高考物理一轮总复习 专题七 第1讲 库仑定律 电场强度课件.ppt

专题七电场 续表 续表 它相同 用e表示 e 1 60 10 第1讲库仑定律电场强度 考点1 电荷 电荷守恒定律 1 点电荷 当带电体的大小 形状对所研究问题的影响可忽略不计时 就可以看做带电的点 叫 类似于力 学中的质点 点电荷 2 元电荷 电子所带的电荷量 质子 正电子的电荷量与 19 c 所有带电体的电荷量都 是元电荷的 整数倍 3 电荷守恒定律 代数和 平均分配 中和 1 内容 电荷既不能创造 也不能消失 它只能从一个物体转移到另一物体 或者从物体的一个部分转移到另一个部分 在转移过程中 电荷的 不变 2 物体带电的方式有 摩擦起电 感应起电和接触起电 3 完全相同的带电金属球相接触时电荷的分配规律 同种电荷总量 异种电荷 后再平均分配 4 三种起电方式的比较 续表 跟踪训练 1 关于点电荷 下列说法中正确的是 c a 只有体积很小的带电体才能看成是点电荷b 体积较大的带电体一定不能看成是点电荷c 当两个带电体的大小和形状对它们之间的相互作用的影响可忽略时 可看成点电荷d 当带电体带电量很少时 可看成点电荷解析 一个带电体能不能看成点电荷 主要看它的大小 形状是否会对所研究问题有影响 而不是看体积的大小和电荷量的多少 若大小 形状对所研究问题没有影响则可看成点电荷 2 双选 关于物体的带电荷量 以下说法中正确的是 a 把质子或电子叫元电荷 cd b 物体所带的电荷量可以为任意实数c 物体带电 1 60 10 9c 这是因为该物体失去了1 0 1010个电子d 物体带电荷量的最小值为1 6 10 19c 3 以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是 a 摩擦起电是因为电荷的转移 感应起电是因为产生电荷b 摩擦起电是因为产生电荷 感应起电是因为电荷的转移c 用丝绸摩擦玻璃棒 玻璃棒带负电荷 丝绸带等量的正 电荷 d d 不论是摩擦起电还是感应起电 都是电荷的转移 考点2 库仑定律 1 内容 在真空中两个静止点电荷的相互作用力跟它们的 成正比 跟它们间的 成反比 作用力的方向在它们的连线上 电荷量的乘积 距离的平方 2 表达式 f k 式中k 9 0 109n m2 c2 叫静电力常量 3 适用条件 真空中的 点电荷 4 对库仑力的理解 1 库仑力的正负不表示力的大小 而表示力的性质 当带电体所带电荷同号时 f 0 库仑力为斥力 当带电 体所带电荷异号时 f 0 库仑力为引力 2 两个带电体之间的库仑力是一对作用力与反作用力 跟踪训练 4 如图7 1 1所示 两个完全相同的绝缘金属壳a b的半径为r 质量为m 两球心之间的距离为l 3r 若使它们带上等量的异种电荷 电荷量为q 那么两球之间的万有引力 f引 库仑力f库分别为 图7 1 1 解析 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体 而均匀的球体可将其质量集中在球心考虑 库仑定律适用于点电荷 两球壳带等量异种电荷 但由于电荷间的相互作用力使其电荷集中在两球壳的内侧 它们之间距离小于l 故此时的库仑力大于电荷集中在球心时的库仑力 答案 d 5 双选 两个相同的金属小球 可视为点电荷 所带电量之比为1 7 在真空中相距为r 把它们接触后再放回原处 则 它们间的静电力可能为原来的 cd a 47 b 37 c 97 d 167 考点3 电场 电场强度 1 电场 电荷周围存在的一种特殊物质 电场对放入其中的电荷有 静止电荷产生的电场称为 2 电场强度 力的作用 静电场 1 定义 放入电场中某点的电荷所受的电场力f与它的电 荷量的比值 2 公式 3 矢量性 电场强度是矢量 方向与该点正电荷所受的电场力方向一致 与该点负电荷所受的电场力方向相反 4 电场中某点的电场强度由电场本身决定 与检验电荷无 关 5 真空中点电荷电场强度的决定式 其中q是形成电场的场源电荷 6 电场的叠加 某点的电场等于各个电荷单独存在时在该点产生的电场的矢量和 3 三种电场强度计算公式的比较 跟踪训练 6 关于电场 下列说法中正确的是 a a 电场是电荷周围空间实际存在的物质b 电场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想模型c 电荷周围分布的电场线就是电场d 电荷间的相互作用不是通过电场作媒介产生的 7 下列说法正确的是 电荷的电荷量成正比c 根据场强的叠加原理 可知合电场的场强一定大于分电场的场强d 电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹 解析 电场强度与电场力及试探电荷的电荷量无关 而由场源电荷及研究点在场中的位置决定 对于点电荷形成的电场 确定点的场强与形成电场的场源电荷的电量成正比 故a错误 b正确 电场强度是矢量 合场强由平行四边形法则确定 作为合场强的平行四边形的对角线不一定比作为分场强的平行四边形的邻边长 c错误 只有当电场线是直线 带电粒子只在电场力的作用下 电荷的初速度为零或初速度方向与电场线重合时 电荷的运动轨迹才会与电场线重合 故d错误 答案 b 8 如图7 1 2所示 以o点为圆心 r为半径的圆与坐标轴的交点分别为a b c d 空间有与x轴正方向相同的匀强电场e 