高考物理一轮复习 第6章 静电场 第1讲 电场力的性质课件 新人教版选修31.ppt

第六章静电场 选修3 1 1 本章内容在高考中单独命题较多 不但有选择题 还有计算题 选择题主要考查对基本概念和物理模型的理解 如对电场分布特点 电势和电势能的理解 2 在计算题中 带电粒子在电场中的运动是高考的热点内容 带电粒子在电场中的加速和偏转问题常与牛顿运动定律 功能关系 能量守恒定律等内容综合在一起考查 3 有时也与实际生活 科学研究联系密切出题 如喷墨打印机 静电除尘器 示波管 串联加速器等都有可能成为高考新情景综合问题的命题素材 1 本章内容较多 复习的时候需要从描述电场力的性质和能的性质两个角度深入理解电场 抓住主线 强化训练 复习电势能时需要和重力势能对比 复习电场力做功时需要和重力做功对比 2 解决带电粒子在电场中的运动问题时 要善于把电学问题转化为力学问题 带电粒子在电场中的运动常与平抛运动结合 解决这些问题时要特别注意以下两个结合 1 电场性质与牛顿运动定律 运动学公式 运动的合成与分解相结合 2 电场性质与动能定理 能量守恒定律相结合 第1讲电场力的性质 知识梳理自测 1 两种电荷毛皮摩擦过的橡胶棒带 电 丝绸摩擦过的玻璃棒带 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 其他带电体的电荷量皆为元电荷的 倍 电荷守恒定律 负 正 1 60 10 19c 整数 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 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 2 起电方式 感应起电 3 带电实质 物体带电的实质是 转移 保持不变 摩擦起电 接触起电 得失电子 1 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 库仑定律 形状 大小 2 库仑定律 1 电场基本性质 对放入其中的电荷产生 的作用 2 电场强度 1 定义式 e 适用于 是矢量 单位 n c或 2 点电荷的电场强度 e 适用于计算 中的点电荷产生的电场 3 方向 规定 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 电场强度及电场线 力 任何电场 v m 真空 正电荷 矢量和 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 或无限远处出发 终止于无限远处或 电场线在电场中不相交 在同一电场里 电场线 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 沿电场线方向电势逐渐 电场线和等势面在相交处 正电荷 负电荷 越密 电场强度方向 降低 相互垂直 2 几种典型电场的电场线 思考 1 两个完全相同的带电金属球接触时 电荷量如何分配 2 已知一条电场线如图 能否比较任意两点场强的大小及电势高低 答案 1 平分 2 不能 能 思维辨析 1 只有体积足够小的带电体才能看成点电荷 大的带电体不能看成点电荷 2 任何带电体的带电荷量都是元电荷量的整数倍 3 任意两个带电体间的库仑力都可以用库仑定律计算 4 电场中某点的电场强度与放在该点的电荷所受静电力成正比 与电荷的电荷量成反比 5 当电场线是直线时 只受静电力的电荷的运动轨迹一定与电场线重合 6 当电场线是曲线时 初速为零且只受静电力的电荷的运动轨迹一定与电场线重合 答案 1 带电体能否视为点电荷取决于带电体的大小和形状对所研究的问题的影响是否能够忽略 2 3 库仑定律适用于真空中两个点电荷间静电力的计算 4 电场中某点的电场强度决定于场源电荷以及该点和场源电荷的相对位置关系 与试探电荷无关 5 电场线和带电粒子在电场中的运动轨迹没有必然联系 只有当电场线为直线 且和带电粒子运动速度在一条直线上时 带电粒子运动轨迹才与电场线重合 6 若电场线为曲线 带电粒子运动轨迹一定不能与其重合 b c c 解析 甲图中与点电荷等距的a b两点 电场强度大小相同 方向不相反 选项a错误 对乙图 根据电场线的疏密及对称性可判断 a b两点的电场强度大小相等 方向相同 选项b错误 丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a b两点 电场强度大小相同 方向相反 选项c正确 对丁图 根据电场线的疏密可判断 b点的电场强度大于a点的电场强度 选项d错误 a 核心考点突破 1 库仑定律适用于真空中 点电荷间的相互作用 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看做点电荷了 库仑定律的理解及应用 d 解题探究 1 球3与球2接触后 两球带电荷量分别为多少 2 球3再与球1接触后 球1带电荷量为多少 名师归纳 完全相同的带电体接触后电荷分配原则完全相同的两个金属球带电荷量大小分别为q1 q2时 若q1 q2为同种电荷 则两球接触后电荷量平分 若q1 q2为异种电荷 则两球接触后电荷量先中和后平分 据此可得本题中电荷分配情况如下图所示 类题演练1 d 解析 虽然两球心间的距离l只有球壳外半径r的3倍 但由于其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求f1 而本题中由于a b两球壳所带异种电荷相互吸引 使它们各自的电荷分布不均匀 即相互靠近的一侧电荷分布比较密集 又因两球心间的距离l只有其外半径r的3倍 不满足l远大于r的要求 故不能将两带电球壳看成点电荷 所以库仑定律不适用 d正确 1 场强公式的比较 电场强度的理解及应用 2 电场的叠加 1 电场叠加 多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独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 等量同种和异种电荷的电场强度的比较 a 解题探究 1 电场强度是矢量 场强的叠加遵循什么法则 点电荷场强决定式是什么 2 两点场强大小相等就可以说场强相同吗 名师归纳 分析电场叠加问题的一般步骤电场强度是矢量 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 类题演练2 a d d 1 解答思路 带电体的力电综合问题 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 变速直线运动 f合 0 且f合与速度方向总是一致 3 做曲线运动 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 5 匀变速运动 f合 恒量 解题探究 1 开始时a b能保持相对静止 说明电场力 最大静摩擦力 此时b对a的压力 mg 2 b相对于a滑动 说明电场力 静摩擦力 此时b对a的压力 mg 说明绝缘板a向上做 小于 等于 大于 小于 匀减速运动 答案 1 1 25m s25m s2 2 0 04m 名师归纳 分析力电综合的问题的三种途径 1 建立物体受力图景 弄清物理情境 选定研究对象 对研究对象按顺序进行受力分析 画出受力图 应用力学规律进行归类建模 2 建立能量转化图景 各种不同的能量之间相互转化时 遵守能量守恒定律 运用能量观点 建立能量转化图景是分析解决力电综合问题的有效途径 3 运用等效思维法构建物理模型 电场力和重力做功均与路径无关 在同一问题中可将它们合成一个等效重力 从而使问题简化 在对物理过程分析的基础上构建相应的物理模型 是一种科学的思维方法 类题演练3 阶段培优微专题 三点电荷平衡模型1 模型特点 1 三个点电荷共线 2 三个点电荷彼此间仅靠电场力作用达到平衡 不受其他外力 3 任意一个点电荷受到其他两个点电荷的电场力大小相等 方向相反 为一对平衡力 2 三电荷平衡模型的规律 1 三点共线 三个点电荷分布在同一直线上 2 两同夹异 正负电荷相互间隔 3 两大夹小 中间电荷的电荷量最小 4 近小远大 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 3 解决三电荷平衡问题应注意的两点 1 此类题目易误认为只要三个点电荷达到平衡就是 三电荷平衡模型 而没有分析是否满足模型成立的条件