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.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 静电场 第六章 第1讲电场力的性质 第六章 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的平衡及运动问题 1 自然界中只存在正负两种电荷 元电荷电荷量e 2 物体带电方法有三种 1 起电 2 起电 3 起电 3 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能消失 它只能从一个物体 到另一个物体 或从物体的一部分转移到另一部分 在转移的过程中总电荷数 电荷守恒定律 1 6 10 19c 摩擦 接触 感应 转移 不变 库仑定律 1 内容 真空中两个静止点电荷间的相互作用力跟它们所带 的乘积成正比 跟它们之间的 成反比 作用力的方向在两点电荷的连线上 3 适用条件 电荷量 距离平方 点电荷 真空中 电场强度 1 电场 1 电场 带电体周围存在的一种物质 它是一种看不见的 的物质 它具有 和能的特性 2 电场力 放入电场中的电荷受到电场的力的作用 叫 客观存在 力的特性 电场力 电场力 此电荷所带电荷量 e 牛 库 n c 正电荷在该点所受电场力方向相同 1 电场线是为了形象地描述 而假想的 实际不存在的 2 电场线是起源于 或无穷远处 终止于 或无穷远处 的有源线 是 曲线 3 电场线的疏密表示 某点的切线方向表示该点的 它不表示电荷在电场中的运动轨迹 4 电场线 相交 在静电场中 电场线不中断 电场线 电场 理想化模型 正电荷 负电荷 不闭合 电场的强弱 场强方向 不 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 答案 b 答案 c a 甲图中与点电荷等距的a b两点b 乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a b两点c 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d 丁图中非匀强电场中的a b两点答案 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 库仑定律的理解和应用 思路引导 小球b受力情况如何 满足什么关系 答案 小球b受重力 水平向右的库仑力 垂直斜面向上的支持力 小球b处于静止状态 三个力的合力为零 解析 1 令b球对斜面的支持力为fn 带的电荷量q a b相距r 对b球受力分析如图所示 fncos mg 得fn 0 20n 据牛顿第三定律得b球对斜面的压力fn 0 20n 答案 1 0 2n 2 5 8 10 7c 名师归纳 求解带电体平衡的方法分析带电体平衡问题的方法与力学中分析平衡的方法相同 1 当力在同一直线上时 根据二力平衡的条件求解 2 三力作用下物体处于平衡状态 一般运用勾股定理 三角函数关系以及矢量三角形等知识求解 3 三个以上的力作用下物体的平衡问题 一般用正交分解法求解 答案 ac 电场强度的理解 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 答案 b 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 a 若两电荷是异种电荷 则om的中点与on的中点电势一定相等b 若两电荷是异种电荷 则o点的电场强度大小 与mn上各点相比是最小的 而与hg上各点相比是最大的c 若两电荷是同种电荷 则om中点与on中点处的电场强度一定相同d 若两电荷是同种电荷 则o点的电场强度大小 与mn上各点相比是最小的 与hg上各点相比是最大的答案 b 解析 若两电荷是异种电荷 则om的中点与on的中点电势一定不相等 选项a错误 若两电荷是异种电荷 根据两异种电荷电场特点可知 o点的电场强度大小 与mn上各点相比是最小的 而与hg上各点相比是最大的 选项b正确 若两电荷是同种电荷 则om中点与on中点处的电场强度大小一定相同 方向一定相反 选项c错误 若两电荷是同种电荷 则o点的电场强度为零 与mn上各点相比是最小的 与hg上各点相比也是最小的 选项d错误 电场线和运动轨迹问题 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 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 把电场线疏密和受力大小 加速度大小相联系 有时还要与等势面联系在一起 思路引导 1 如何判断带电粒子在a b两点的受力方向 2 带电粒子在a b两点的加速度大小如何判断 答案 1 在曲线运动中 合力总是指向运动轨迹的凹侧 2 a b两点电场线的疏密程度反映场强的大小 场强越大 粒子的加速度越大 解析 电场力一定指向粒子运动轨迹的凹侧 即电场力的方向沿电场线指向左侧 但因不知电场的方向 故无法确定粒子的电性 b正确 a错误 a处电场线较密 故粒子在d处的加速度较大 