【走向高考】高考物理总复习 第六章 第1讲 电场力的性质课件.ppt

热点一电场的力的性质本部分内容在高考中所占比例为4 左右 命题的形式多为选择题 题目难度为中等 其中库仑力的平衡 电场的叠加及电场线的性质一直是高考命题的热点 例如2010年安徽卷第18题考查点电荷的场强公式及用极限思想分析问题的能力 2010年广东卷第21题考查点电荷的电场及电场线 电势 电场强度等概念 热点二电场的能的性质本部分内容在高考中所占的比例为4 左右 命题的形式以选择题为主 如2010年山东卷第20题考查了电场线 电场强度 电势 电场力做功与电势能的变化等知识 2010年安徽卷第16题考查匀强电场中场强与电势的关系 热点三电容器带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动每年必考 在高考中所占比例为10 左右 考查方式灵活 既可以以选择题的形式考查 例如2010年北京卷第18题 安徽卷第18题等考查了电容器的相关问题 也可以以计算题的形式考查 一般和磁场结合考查 常作为压轴 拔高题目 如2010年北京卷第23题 安徽卷第23题 福建卷第20题等 此类题目综合性强 方法灵活 主要考查学生综合应用所学知识分析和解决问题的能力 温故自查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 1 6 10 19c 摩擦 接触 感应 转移 不变 考点精析1 电荷量的实质 物体得到或失去电子便带上了电荷 得到电子带负电 失去电子带正电 讨论物体带何种电荷 是指净电荷是正是负 也就是说物体具有的总电荷是哪种电荷多于哪种 净电荷的多少叫做电荷量 2 点电荷是无大小 无形状且有电荷量的一个理想化模型 在实际问题中 只有当带电体间的距离比它们自身的大小大得多 以至于带电体的形状和大小对相互作用的影响可以忽略不计时 带电体才可以视为点电荷 3 一个带电体能否被视为点电荷完全取决于自身的几何形状大小与带电体之间的距离的比较 与带电体的大小无关 即带电体很小 不一定可视为点电荷 带电体很大 也不一定不能视为点电荷 4 元电荷 电荷量e 1 60 10 19c称为元电荷 所有带电体的电荷量或者等于电荷量e 或者等于电荷量e的整数倍 即在物体带电现象中元电荷量是最小电荷量 但从微观粒子层面上说 元电荷并不是基本粒子 如质子 中子是由夸克组成的 夸克可能有的电荷量 温故自查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 考点精析1 库仑力的正负不表示力的大小 而表示库仑力的性质 当两电荷同号时 f 0 库仑力为斥力 当两电荷异号时 f 0 库仑力为引力 因此 用库仑定律进行计算时 不必将符号代入 只需判断力的性质即可 2 两个带电体之间的库仑力是一对作用力和反作用力 温故自查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 考点精析1 电场强度 1 反映电场的强弱 2 大小等于单位电荷所受电场力 3 由电场本身决定 4 比电场力更能够反映电场本身的力的性质 2 三个性质 1 矢量性 电场强度e是表示电场的性质的一个物理量 规定正电荷受力方向为该点场强的方向 有关计算按矢量法则 2 惟一性 电场中某一点的电场强度是惟一的 它的大小和方向与放入该点的电荷q无关 它决定于形成电场的电荷 场源电荷 及空间位置 3 叠加性 如果有几个静止电荷在空间同时产生电场 那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和 3 三种公式的比较 温故自查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 理想化模型 正电荷 负电荷 不闭合 电场的强弱 场强方向 不 考点精析1 几种典型电场的电场线分布 1 正点电荷的电场线如图甲所示 2 负点电荷的电场线如图乙所示 3 等量同种和异种点电荷的电场 两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较 4 匀强电场的电场线分布如图丙所示 5 点电荷与带电金属板的电场线的分布如图丁所示 2 电场线与电荷运动的轨迹 1 电场线是为了形象地描述电场而引入的假想的曲线 运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹 径迹上每一点的切线方向为粒子在该点的速度方向 因此 不能认为电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹 2 如果同时满足以下三个条件 运动轨迹就和电场线重合 电场线为直线 电荷初速度为零 或不为零但速度方向和电场线平行 电荷仅受电场力作用或受其他力 但其他力的方向和电场线平行 考例1 2010 广东理综 