高考物理一轮复习 第七章 静电场 1 电场力的性质课件.ppt

第七章静电场 2 3 第1节电场力的性质 5 基础夯实 自我诊断 一 电荷电荷守恒定律1 两种电荷毛皮摩擦过的橡胶棒带负电 丝绸摩擦过的玻璃棒带正电 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 带电的物体能吸引轻小物体 2 元电荷最小的电荷量 其值为e 1 60 10 19c 其他带电体的电荷量皆为元电荷的整数倍 6 基础夯实 自我诊断 3 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不会创生 也不会消灭 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 在转移的过程中 电荷的总量保持不变 2 起电方式 摩擦起电 接触起电 感应起电 3 带电实质 物体带电的实质是得失电子 7 基础夯实 自我诊断 二 点电荷及库仑定律1 点电荷点电荷是一种理想化的物理模型 当带电体本身的形状和大小对研究的问题影响很小时 可以将带电体视为点电荷 2 库仑定律 8 基础夯实 自我诊断 三 电场电场强度及电场线1 电场 1 电荷周围客观存在的一种特殊物质 2 场的概念是法拉第提出的 3 基本性质 对放入其中的电荷产生力的作用 9 基础夯实 自我诊断 2 电场强度 1 定义式 e 适用于任何电场 是矢量 单位 n c或v m 2 点电荷的电场强度 e 适用于计算真空中的点电荷产生的电场 3 方向 规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向 4 电场强度的叠加 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 10 基础夯实 自我诊断 3 电场线 1 电场线是为了形象地描述电场而引入的 是假想的 客观不存在的 它有以下特点 电场线从正电荷或无限远处出发 终止于无限远处或负电荷 电场线在电场中不相交 在同一电场中 电场线越密的地方电场强度越大 电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向 沿电场线方向电势逐渐降低 电场线和等势面在相交处相互垂直 11 基础夯实 自我诊断 2 几种典型电场的电场线 12 基础夯实 自我诊断 1 计算两个带电小球之间的库仑力时 公式中的r一定是指两个球心之间的距离吗 为什么 提示不一定 当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小时 两球不能看作点电荷 这时公式中的r大于 带同种电荷 或小于 带异种电荷 两个球心之间的距离 2 什么情况下带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线重合 提示带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子受到的合外力和初速度决定 带电粒子在电场力作用下满足下列条件 轨迹才能与电场线重合 1 电场线是直线 2 带电粒子的初速度为零或不为零但速度方向与电场线平行 3 带电粒子仅受电场力作用或所受合外力的方向和电场线平行 13 基础夯实 自我诊断 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 它们之间库仑力的大小为f 两小球相互接触后将其固定 距离变为2r 则两球间库仑力的大小为 答案 解析 14 基础夯实 自我诊断 答案 解析 15 基础夯实 自我诊断 3 如图所示 电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于p点和q点 已知在p q连线上某点r处的电场强度为零 且pr 2rq 则 a q1 2q2b q1 4q2c q1 2q2d q1 4q2 答案 解析 16 基础夯实 自我诊断 4 右图为真空中两点电荷a b形成的电场中的一簇电场线 该电场线关于虚线对称 o点为a b两点电荷连线的中点 a b为其连线的中垂线上对称的两点 则下列说法正确的是 a a b可能带等量异号的正 负电荷b a b可能带不等量的正电荷c a b两点处无电场线 故其电场强度为零d 同一试探电荷在a b两点处所受电场力大小相等 方向相反 答案 解析 17 基础夯实 自我诊断 5 多选 2016 广东七校联考 如图所示 点电荷q固定 虚线是电荷量为q的微粒仅在电场力作用下的运动轨迹 微粒的重力不计 a b是轨迹上的两个点 b点离q较近 则下列判断正确的是 a q一定带正电荷 q一定带负电荷b 不管q带何种电荷 