2012版高三物理一轮复习课件91电场力的性质的描述(大纲版).ppt

共56页 1 第九章电场第一课时电场力的性质的描述 共56页 2 第一关 基础关展望高考基础知识 共56页 3 一 电荷知识讲解 1 两种电荷 自然界中存在着两种电荷 它们分别为正电荷和负电荷 用毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫负电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷 同种电荷互相排斥 异种电荷互相吸引 共56页 4 2 元电荷 电子所带电荷量e 1 60 10 9C 实验表明 所有带电体的电荷量都是e或是e的整数倍 因此电荷量e 1 60 10 19C称为元电荷 3 点电荷 如果带电体间的距离比它们的大小大得多 以致带电体的大小 形状及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可忽略不计 这样的带电体可以看成点电荷 点电荷是理想化的物理模型 实际不存在 共56页 5 说明 1 电荷的多少叫做电荷量 用Q 或q 表示 在国际单位制中 电荷量的单位是库仑 简称库 用符号C表示 通常 正电荷量用正数表示 负电荷量用负数表示 2 验电器是一种最简单的检验物体是否带电 并能粗略判断所带电荷量多少的仪器 共56页 6 活学活用 共56页 7 1 下列关于点电荷的说法正确的是 A 只有体积很小的带电体才能看成点电荷B 体积很大的带电体一定不能看成点电荷C 由公式可以知 r 0时 F D 当两个带电体的大小远小于它们间的距离时 可将这两个带电体看成点电荷 共56页 8 解析 点电荷是指只有电量 没有体积 大小的理想带电体 在实际处理问题时 如果带电体的大小远小于它们间的距离 可将带电体看成点电荷 并不是只有体积小 带电少的带电体才可以看成点电荷 故选项D对 A B错 对于选项C项而言 如果r 0时 该带电体不能看成点电荷 故也不能用库仑定律的公式计算 故C选项不正确 答案 D 共56页 9 二 库仑定律知识讲解真空中两个点电荷间相互作用的力 跟它们的电荷量的乘积成正比 跟它们的距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 即k为静电力常量 k 9 0 109N m2 C2 共56页 10 说明 1 库仑定律适用于真空中点电荷之间的相互作用 点电荷在空气中的相互作用也可以应用该定律 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 对于两个带电金属球 要考虑金属表面电荷的重新分布 库仑力在r 10 15 10 11m的范围内均有效 所以根据公式不要推出错误的结论 当r 0时 F 其实 在这样的条件下 两个带电体也已经不能再看做点电荷 共56页 11 2 F k可采用两种方法计算 采用绝对值计算 库仑力的方向由题意判断得出 Q1 Q2带符号计算 库仑力F的正 负符号不表示方向 只表示两点电荷之间的引力或斥力 共56页 12 3 当多个点电荷同时存在时 任意两个点电荷间的作用仍然遵循库仑定律 任一点电荷同时受到多个库仑力的作用 可利用力的合成或者平行四边形定则求合力 共56页 13 活学活用 共56页 14 2 半径为R的两个较大的金属球 带电均为同种电荷q 放在绝缘的桌面上 两球间的距离为2R 若两球间的作用力为则下列说法正确的是 A F1 F2B F1 F2C F1 F2D 无法确定 共56页 15 解析 仍是对点电荷没有正确的理解 因两球间的距离为2R 两球的体积不能忽略 故两球不能看成点电荷 故不能应用库仑定律求解 两球带同种电荷 相互排斥 故两球上同种电荷相距大于2R 所以选项B正确 答案 B 共56页 16 三 电场强度知识讲解1 定义 放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值 叫做该点的电场强度 2 对电场强度的理解 1 电场强度E是矢量 规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向即为该点的电场强度方向 2 场强三个表达式的比较 共56页 17 共56页 18 3 电场的叠加 若空间中几个电场同时存在 它们的场就互相叠加 形成电场 这时某点的场强等于它们单独存在时在该点产生场强的矢量和 共56页 19 活学活用 共56页 20 3 关于电场强度 下列说法正确的是 A 以点电荷为球心 r为半径的球面上 各点的场强相同B 正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大C 