江苏省高考物理大一轮复习 第七章 静电场 1 库仑定律 电场力的性质课件.ppt

第七章静电场 第1讲库仑定律电场力的性质 1 理解电场强度的定义 意义及表示方法 2 熟练掌握各种电场的电场线分布 并能利用它们分析解决问题 3 会分析 计算在电场力作用下的电荷平衡及运动问题 1 自然界中只存在 电荷和 电荷 同种电荷相互 异种电荷相互 带电体的三种起电方式 接触起电 2 元电荷 最小的电荷量 其值为e 其他带电体的电荷量皆为元电荷的 3 点电荷 是一种理想化的物理模型 当带电体本身的 和 对研究的问题影响很小时 可以将带电体视为点电荷 正 负 排斥 吸引 摩擦起电 感应起电 1 60 10 19c 整数倍 大小 形状 4 库仑定律 1 内容 真空中两个静止 之间的相互作用力 与它们的电荷量的乘积成 与它们的距离的二次方成 作用力的方向在它们的 上 2 公式 f 其中比例系数k叫做静电力常量 k 9 0 109n m2 c2 3 适用条件 点电荷 正比 反比 连线 真空中 点电荷 电场力 电场强弱 方向 相同 相反 电场本身 矢量和 7 电场线 电场线是画在电场中一条条有方向的曲线 曲线上每点的 方向表示该点的场强方向 其特点 1 电场线是起始于 或 终止于 或 的非闭合曲线 2 电场线在电场中不相交 3 电场线的 程度反映场强的大小 8 匀强电场 电场中各点的场强大小 方向 匀强电场中的电场线是间隔相等的 切线 正电荷 无限远处 负电荷 无限远处 疏密 相等 相同 平行线 1 对库仑定律的理解 1 适用条件 在空气中 两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况 可以直接应用公式 当两个带电体的间距远大于本身的大小时 可以把带电体看成点电荷 2 库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定 且同种电荷相互排斥 为斥力 异种电荷相互吸引 为引力 库仑定律的理解及应用 2 分析库仑力作用下的平衡问题的思路 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 一般是先整体后隔离 2 对研究对象进行受力分析 有些点电荷如电子 质子等可不考虑重力 而尘埃 液滴等一般需考虑重力 3 列平衡方程 f合 0或fx 0 fy 0 或用平衡条件推论分析 3 三个自由点电荷的平衡问题 1 条件 两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零 或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等 方向相反 2 规律 三点共线 三个点电荷分布在同一直线上 两同夹异 正负电荷相互间隔 两大夹小 中间电荷的电荷量最小 近小远大 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 a 典题演示2 2016 盐城中学 如图所示 真空中的两带电小球 可看做是点电荷 通过调节悬挂细线的长度使两小球始终保持在同一水平线上 下列说法中正确的是 a 若只增大r 则t1 t2都增大b 若只增大m1 则 1增大 2不变c 若只增大q1 则 1增大 2不变d 若只增大q1 则 1 2都增大 d 1 场强的三个表达式的比较 对电场强度的理解 2 叠加原理 多个电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和 这种关系叫电场强度的叠加 电场强度的叠加遵循平行四边形定则 3 等量同种和异种点电荷的电场线的比较 ad 解析 观察等量异种点电荷电场的电场线可以得出b与c两点 e与f两点 a与d两点的电场强度分别相等 所以选项a正确 b错误 由从o点开始沿中垂线到无限远电场强度逐渐减小到零知 选项c错误 在两电荷连线之间从中点向两边电场强度逐渐增大 所以选项d正确 c 1 电场线与运动轨迹的关系根据电场线的定义 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3个条件时 两者才会重合 1 电场线为直线 2 电荷的初速度为零 或速度方向与电场线平行 3 电荷仅受电场力或所受其他力的合力的方向与电场线平行 电场线与运动轨迹的问题 2 解题思路 1 根据带电粒子的弯曲方向 判断出受力情况 2 把电场线方向 受力方向与电性相联系 3 把电场线疏密程度和受力大小 加速度大小相联系 有时还要与等势联系在一起 c 1 解答思路 电场中的力电综合问题 2 运动情况反映受力情况 1 物体静止 保持 f合 0 2 做直线运动 匀速直线运动 f合 0 匀变速直线运动 f合 0 且f合与速度方向在一条直线上 3 曲线运动 f合 0 f合与速度方向不在一条直线上 且总指向运动轨迹曲线凹的一侧 4 f合与v的夹角为 加速运动 0 90 减速运动 90 180 1 小球的带电性及电荷量q 2 小球运动到p点瞬间的速度vp的大小 c 解析 由感应起电可知 近端感应出异种电荷 故a带负电 b带正电 选项a错误 处于静电平衡状态下的导体是等势体 故a b电势相等 选项b错误 先移去c 则a b两端的等量异种电荷又重新中和 而先分开a b 后移走c 则a b两端的等量异种电荷就无法重新中和 故选项c正确 选项d错误 c 3 2016 新课标全国卷 如图所示 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 ac aa vb vc vad ab ac aa va vc vb d ab 点电荷从p o的过程中 电场力可能是先变大后变小 加速度随之先变大后变小 也可能电场力一直变小 加速度一直变小 关键是p点位置的不确定性 不过 在到达o点之前 电场力一直表现为引力 速度一定是一直变大的 在o点时加速度为零 速度最大 该电场关于直线mn对称 点电荷越过o点后的运动也不一定是单调变化的 综上所述 本题正确选项是a b 5 质量为m 1 0kg 带电荷量为q 2 5 10 4c的小滑块 可视为质点 放在质量为m 2 0kg 长为l 1 5m的绝缘木板的左端 木板放在光滑水平面上 滑块与木板之间的动摩擦因数为 0 2 开始时两者都处于静止状态 所在空间加有一个方向竖直向下的电场强度为e 4 0 104n c的匀强电场 如图所示 取g 10m s2 1 用水平力f0拉小