微粒在a点受到的电场力一定比在b点的小c 微粒通过a b两点时 加速度方向都指向qd 微粒通过a点时的速率比通过b点时的速率大 答案 解析 18 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一库仑定律及库仑力作用下的平衡问题 多维探究 1 对库仑定律的理解 1 f k r指两点电荷间的距离 对可视为点电荷的两个均匀带电球 r为两球的球心间距 2 当两个电荷间的距离r 0时 电荷不能视为点电荷 它们之间的静电力不能认为趋于无限大 2 三个自由点电荷平衡 的问题 1 平衡的条件 每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零 或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置 2 19 考点一 考点二 考点三 考点四 考向1对库仑定律的理解例1 2016 河南安阳调研 两个分别带有电荷量 q和 5q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f 两小球相互接触后将其固定距离变为 则两球间库仑力的大小为 答案 解析 20 考点一 考点二 考点三 考点四 思维点拨完全相同的金属球接触后再分开 如果金属球带同种电荷 电荷量直接平分 如果金属球带异种电荷 需要先中和 剩余电荷量再重新平分 21 考点一 考点二 考点三 考点四 考向2库仑力作用下的平衡问题例2如图所示 在一条直线上有两个相距0 4m的点电荷a b a带电 q b带电 9q 现引入第三个点电荷c 恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态 则c的带电性质及位置应为 a 正 b的右边0 4m处b 正 b的左边0 2m处c 负 a的左边0 2m处d 负 a的右边0 2m处 答案 解析 22 考点一 考点二 考点三 考点四 例3 多选 如图所示 用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0 1kg的小球a悬挂在水平板的m n两点 a上带有q 3 0 10 6c的正电荷 两线夹角为120 两线上的拉力大小分别为f1和f2 a的正下方0 3m处放有一带等量异种电荷的小球b b与绝缘支架的总质量为0 2kg 重力加速度g取10m s2 静电力常量k 9 0 109n m2 c2 a b球可视为点电荷 则 a 支架对地面的压力大小为2 0nb 两线上的拉力大小f1 f2 1 9nc 将b水平右移 使m a b在同一直线上 此时两线上的拉力大小f1 1 225n f2 1 0nd 将b移到无穷远处 两线上的拉力大小f1 f2 0 866n 答案 解析 23 考点一 考点二 考点三 考点四 方法归纳分析点电荷平衡问题的方法和步骤点电荷平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的 只是在原来受力的基础上多分析一个电场力 具体步骤如下 24 考点一 考点二 考点三 考点四 突破训练1 已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的 电荷量相等的点电荷产生的电场相同 如图所示 半径为r的球体上均匀分布着电荷量为q的电荷 在过球心o的直线上有a b两个点 o和b b和a间的距离均为r 现以ob为直径在球内挖一球形空腔 若静电力常量为k 球的体积公式为v r3 则a点处检验电荷q受到的电场力的大小为 答案 解析 25 考点一 考点二 考点三 考点四 2 如图所示 在光滑绝缘水平面上 三个带电小球a b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上 a b带正电 电荷量均为q c带负电 整个系统置于方向水平的匀强电场中 已知静电力常量为k 若三个小球均处于静止状态 则匀强电场的电场强度大小为 答案 解析 26 考点一 考点二 考点三 考点四 考点二电场强度的叠加与计算 师生共研 27 考点一 考点二 考点三 考点四 例4直角坐标系xoy中 m n两点位于x轴上 g h两点坐标如图所示 m n两点各固定一负点电荷 一电荷量为q的正点电荷置于o点时 g点处的电场强度恰好为零 静电力常量用k表示 若将该正点电荷移到g点 则h点处电场强度的大小和方向分别为 答案 解析 28 考点一 考点二 考点三 考点四 思维点拨 1 两负点电荷在h和g处产生的电场强度有什么关系 2 正点电荷在o处时 两负点电荷在g点产生的电场强度和正点电荷在g处产生的电场强度有什么关系 提示 1 