在电场中某点放入试探电荷q 该点的电场强度为取走q后 该点的场强不为零D 电荷所受到的电场力很大 即该点的电场强度很大 共56页 21 解析 忽略电场强度的矢量性 认为只有大小 而没有方向 或者认为电场强度与试探电荷有关的说法都是错误的 其实电场强度是描述电场性质的物理量 与是否有试探电荷无关 答案 C 共56页 22 四 电场线知识讲解 1 概念 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线 曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向 共56页 23 2 特点 电场线或是从正电荷出发终止于负电荷 或无限远 或是从无限远出发终止于负电荷 电场中每点的场强方向是唯一的 因此在电场中无电荷的地方任意两条电场线都不会相交 电场线不同于电荷的运动轨迹 电场线反映的是电场中各点的力的性质方面的情况 力的情况 和电荷的运动轨迹是两回事 共56页 24 电场线的疏密表示电场的强弱 即表示电场强度的大小 说明 1 电场线不是实际存在的线 而是为了形象地描述电场而假想的线 2 电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹 共56页 25 活学活用4 下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线的关系的说法正确的是 A 带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合B 带电粒子只在电场力的作用下 由静止开始运动 其运动轨迹一定与电场线重合C 带电粒子在电场中的运动轨迹可能与电场线重合D 电场线上某点的切线方向与该处的电荷的受力方向相同 共56页 26 解析 电场线不是电荷的运动轨迹 如果电场线是曲线 则只在电场力的作用下 电荷的运动轨迹不可能与电场线重合 A B错 即使电场线是直线 电荷的运动轨迹还受电荷的初速度方向影响 电场线上某点的切线方向为正电荷在该点的受力方向 D错 答案 C 共56页 27 第二关 技法关解读高考解题技法 共56页 28 一 库仑定律的应用技法讲解应用库仑定律解题时 首先 应注意库仑定律的适用条件 公式F kQ1Q2 r2仅适用于真空中的两个点电荷间的相互作用 在理解库仑定律时 常有人根据公式F kQ1Q2 r2 设想当r 0时 得出库仑力F 结论 从数学的角度分析这是必然的结论 共56页 29 但从物理学的角度分析 这一结论是错误的 错误的原因是 当r 0时 两电荷已失去了为点电荷的前提条件 何况电荷都有一定大小 根本不会出现r 0的情况 也就是说 在r 0时 电荷已不能再看成是点电荷 所以违背了库仑定律的适用条件 不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力 共56页 30 其次 应注意将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向二者分别进行 即应用公式计算库仑力大小时 不必将表示电荷Q1 Q2的带电性质的符号代入公式中 只将其电荷量绝对值代入公式中 从而计算出力的大小 库仑力的方向再依据同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引加以判别 这样分别加以处理的方法 可以避免将表示带电性质的符号代入公式中一起运算 根据运算结果是正 负号再判定而带来的麻烦 共56页 31 典例剖析 共56页 32 例1 两个电荷量分别为Q和4Q的负电荷a b 在真空中相距为l 如果引入另一点电荷c 正好能使这三个电荷都处于静止状态 试确定电荷c的位置 电性及它的电荷量 共56页 33 解析 由于a b点电荷同为负电性 可知电荷c应放在a b之间的连线上 而c受到a b对它的库仑力合力为零 即可确定它的位置 又因a b电荷也都处于静止状态 即a b各自所受库仑力的合力均要为零 则可推知c的带电性并求出它的电荷量 共56页 34 依题意作图如图所示 并设电荷c和a相距为x 则b与c相距为 l x c的电荷量为qc 对电荷c 其所受的库仑力的合力为零 即Fac Fbc 根据库仑定律有 共56页 35 由于a b均为负电荷 只有当电荷c处于a b之间时 其所受库仑力才可能方向相反 合力为零 因此只有x l 三个电荷都处于静止状态 即a b电荷所受静电力的合力均应为零 对a来说 b对它的作用力是向左的斥力 所以c对a的作用力应是向右的引力 这样 可以判定电荷c的电性必定为正 共56页 36 共56页 37 二 割补法技法讲解库仑定律公式适用于两点电荷或两均匀绝缘带电球体的相互作用力 