高三物理一轮复习 第6章 静电场 1 电场力的性质课件.ppt

第六章静电场 第一单元电场力的性质 知识点一点电荷电荷守恒定律 想一想 如图所示 在带电荷量为 q的带电体c右侧有两个相互接触的金属导体a和b 均放在绝缘支座上 1 若先将c移走 再把a b分开 则a b分别带什么电 2 若先将a b分开 再移走c 则a b分别带什么电 这一过程中电荷总量如何变化 提示 1 a b均不带电 2 a带负电b带正电不变 填一填 1 元电荷 点电荷 1 元电荷 e 1 60 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 电子的电荷量q c 2 点电荷 代表带电体的有一定电荷量的点 忽略带电体的大小和形状的理想化模型 整数倍 1 60 10 19 2 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 在转移过程中 电荷的 2 三种起电方式 起电 起电 起电 3 带电实质 物体 4 电荷的分配原则 两个形状 大小相同的导体 接触后再分开 二者带 电荷 若两导体原来带异种电荷 则电荷先 余下的电荷再 总量保持不变 摩擦 感应 接触 得失电子 相同 中和 平分 练一练 保护知识产权 抵制盗版是我们每个公民的责任与义务 盗版书籍影响我们学习效率甚至给我们的学习带来隐患 小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书 做练习时 他发现有一个关键数字看不清 拿来问老师 如果你是老师 你认为可能是下列几个数字中的 a 6 2 10 19cb 6 4 10 19cc 6 6 10 19cd 6 8 10 19c 解析 任何带电体的电荷量是元电荷的整数倍 即是1 6 10 19c的整数倍 则计算可知 只有b选项是1 6 10 19c的整数倍 故b正确 答案 b 真空 点电荷 正比 反比 9 0 109 3 适用条件 中的 1 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 2 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 4 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 为 异种电荷相互 为 真空 点电荷 排斥 斥力 吸引 引力 练一练 一根置于水平面上的光滑玻璃管 绝缘体 内部有两个完全一样的弹性金属球a b 带电荷量分别为9q和 q 从图所示的位置由静止开始释放 问两球再经过图中位置时 两球的加速度是释放时的 倍 物质 力的作用 任何电场 v m 真空 3 方向 规定 在电场中某点 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 所受电场力 正电荷 矢量和 练一练 电场中有一点p 下列哪种说法是正确的 a 若放在p点电荷的电荷量减半 则p点的场强减半b 若p点没有检验电荷 则p点场强为零c p点场强越大 则同一电荷在p点所受静电力越大d p点的场强方向为试探电荷在该点受力方向 考向一库仑定律的理解及应用1 适用条件只适用于真空中的两个静止点电荷之间的相互作用力或者静止点电荷对运动点电荷的作用力的计算 r 0时 公式不适用 因为这时两电荷已不能再看作点电荷了 温馨提示 1 计算库仑力大小时 只代入电荷量的绝对值 不需要代入符号 2 库仑力的方向单独判断 典例1真空中有两个完全相同的金属小球 a球带qa 6 4 10 16c的正电荷 b球带qb 3 2 10 16c的负电荷 均可视为点电荷 求 1 当它们相距为0 5m时 a b间的库仑力为多大 2 若将两球接触后再分别放回原处 a b间的库仑力又为多大 解题引路 本题考查库仑定律的应用 注意两球所带电荷的分布情况 及两球接触后电荷的重新分配 尝试解题 针对训练 1 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 问 c应带什么性质的电 应放于何处 所带电荷量为多少 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为各电荷在该处所产生的电场场强的矢量和 2 计算法则 平行四边形定则 温馨提示 电场强度是静电学中重要的物理量 也是高考考查重点 三个公式有不同的意义及使用范围 应用时应根据具体问题选用相应的公式 典例2如图所示 正方形四个顶点处分别固定有点电荷a b c d 四个点电荷的带电量均为q 其中点电荷a c带正电 点电荷b d带负电 试确定过正方形中心o并与正方形垂直的直线上到o点距离为x的p点处的电场强度的大小和方向 解题引路 1 四个电荷所处位置关于o点对称 2 四个电荷的电荷量相等 3 先求各点电荷在p点场强 再矢量合成 尝试解题 解析 四个点电荷各自在p点的电场强度ea eb ec ed如图所示 根据对称性可知 ea ec的合场强e1沿op向外 eb ed的合场强e2沿op指向o 由对称性可知 e1 e2大小相等 所以p点的场强为零 答案 场强为零 考向三电场线的特点及应用1 特点 1 不闭合 电场线起始于正电荷 或无穷远处 终止于无穷远处 或负电荷 即电场线不能形成闭合曲线 2 不中断 不相交 在没有电荷的空间 