力常量 点电荷 3 适用条件 真空中的 基础检测 1 金属小球a和金属小球b的半径之比为1 3 所带电荷量之比为1 7 两小球间距远大于小球半径且间距一定时 它们之间的相互吸引力大小为f 已知取无穷远处为零电势 导体表面的电势与导体球所带的电荷量成正比 与导体球的半径成反比 现将金属小球a与金属小球b相互接触 达到静电平衡后再放回到原来位置 这时a b两球之间的相互作用力的大小是 不 考虑万有引力 9fa 7 b 16f7 c 12f7 d 27f28 答案 d 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 e fq 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 正电荷 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 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 六种典型电场的电场线 如下图所示 基础检测 2 多选 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 客观上并不存在答案 cd 考点1对库仑定律的理解和应用 重点归纳1 库仑定律适用条件的三点理解 1 对于两个均匀带电绝缘球体 可以将其视为电荷集中于球心的点电荷 r为两球心之间的距离 2 对于两个带电金属球 要考虑金属球表面电荷的重新分布 3 库仑力在r 10 15 10 9m 的范围内均有效 但不能根 据公式错误地推论 当r 0时 f 其实 在这样的条件下 两个带电体已经不能再被看成点电荷了 2 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 如图6 1 1所示 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b 壳层的厚度和质量分布均匀 将它们分别固定于绝缘支座上 两球心间的距离为l 为球半径的3倍 若使它们带上等量异种电荷 两球电荷量的绝对值均为q 那么 a b两球之 间的万有引力f引 库仑力f库分别为 图6 1 1 解析 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体 虽然两球心间的距离l只有半径的3倍 但由于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 对于a b两带电球壳 由于两球心间的距离l只有半径的3倍 表面的电荷分布并不均匀 不能把两球壳看成相距l的点电荷 故d正确 答案 d 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 电场强度的叠加 1 叠加原理 多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在 该处所产生的电场强度的矢量和 2 运算法则 平行四边形定则 3 计算电场强度常用的五种方法 1 电场叠加合成的方法 2 平衡条件求解法 3 对称法 4 补偿法 5 等效法 典例剖析例1 2013年新课标全国卷 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 q 0 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 解析 由于在a点放置一点电荷q后 b点电场强度为零 说明点电荷q在b点产生的电场强度与圆盘上q在b点产生的 答案 b 备考策略 电场强度叠加问题的求解思路 电场强度是矢量 叠加时应遵从平行四边形定则 分析电 场的叠加问题的一般步骤是 1 确定分析计算的空间位置 2 分析该处有几个分电场 先计算出各个分电场在该点的 电场强度的大小和方向 3 依次利用平行四边形定则求出矢量和 2r2 e e e 4r2 考点练透 2 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6 1 3所示 在半球面ab上均匀分布正电荷 半球面总电荷量为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 kqa b c kq2r2kq4r2 图6 1 3 kqd 答案 b 考点3电场线的特点及其应用 重点归纳 1 电场线的三个特点 1 电场线从正电荷或无限远处出发 终止于无限远或负电 荷处 2 电场线在电场中不相交 3 在同一幅图中 电场强度较大的地方电场线较密 电场 强度较小的地方电场线较疏 2 两种等量点电荷的电场 3 电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系 一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重 合 只有同时满足以下三个条件时 两者才会重合 1 电场线为直线 2 带电粒子初速度为零 或速度方向与电场线平行 3 带电粒子仅受电场力或所受其他力的合力方向与电场 线平行 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 4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 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 图6 1 4 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 3 2016年新课标全国卷 如图6 1 5所示 p是固定的点电荷 虚线是以p为圆心的两个圆 带电粒子q在p的电场中运动 运动轨迹与两圆在同一平面内 a b c为轨迹上的三个点 若q仅受p的电场力作用 其在a b c点的加速度大小 分别为aa ab ac 速度大小分别为va vb vc 则 a aa ab ac va vc vbb aa ab ac vb vc vac ab