但有些时候题中给出的并不满足以上两种情况 这时应用 割 或 补 的办法来满足上述情况 但 割 或 补 上去的部分也必须很容易来解 这样再求两力的和或差就比较容易了 这就是物理学中的 割补法 共56页 38 典例剖析 例2 如图所示 用金属丝AB弯成半径r 1m的圆弧 但在A B之间留出宽度为d 2cm 相对来说很小的间隙 将电荷量Q 3 13 10 9C的正电荷均匀分布于金属丝上 求圆心O处的电场强度 共56页 39 答案 9 10 2N C 共56页 40 三 带电体在电场中的平衡问题技法讲解这里说的 平衡 是指带电体加速度为零的静止或匀速直线运动状态 仍属 静力学 范畴 只是带电体受的外力中多一项电场力而已 电场力与重力 弹力 摩擦力一样 是一种性质力 受力分析时不能漏掉 解题的一般思维程序为 共56页 41 1 确定研究对象 如果相互作用的有几个物体时 要依据题意 适当选择 整体法 或 隔离法 灵活求解 一般是 先整体后隔离 2 将研究对象隔离开来 分析其所受的全部外力 顺序是先电场力后接触力 其中的电场力要根据电荷的正 负及电场的方向来判定 3 列平衡方程 F合 0或Fx 0 Fy 0 或用平衡条件推论分析 共56页 42 典例剖析 例3 如图所示 上 下两带电小球的质量均为m 所带电荷量分别为q和 q 两球间用绝缘细线连接 上球又用绝缘细线悬挂在天花板上 在两球所在空间有方向向左的匀强电场 电场强度E 平衡时细线都被拉紧 1 平衡时的可能位置是图中的哪一个 2 两根绝缘线张力大小为 共56页 43 共56页 44 共56页 45 解析 对第 1 问 先把两个小球看作一个整体 这个整体受到的外力为 竖直向下的重力2mg 水平向左的电场力qE q受力 水平向右的电场力qE q受力 则由平衡条件 Fx 0和 Fy 0可推知上段绳子的拉力一定与重力 2mg 等大反向 即上段绳竖直 隔离分析下球的受力 如图所示 向下的重力mg 水平向右的电场力qE 绳子的拉力T2 上球对下球的吸引力F引 要使 Fx 0 绳2必须倾斜 故选A 共56页 46 答案 1 A 2 D 共56页 47 第三关 训练关笑对高考随堂 训练 共56页 48 1 关于电场线的以下说法 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检验电荷受的电场力越大D 顺着电场线移动电荷 电荷受到的电场力大小一定不变答案 C 共56页 49 2 电场因为看不见 摸不着 所以同学们对电场的理解不是很清楚 下面关于电场的叙述中不正确的是 A 当电荷Q1 Q2间的距离Y 0时 由公式可知 两电荷间的相互作用力F B 由公式可知 电场中某确定点的电场强度大小与放在该点的检验电荷的电量成反比C 电场中某确定点电场强度的方向 就是置于该点的电荷所受电场力的方向D 电场线是电场中实际存在的线 共56页 50 解析 A选项中当r 0时已不能将Q1 Q2视为点电荷了 当然也就不能用公式F kQ1Q2 r2来计算Q1 Q2间相互作用力的大小了 电场中某确定点的电场强度是客观存在的 是由电场源电荷产生的 因此 其大小 方向一定 与该点所放检验电荷的正负及电荷量的多少无关 B选项错误 电场中某确定点电场强度的方向只能有一个 我们规定场强方向是正电荷在该点所受电场力的方向 跟负电荷所受电场力的方向相反 C选项错误 电场线是人们为了形象描述电场而假想出来的线 D选项错误 答案 ABCD 共56页 51 3 如图所示 在等量正点电荷连线中垂线上取A B C D四点 B D两点关于O点对称 则下列关于各点场强大小关系的说法中正确的是 A EA EB EB EDB EA EB EB ECC 可能有EA EB EC EB EDD EA EC EB EB ED 共56页 52 解析 在中垂线上 从O点向上 或向下 电场强度是先增大后减小 答案 C 共56页 53 4 关于静电场 下列结论普遍成立的是 A 电场强度大的地方电势高 电场强度小的地方电势低B 电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C 在正电荷或负电荷产生的静电场中 场强方向都指向电势降低最快的方向D 将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点 电场力做功为零 共56页 54 解析 本题考查电场力的性质 电场强度的大小与电势的大小没有直接的关系 A错误 由U Ed知两点的电势差除了与电场强度有关外 还与距离等因素有关 则B错误 在静电场中 电场强度的方向就是电势降落最快的方向 则C正确 当电荷在电场强度为零的一点移动到为零的另一点 如果起点和终点存在电势差 则电场力一定做功 则D错误 答案 C 共56页 5