高考物理一轮复习 6.1 电场力的性质课件.ppt

第六章静电场 第1节电场力的性质 5 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 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 6 二 点电荷及库仑定律1 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 7 三 电场电场强度及电场线1 电场基本性质 对放入其中的电荷产生力的作用 2 电场强度 1 定义式 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 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 8 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 在同一电场里 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 9 2 几种典型电场的电场线 10 11 1 多选 关于库仑定律公式 下列说法正确的是 a 当真空中的两个点电荷之间的距离r 时 它们之间的静电力f 0b 当真空中的两个电荷之间的距离r 0时 它们之间的静电力f c 当真空中的两个电荷之间的距离r 时 库仑定律的公式就不适用了d 当真空中的两个电荷之间的距离r 0时 电荷不能看成是点电荷 库仑定律的公式就不适用了 答案 解析 12 2 关于电场线的下列说法中 正确的是 a 电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同b 沿电场线方向 电场强度越来越小c 电场线越密的地方 同一试探电荷所受电场力就越大d 在电场中 顺着电场线移动电荷 电荷受到的电场力大小恒定 答案 解析 13 答案 解析 14 4 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 则 a q1 2q2b q1 4q2c q1 2q2d q1 4q2 答案 解析 15 5 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 它运动的v t图象如图甲所示 则a b两点所在区域的电场线分布情况可能是图乙中的 答案 解析 16 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 库仑力作用下的平衡问题1 几种常见的平衡问题 例2 17 考点一 考点二 考点三 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 例1 对点训练1 例2 18 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 例2 多选 如图所示 水平地面上固定一个光滑绝缘斜面 斜面与水平面的夹角为 一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端 另一端系有一个带电小球a 细线与斜面平行 小球a的质量为m 电荷量为q 小球a的右侧固定放置带等量同种电荷的小球b 两球心的高度相同 间距为d 静电力常量为k 重力加速度为g 两带电小球可视为点电荷 小球a静止在斜面上 则 答案 解析 19 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 例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 20 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 例2 方法归纳 分析点电荷平衡问题的方法步骤点电荷的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 21 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 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电荷量为 q b电荷量为 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的带电性质及位置可能为 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 例3 对点训练2 考点三 例4 电场强度的计算1 电场强度的公式 2 电场的叠加 1 叠加原理 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的矢量和 2 运算法则 平行四边形定则 23 考点一 考点二 例3 对点训练2 考点三 例4 3 求解电场强度的几种特殊思维方法电场强度是静电学中极其重要的概念 也是高考考点分布的重点区域之一 求电场强度的方法除了常见的定义式法 点电荷电场强度公式法 匀强电场公式法 矢量叠加法等 还有几种特殊的思维方法 1 等效替代法 等效替代 方法 是指在效果一致的前提下 从a事实出发 用另外的b事实来代替 必要时再用c代替b 直至实现所给问题的条件 从而建立与之相对应的联系 得以用有关规律解之 如以模型替代实物 以合力 合运动 替代数个分力 分运动 等效电阻 等效电源等 24 考点一 考点二 例3 对点训练2 考点三 例4 2 微元法微元法就是将研究对象分割成许多微小的单元 或从研究对象上选取某一 微元 加以分析 从而可以化曲为直 使变量 难以确定的量化为常量 容易确定的量 3 补偿法求解电场强度 常用的方法是根据问题给出的条件建立物理模型 如果这个模型是一个完整的标准模型 则容易解决 但有时由题给条件建立的模型不是一个完整的标准模型 比如说是模型a 这时需要给原来的问题补充一些条件 由这些补充条件建立另一个容易求解的模型b 并且模型a与模型b恰好组成一个完整的标准模型 这样 求解模型a的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型b的差值问题 25 考点一 考点二 例3 对点训练2 考点三 例4 4 极值法物理学中的极值问题可分为物理型和数学型两类 物理型主要依据物理概念 定理 定律求解 数学型则是在根据物理规律列方程后 依靠数学中极值的知识求解 26 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练2 例4 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 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 27 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练2 例4 解题探究 两负点电荷在h和g处产生的电场强度有什么关系 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 大小相等 方向相反 提示 大小相等 方向相反 28 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练2 例4 特别提醒 1 解决此类问题的关键就是要明确电场强度是矢量 其运算规则为平行四边形定则 2 常用的思维方法 对称法 29 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练2 例4 2015 河南郑州高三第一次质量预测 一半径为r的绝缘环上均匀地带有电荷量为q的电荷 在垂直于圆环平面的对称轴上有一点p 它与环心o的距离op l 设静电力常量为k 关于p点的电场强度e 下列四个表达式中有一个是正确的 请你根据所学的物理知识 通过一定的分析 判断正确的表达式是 答案 解析 30 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练2 例4 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点的电场强度大小为e 则n点的电场强度大小为 答案 解析 31 考点一 考点二 考点三 例5 对点训练3 例6 电场线的理解和应用1 电场线的对称性 1 两等量同种点电荷连线及中垂线上关于o点对称的点的电场强度等大反向 2 两等量异种点电荷连线及中垂线上关于o点对称的点的电场强度等大同向 2 电场线的疏密反映电场强度的强弱 可从电场线的分布情况判断电场强度的强弱 3 电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系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 只有同时满足以下三个条件时 两者才会重合 1 电场线为直线 2 电荷初速度为零 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合力的方向与电场线平行 32 考点一 考点二 考点三 例5 对点训练3 例6 一带负电荷的质点 仅在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c 已知质点的速率是递减的 关于b点电场强度e的方向 下列图示中可能正确的是 虚线是曲线在b点的切线 答案 解析 33 考点一 考点二 考点三 例5 对点训练3 例6 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 下列说法中正确的是 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 34 考点一 考点二 考点三 例5 对点训练3 例6 实线为三条未知方向的电场线 从电场中的m点以相同的速度飞出a b两个带电粒子 a b的运动轨迹如图中的虚线所示 a b只受静电力作用 则 a a一定带正电 b一定带负电b 静电力对a做正功 对b做负功c a的速度将减小 b的速度将增大d a的加速度将减小 b的加速度将增大 答案 解析 35 考点一 考点二 考点三 例5 对点训练3 例6 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 动能增大 电势能减小 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 36 1 2 3 4 1 2015 福建福州八中第一次质检 如图所示 水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电小球a b 左边放一带正电的固定球p时 两悬线都保持竖直方向 下面说法正确的是 a a球带正电 b球带负电 并且a球电荷量较b球电荷量大b a球带正电 b球带负电 并且a球电荷量较b球电荷量小c a球带负电 b球带正电 并且a球电荷量较b球电荷量小d a球带负电 b球带正电 并且a球电荷量较b球电荷量大 5 答案 解析 37 1 2 3 4 2 某静电场的一部分电场线分布情况如图所示 下列说法正确的是 a 这个电场可能是负点电荷的电场b a点的电场强度小于b点的电场强度c a b两点的电场强度方向不相同d 负电荷在b点处受到的电场力的方向与该处电场方向相同 5 答案 解析 38 1 2 3 4 3 2015 广东七校联考 如图所示 m n和p是以mn为直径的半圆弧上的三点 o点为半圆弧的圆心 mop 60 电荷量相等 电性相反的两个点电荷分别置于m n两点 这时o点电场强度的大小为e1 若将n点处的点电荷移至p点 则o点的电场强度大小变为e2 e1与e2之比为 5 答案 解析 39 1 2 3 4 4 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 5 答案 解析 40 1 2 3 5 多选 2015 浙江理综 20 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