c正确 因粒子由a到b的过程中 电场力做负功 故粒子在a处的速度较大 d正确 答案 bcd 名师归纳 电场线与轨迹问题判断方法 1 运动与力两线法 画出 速度线 运动轨迹在初始位置的切线 与 力线 在初始位置电场线的切线方向 从两者的夹角情况来分析曲线运动的情况 2 三不知时要假设 电荷的正负 场强的方向或等势面电势的高低 电荷运动的方向 若已知其中的任一个 可顺次向下分析判定各待求量 若三个都不知 更要用 假设法 分别讨论各种情况 答案 b 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图象可能是图中的b 带电体的力电综合问题 1 解答力电综合问题的一般思路 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 1 绝缘板a加速和减速的加速度大小分别为多大 2 滑块b最后停在离出发点水平距离为多大处 思路引导 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 答案 1 小于等于 2 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 对影响库仑力大小的因素理解不透彻 a 如果将小球b向左推动少许 在重新达到平衡时 推力f将增大b 如果将小球b向左推动少许 在重新达到平衡时 两球间距离将减小c 如果球b不动 将球a的电荷量增大少许 在重新达到平衡时 推力f将增大d 如果球b不动 将球b的电荷量增大少许 在重新达到平衡时 两球间距离将增大 错因分析 错解1没有对两球相互作用及平衡作全面的分析 主观认为将球b向左推动少许 则两球距离减小 推力f增大而错选a b项 错解2认为球b不动 将球a的电荷量增大少许 则库仑力fc必增大 推力f fcsin 必增大而错选c项 错解3没有抓住a球受力平衡的分析 对影响库仑力的因素分析不全面 把握不准确 导致解题思路混乱 胡乱猜测而错解 解析 对小球a分析 受三个力如图 a 所示 当将小球b向左推动少许时 若a球不动 则两球距离和两球连线与竖直方向的夹角 同时减小 库仑力fc增大 因库仑力的竖直分量fccos 增大而大于重力 使a球向上移动 重新平衡后fccos mg 比原来小 cos 比原来大 因此fc比原来小 故两小球间距离比原来大 f fcsin 比原来小 a b均错 或由图 b 可知 当 减小时 库仑力fc和墙面支持力fn同时减小 两球间距离增大 推力f减小 a b错 如果球b不动 将a球或b球的电荷量增大少许 则库仑力fc增大 导致球a上滑 减小 重新平衡时fc比原来小 故两小球间距离比原来大 f fcsin 比原来小 c错 d正确 答案 d a 两球能够同时回到原位置 且速率相等 并小于原来的速率b 两球能够同时回到原位置 且速率相等 并大于原来的速率c 两球不能同时回到原位置 且a球回到原位置的速率大于b球回到原位置的速率d 两球不能同时回到原位置 且a球回到原位置的速率小于b球回到原位置的速率答案 b 解析 碰前两球之间存在库仑引力 而且引力做正功 两球速度变大 机械能增加 该过程虽然两球的加速度有变化 但是两球的加速度一直大小相等 方向相反 所以两球在中点相遇 而且碰前 碰后两球速率相等都大于原来的速率 碰撞时 两球的电荷中和 碰后两球不再带电 反向做匀速运动 同时回到出发点 综上所述 选项b正确 三电荷平衡模型 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 如果三个点电荷已达到平衡 但若其中某个点电荷受到了外力作用 仍不是 三电荷平衡模型 2 原则上对于三个点电荷中的任意两个进行受力分析 列平衡方程 即可使问题得到求解 但选取的两个点电荷不同 往往求解难度不同 要根据不同的题目进行选取 答案 c 解析 要使三个电荷均处于平衡状态 必须满足 两同夹异 两大夹小 的原则 所以选项c正确 答案 b 答案 c 解析 粒子与重金属原子核之间的库仑力提供 粒子的加速度 方向沿 粒子与原子核的连线且指向 粒子 则四个选项中只有p点处的加速度方向符合实际 故c项正确 a 乒乓球的左侧感应出负电荷b 乒乓球受到扰动后 会被吸在左极板上c 乒乓球共受到电场力 重力和库仑力三个力的作用d 用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触 放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞答案 d 解析 从图中可知金属板右侧连接电源正极 所以电场水平向左 故乒乓球上的电子移动到右侧 即乒乓球的右侧感应出负电荷 a错误 乒乓球右侧带负电 受到的电场力向右 乒乓球左侧带正电 受到的电场力向左 因为左右两侧感应出的电荷量相等 所以受到的电场力相等 乒乓球受到扰动后 最终仍会静止 不会吸附到左极板上 b错误 乒乓球受到重力和电场力作用 库仑力即为电场力 c错误 用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触 乒乓球带正电 在电场力作用下 运动到左极板 与左极板接触 然后乒