高考物理大一轮复习 第七章 静电场 基础课1 电场的力的性质课件 新人教版.ppt

高考导航 基础课1电场的力的性质 知识点一 电荷及电荷守恒定律1 元电荷 点电荷 1 元电荷 e 1 6 10 19c 所有带电体的电荷量都是元电荷的 其中质子 正电子的电荷量与元电荷相同 2 点电荷 当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时 可以将带电体视为点电荷 2 静电场 1 定义 存在于电荷周围 能传递电荷间 的一种特殊物质 2 基本性质 对放入其中的电荷有 的作用 整数倍 相互作用 力 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 到另一部分 在转移过程中 电荷的总量保持 2 起电方式 感应起电 3 带电实质 物体带电的实质是 转移 转移 不变 摩擦起电 接触起电 得失电子 知识点二 库仑定律1 内容 中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的 成正比 与它们的 成反比 作用力的方向在它们的连线上 2 表达式 f 式中k n m2 c2 叫静电力常量 3 适用条件 中的 9 0 109 真空 电荷量的乘积 距离的二次方 真空 点电荷 知识点三 电场强度 点电荷的场强1 定义 放入电场中某点的电荷受到的电场力f与它的电荷量q的 2 定义式 e 单位 n c或v m3 点电荷的电场强度 真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度 e 4 方向 规定 在电场中某点所受 的方向为该点的电场强度方向 5 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 和 遵从 定则 比值 正电荷 电场力 矢量 平行四边形 知识点四 电场线1 定义 为了形象地描述电场中各点电场强度的 及 在电场中画出一些曲线 曲线上每一点的 都跟该点的电场强度方向一致 曲线的 表示电场的强弱 强弱 方向 切线方向 疏密 2 正电荷 相交 场强 场强方向 降低 垂直 思考判断 1 物体带电的实质是电子的转移 2 两个完全相同的带电金属球 电荷量不同 接触时 先发生正 负电荷的中和 然后再平分 3 相互作用的两个点电荷 电荷量大的 受到库仑力也大 答案 1 2 3 4 5 6 库仑定律的理解及应用 2 库仑定律的应用库仑定律与力学的综合应用问题 解决的思路与解决力学问题的方法 思路是相同的 只是在原来受力的基础上多了库仑力 但需注意库仑力的特点 带电体间距离发生变化时 库仑力也要发生变化 要分析力与运动的相互影响 1 库仑定律的理解 如图1所示 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b 其壳层的厚度和质量分布均匀 将它们固定于绝缘支架上 两球心间的距离为l l为球壳外半径r的3倍 若使它们带上等量异种电荷 电荷量的绝对值均为q 那么 a b之间的万有引力f1与库仑力f2为 图1 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 答案d 答案d 3 库仑力作用下带电体的平衡问题 2016 浙江理综 19 多选 如图2所示 把a b两个相同的导电小球分别用长为0 10m的绝缘细线悬挂于oa和ob两点 用丝绸摩擦过的玻璃棒与a球接触 棒移开后将悬点ob移到oa点固定 两球接触后分开 平衡时 图2 距离为0 12m 已测得每个小球质量是8 0 10 4kg 带电小球可视为点电荷 重力加速度g 10m s2 静电力常量k 9 0 109n m2 c2 则 答案acd 解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤 方法技巧 电场强度的叠加与计算方法 电场强度的三个计算公式 1 合成法计算电场强度 2017 广东四校联考 如图3所示 abcd为等腰梯形 a b 60 ab 2cd 在底角a b分别放上一个点电荷 电荷量分别为qa和qb 在c点的电场强度方向沿dc向右 a点的点电荷在c点产生的场强大小为ea b点的点电荷在c点产生的场强大小为eb 则下列说法正确的是 图3 a 放在a点的点电荷可能带负电b 在d点的电场强度方向沿dc向右c ea ebd qa qb 解析由于两点电荷在c点产生的合场强方向沿dc向右 由平行四边形定则 可知两点电荷在c点产生的场强方向如图所示 由 图中几何关系可知eb ea 且a点所放点电荷为正电荷 b点所放点电荷为负电荷 且a点所放点电荷的电荷量的绝对值大于b点所放点电荷的电荷量的绝对值 选项c正确 a d错误 对 答案c 两点电荷在d点产生的场强进行合成 由几何关系 可知其合场强方向为向右偏上 不沿dc方向 选项b错误 2 对称法和等效法计算电场强度 2016 河北石家庄质检二 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4所示 在半球面ab上均匀分布正电荷 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 图4 答案b 3 平衡法计算电场强度 2013 课标全国 如图5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 则匀强电场场强的大小为 图5 答案b 4 补偿法计算电场强度 若在一半径为r 单位长度带电量为q q 0 的均匀带电圆环上有一个很小的缺口 l 且 l r 如图6所示 则圆心处的场强大小为 图6 答案c 计算电场强度常用的方法 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 方法技巧 电场线的理解与应用 1 典型电场的电场线 2 电场线的应用 1 判断场强和电势 2015 江苏单科 8 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7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 图7 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acd 2 等量点电荷的电场线 如图8所示为两个点电荷在真空中所产生电场的电场线 方向未标出 图中c点为两点电荷连线的中点 mn为两点电荷连线的中垂线 d为中垂线上的一点 电场线的分布关于mn左右对称 则下列说法中正确的是 图8 a 这两点电荷一定是等量异种电荷b 这两点电荷一定是等量同种电荷c d c两点的电场强度一定相等d c点的电场强度比d点的电场强度小解析由电场线分布的特征可知 产生电场的两点电荷一定是等量异种电荷 a正确 b错误 c点电场线的密度比d点大 所以c点的电场强度大 c d错误 答案a 3 电场线与运动轨迹 多选 如图9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电场力作用 根据此图可做出的正确判断是 图9 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解析由电场线的疏密可知 a点的场强大 带电粒子在a点的加速度大 故c正确 画出初速度方向结合运动轨迹的偏转方向 可判断带电粒子所受电场力的方向 但由于电场的方向未知 所以不能判断带电粒子的电性 故a错误 b正确 利用初速度的方向和电场力方向的关系 可判断带电粒子由a到b时电场力做负功 动能减小 因此va vb 选项d正确 答案bcd 两种等量点电荷的电场 规律方法 自由电荷的平衡规律1 一个自由电荷的平衡已知两个点电荷q1 q2固定的水平面上 它们之间的距离是d 现引入第三个点电荷q3 使q3平衡的条件是 当q1和q2电性相同时 q3放在两点电荷连线之间 当q1和q2电性相异时 q3放在两点电荷连线外侧 且距离电荷较小的一个电荷较近 2 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条直线上 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 图10 a q3为负电荷 且放于a左方b q3为负电荷 且放于b右方c q3为正电荷 且放于a b之间d q3为正电荷 且放于b右方 解析因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用 且已知q1和q2是异种电荷 对q3的作用力一为引力 一为斥力 所以q3要平衡就不能放在a b之间 根据库仑定律知 由于b处的电荷q2电荷量较大 q3应放在离q2较远而离q1较近的地方才有可能处于平衡 故应放在q1的左侧 要使q1和q2也处于平衡状态 q3必须带负电 故选项a正确 答案a 图11 a kg a2 m3b kg a 2 m3 s 4c kg m2 c 2d n m2 a 2 答案b 2 2015 山东理综 18 直角坐标系xoy中 m n两点位于x轴上 g h两点坐标如图12 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点处场强的大小和方向分别为 图12 答案b 3 2013 全国卷 15 如图13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点处的场强为零 则d点