大小相等 方向相反 2 大小相等 方向相反 29 考点一 考点二 考点三 考点四 例5如图所示 在水平向右 大小为e的匀强电场中 在o点固定一电荷量为q的正电荷 a b c d为以o为圆心 半径为r的同一圆周上的四点 b d连线与电场线平行 a c连线与电场线垂直 则 c d点的电场强度大小不可能为0d a c两点的电场强度相同 答案 解析 30 考点一 考点二 考点三 考点四 方法归纳电场强度的计算方法 2 叠加法 空间多个电场同时存在 计算某点电场强度可按以下步骤求解 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 3 平衡法 根据研究对象的受力特点 利用平衡条件求解 31 考点一 考点二 考点三 考点四 突破训练3 如图所示 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 答案 解析 32 考点一 考点二 考点三 考点四 考点三电场线的理解及应用 师生共研 33 考点一 考点二 考点三 考点四 例6 多选 两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示 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 答案 解析 34 考点一 考点二 考点三 考点四 思维点拨电场线密处 电场强度 沿电场线方向电势 大 降低 35 考点一 考点二 考点三 考点四 例7 多选 如图所示 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 根据此图可以作出的正确判断是 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 答案 解析 36 考点一 考点二 考点三 考点四 特别提醒1 由电场线的疏密情况判断带电粒子的受力大小及加速度大小 2 由功能关系判断速度变化 如果带电粒子在运动中仅受电场力作用 则粒子电势能与动能的总量不变 电场力做正功 动能增加 电势能减少 3 带电粒子在电场中做曲线运动时 由于所受合力的方向指向轨迹的凹侧 由此判断电场的方向或粒子的电性 37 考点一 考点二 考点三 考点四 突破训练4 如图所示 在真空中有两个固定的等量异种点电荷 q和 q 直线mn是两点电荷连线的中垂线 o是两点电荷连线与直线mn的交点 a b是两点电荷连线上关于o的对称点 c d是直线mn上的两个点 下列说法正确的是 38 考点一 考点二 考点三 考点四 a a点的电场强度大于b点的电场强度 将一检验电荷沿mn由c移动到d 所受电场力先增大后减小b a点的电场强度小于b点的电场强度 将一检验电荷沿mn由c移动到d 所受电场力先减小后增大c a点的电场强度等于b点的电场强度 将一检验电荷沿mn由c移动到d 所受电场力先增大后减小d a点的电场强度等于b点的电场强度 将一检验电荷沿mn由c移动到d 所受电场力先减小后增大 答案 解析 39 考点一 考点二 考点三 考点四 5 多选 2016 山东济宁质检 某电场的电场线分布如图所示 下列说法正确的是 a c点电场强度大于b点电场强度b a点电势高于b点电势c 若将一试探电荷 q由a点释放 它将沿电场线运动到b点d 若在d点再固定一点电荷 q 将一试探电荷 q由a移至b的过程中 电势能减少 答案 解析 40 考点一 考点二 考点三 考点四 考点四带电体的力电综合问题 师生共研 分析力电综合问题的方法一 受力分析是解决力电综合问题的第一条线索力电综合题分析的一般程序是 1 弄清物理情景 选定研究对象 力学对象和电学对象 2 对研究对象按顺序进行受力分析 先场力 后弹力 再摩擦力 并画出受力图 3 对问题中的力学部分根据牛顿运动定律 动量定理 能量守恒定律等进行研究 41 考点一 考点二 考点三 考点四 二 能量转化思想是分析力电综合问题的第二条线索自然界各种物质运动都和一定形式的能量相联系 而各种不同形式的能量之间进行转化和转移时都遵循能量转化和守恒定律 因此 运用能的观点是分析解决力电综合问题的有效途径 三 运用等效思维方法 注意各种临界条件 构建物理模型是解决力电综合问题的有效手段 42 考点一 考点二 考点三 考点四 例8 2016 黑龙江齐齐哈尔期中 如图所示 在竖直平面内 ab为水平放置的绝缘粗糙轨道 cd为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道 ab与cd通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接 圆弧的圆心为o 半径r 0 50m 轨道所在空间存