同时在o点固定一个电荷量为 q的点电荷 如果把一个带电量为 q的试探电荷放在c点 则恰好平衡 那么匀强电场的场强为多少 a b两点的实际场强为多少 图7 1 2 解 图示空间有匀强电场和点电荷形成的电场 任何一点的场强都是这两个电场在该处场强的合场强 由带电荷量为 q正点电荷形成的电场场强方向从圆心沿半径方向向外 故在a点 点电荷场强方向沿x轴正方向 在d点 点电荷场强方向沿y轴的正方向 考点4 电场线 1 电场线 在电场中画出的一些曲线 曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致 曲线的疏密表示电场的强弱 电场线不是实际存在的线 而是为了描述电场而假想的线 2 电场线的特点 1 电场线始于正电荷 或无穷远 终于负电荷 或无穷远 2 电场线密的地方电场强 电场线疏的地方电场弱 3 电场线密的地方等差等势面密 等差等势面密的地方电场线也密 4 电场线互不相交 5 电场线和等势面在相交处互相垂直 6 电场线的方向是电势降低的方向 电势降低的方向不一 定是电场线的方向 7 切线方向表示该点场强的方向 也是正电荷的受力方 向 8 电场线不是电荷运动的轨迹 弯曲的电场线一定不可能 与轨迹重合 3 几种典型的电场线 跟踪训练 9 关于电场线 下述说法中正确的是 a 电场线是客观存在的b 电场线与电荷运动的轨迹是一致的c 电场线上某点的切线方向与电荷在该点的受力方向可以不同d 沿电场线方向 场强一定越来越大 解析 电场线不是客观存在的 是为了形象描述电场的假想线 a选项错误 正电荷在电场中受的电场力方向与该点切线方向相同 而负电荷所受电场力与该点切线方向相反 选项c正确 场强大小与场强的方向无关 与电场线方向无关 d选项错误 答案 c 10 如下列图所示 正电荷q在电场力作用下由p向q做加速运动 而且加速度越来越大 那么可以断定 它所在的电 场是图中哪一个 解析 带电体在电场中做加速运动 其电场力方向与加速度方向相同 加速度越来越大 电荷所受电场力应越来越大 电量不变 电场力f eq 应是e越来越大 电场线描述电场强度分布的方法是 电场线密度越大 表示场强越大 沿pq方向 电场线密度增大的情况才符合本题的条件 答案 d 热点 电场力的性质 例题 双选 2011年广东卷 图7 1 3为静电除尘器除尘机理的示意图 尘埃在电场中通过某种机制带电 在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积 以达到除 尘目的 下列表述正确的是 a 到达集尘极的尘埃带正电荷b 电场方向由集尘极指向放电极c 带电尘埃所受电场力的方向与电场方 向相同 d 同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 图7 1 3 解析 由于集尘极与电源正极连接 电场方向由集尘板指向放电极 b正确 尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积 说明尘埃带负电荷 a错误 负电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相反 c错误 根据f qe可得 d正确 答案 bd 触类旁通 1 2011年汕头检测 如图7 1 4 点电荷a和b 分别带正电和负电 电量分别为4q和q 在ab连线上 电场强度 为零的地方在 图7 1 4 a a和b之间c a右侧 b b左侧d a的右侧及b的左侧 b 2 2009年浙江卷 如图7 1 5所示 在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q q 0 的相同小球 小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接 当3个小球处在静止状态时 每根弹簧长度为l 已知静电力常量为k 若不考虑弹簧的静电感 应 则每根弹簧的原长为 图7 1 5 解析 左侧小球受三个力的作用 即弹簧的拉力和其他两 答案 c 易错点 库仑定律的运用 例题 如图7 1 6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 图7 1 6 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错解分析 a b选项中 某电荷量变为原来的两倍则库仑力变为原来的两倍 要平衡则弹力变为原来的两倍 即弹簧的伸长量等于2x0错选a c d两项中 电荷变为负后是引力 如果两电荷间距离不变库仑力大小不变 弹力等于电场力 只是弹簧是变压缩 缩短量等于x0 错选c项 错误的原因是弹簧伸长或缩短时两电荷间的距离都变化 库仑力也会变化 正确解析 a b选项中 某电荷量变为原来的两倍 要平衡则弹力变为原来的两倍 即弹簧的伸长量等于2x0 但弹簧伸长 电荷间距离变大 库仑力比原来的两倍小 所以伸长量小于2x0 b正确 c d两项中 电荷变为负后是引力 如果两电荷间距离不变 则库仑力大小不变 弹力等于电场力 但由于两电荷间距离变小 库仑力变大 压缩量应变大 所以c d两项都错误 列式求解为 设弹簧的原长为l q和 q间的库仑力为 指点迷津 在运用库仑定律时要注意 库仑定律只适用于真空中的点电荷 在电荷间距离不变的