电场线不中断 两条电场线也不能相交 3 不是电荷在电场中的运动轨迹 只有当电场线为直线 电荷初速度为零或初速度平行于电场线 电荷仅受静电力作用时 电荷的运动轨迹才与电场线重合 2 应用 1 表示场强的方向电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致 2 比较场强的大小电场线的疏密程度反映了场强的大小即电场的强弱 同一幅图中 电场线越密的地方场强越大 电场线越疏的地方场强越弱 3 判断电势的高低在静电场中 顺着电场线的方向电势越来越低 温馨提示 1 电场线是人为引入的 不是客观存在的 2 虽然电场线是用来描述电场的强弱和方向的 但只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况 3 沿电场线的方向电势虽然越来越低 但场强不一定越来越小 典例3 2015 宣城高三质检 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 解题引路 解答该题应把握以下三点 1 注意电场线的疏密 但方向未知 2 仅受静电力作用 3 粒子运动轨迹一定向静电力方向偏 静电力做正功 尝试解题 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b对 利用初速度方向和电场力方向的关系 可判断电场力对带电粒子由a到b做负功 动能减小 因此va vb 选项d对 答案 bcd 名师点睛 带电粒子在电场中运动问题的分析技巧和方法1 粒子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 2 由电场线的疏密情况判断带电粒子的加速度情况 3 功能关系判断速度变化 如果带电粒子在运动中仅受静电力作用 则粒子电势能与动能的总量不变 静电力做正功 动能增大 电势能减小 针对训练 3 2015 宜宾一诊 在如图所示的电场中 一负电荷从电场中a点由静止释放 只受电场力作用 沿电场线运动到b点 则它运动的v t图像可能是图中的 解析 负电荷从电场中a点由静止释放 只受电场力作用 沿电场线运动到b点 所受电场力逐渐增大 加速度逐渐增大 则它运动的v t图像可能是图中的b 答案 b 考向四带电体的力电综合问题分析1 解答思路 2 运动情况反映受力情况 1 物体静止 保持 f台 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 且总指向曲线凹的一侧 4 加速运动 f合与v的夹角为 0 90 减速运动 90 a 180 5 匀变速运动 f合 恒量 典例4如图所示 一根长为l 1 5m的光滑绝缘细直杆mn竖直固定在电场强度大小为e 1 0 105n c 与水平方向成 30 角的斜向上的匀强电场中 杆的下端m固定一个带电小球a 带电荷量为q 4 5 10 6c 另一带电小球b穿在杆上可自由滑动 带电荷量为q 1 0 10 6c 质量为m 1 0 10 2kg 现将小球b从杆的n端由静止释放 小球b开始运动 静电力常量k 9 0 109n m2 c2 g 10m s2 1 求小球b开始运动时的加速度a 2 当小球b的速度最大时 求小球距m端的高度h1 3 若小球b从n端运动到距m端的高度为h2 0 61m时 速度v 1 0m s 求此过程中小球b电势能的改变量 ep 解题引路 针对训练 4 如图所示 互相绝缘且紧靠在一起的a b两物块 a的质量为m 0 04kg 带电荷量为q 5 0 10 5c b的质量为m 0 06kg 不带电 两物块与水平面间的动摩擦因数为 0 6 以相同的初速度v0 4m s在水平面上滑动 空间存在水平向右的匀强电场 电场强度为e 1 6 104n c 设运动过程中物块所带的电荷量没有变化 g 10m s2 求 1 a b的加速度及其相互作用力的大小 2 经过t 2s电场力对物块a所做的功w和a增加的机械能 e 解题引路 名师点睛 求解合场强常用的方法 名校模题 1 2015 安徽名校高三摸底 如图所示 三个点电荷q1 q2 q3在一条直线 q2和q3的距离为q1和q2距离的两倍 每个点电荷所受静电力的合力为零 由此可以判定 三个点电荷的电荷量之比q1 q2 q3为 a 9 4 36 b 9 4 36c 3 2 6 d 3 2 6 必纠错题 3 如下图所示 真空中a b两个点电荷的电荷量分别为 q和 q 放在光滑绝缘水平面上 a b之间用绝缘的轻弹簧连接 当系统平衡时 弹簧的伸长量为x0 若弹簧发生的均是弹性形变 则 a 保持q不变 将q变为2q 平衡时弹簧的伸长量等于2x0b 保持q不变 将q变为2q 平衡时弹簧的伸长量小于2x0c 保持q不变 将q变为 q 平衡时弹簧的缩短量等于x0d 保持q不变 将q变为 q 平衡时弹簧的缩短量小于x0 纠错心得 在用库仑定律判断或计算时要注意 1 库仑定律的适用范围 库仑定律只适用于真空中的点电荷 2 在电荷间距离不变的情况下库仑力与电荷量的乘积成正比 而题中电荷量变化时往往距离随之变化 所以在解题时要注意审清题意 高考真题 4 2014 广东理综 如图所示 光滑绝缘的水平桌面上 固定着一个带电量为 q的小球p 带电量分别为 q和 2q的小球m和n 由绝缘细杆相连 静止在桌面上 p与m相距l p m和n视为点电荷 下列说法正确的是