右图是某一点电荷的电场线分布图 下列表述正确的是 a a点的电势高于b点的电势b 该点电荷带负电c a点和b点电场强度的方向相同d a点的电场强度大于b点的电场强度 解析 考查电场线的特点 电场线由高的等势面指向低的等势面 a错误 负电荷的电场线由无穷远指向该电荷 b正确 由电场线的特点知 c错误 d正确 答案 bd 总结评述 对电场线的认识 一是要注意电场线的疏密 表示电场的强弱 二是注意电场线的切线方向 表示电场的方向 三是注意将两个同种电荷与两个异种电荷的横向 纵向联系相类比 在电场中的某点放一个检验电荷 其电量为q 受到的电场力为f 则该点的电场强度为e f q 下列说法正确的是 a 若移去检验电荷 则该点的电场强度为0b 若检验电荷的电量变为4q 则该点的场强变为4ec 若放置到该点的检验电荷变为 2q 则场中该点的场强大小不变 但方向相反d 若放置到该点的检验电荷变为 2q 则场中该点的场强大小方向均不变 答案 d 解析 点电荷产生的电场与放入其中的检验电荷无关 命题规律对库仑定律的理解 及适用条件的运用 运用库仑定律和电荷守恒定律求解两带电体间相互作用力或两带电体所带电荷量 考例2 两个完全相同的金属小球a b带有电量相等的电荷 相隔一定的距离 两球间相互吸引力的大小是f 今让与a b大小相等 相同材料制成的不带电的第三个小球c先后与a b两球接触后移开 这时 a b两球之间的相互作用力的大小为 答案 a 总结评述 本类型题是典型的库仑定律和电荷守恒定律应用的问题 所谓带电小球的相互接触 或者用导线连接起来 意味着小球所带电荷量的再次分配 解决这类问题可以用数学中的比例法比较方便简单 即写出接触前后的表达式 两式相比即可 两个分别带有电荷量 q和 3q的相同的金属小球 均可视为点电荷 固定在相距为r的两处 它们间库仑力的大小为f 两小球相互接触后将其固定距离变为r 2 则两球间库仑力的大小为 答案 c 命题规律电场强度是矢量 求某点电场的大小和方向 运用平行四边形定则 考例3 如图所示 两带电荷量均为 q的点电荷相距2l mn是两电荷连线的中垂线 求mn上场强的最大值 解析 由极限分析法可知 两电荷间的中点o处的场强为零 在中垂线mn上的无穷远处场强也为零 所以mn上必有场强的极值点 采用最常规方法找出所求量的函数表达式 再求极值 由图可知 mn上的水平分量相互抵消 所以有 总结评述 本题属数学型极值法 对数学能力要求较高 求极值时要巧妙采用先求平方后再求极值才能解得 在场强为e的匀强电场中 取o点为圆心 r为半径作一圆周 在o点固定一带电荷量为 q的点电荷 a b c d为相互垂直的两条直线 其中一条沿竖直方向 和圆周的交点 把一试探电荷 q放在d点恰好平衡 如图所示 1 匀强电场场强e的大小 方向如何 2 试探电荷 q放在c点时 受力fc的大小 方向如何 3 试探电荷 q放在b点时 受力fb的大小 方向如何 解析 由题意可知 试探电荷处在匀强电场和点电荷 q产生的电场所组成的叠加场中 因此要求试探电荷在电场中某点所受的电场力 首先应确定该点的合场强 要确定合场强 就需要求匀强电场的场强 而题目已经告诉当试探电荷处在d点时恰好平衡 这恰恰是两电场共同作用的结果 据此问题可解 命题规律根据库仑定律和力的平衡条件确定三个自由电荷平衡的位置 带电荷量大小关系 考例4 如图所示 q1 q2 q3分别表示在一条直线上的三个点电荷 已知q1与q2之间的距离为l1 q2与q3之间的距离为l2 且每个电荷都处于平衡状态 1 若q2为正电荷 则q1为 电荷 q3为 电荷 2 q1 q2 q3三者电荷量大小之比是 总结评述 根据库仑定律和力的平衡条件 可推出三个自由点电荷平衡的条件是 三个点电荷在同一直线上 位于中间的点电荷带电荷量最小 与两侧电荷异号 并靠近两侧电荷中带电荷量较小的那一个 概括成易记的口诀即为 三点共线 两同夹异 两大夹小 近小远大 如图所示 在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量为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 答案 c 命题规律根据库仑定律和物体受力平衡条件 判断分析物体所受的某一力 或两物体间距 考查灵活运用整体法 隔离法及正交分解法 考例5 如图甲所示 两根长为l的丝线下端分别悬挂一质量为m 带电量 q和 q的小球a和b 处于场强为e 方向水平向左的匀强电场之中 使长度也为l的连线ab拉紧 并使小球处于静止状态 求e的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态 解析 首先 小球a b均处于静止状态 其所受合外力为零 其次 若撤去水平向左的匀强电场 则a b两小球在重力和彼此间静电引力作用下 回落到悬点正下方 可见只有匀强电场足够强时 a b间连线才能被拉紧 设a b间连线刚要被拉紧时 匀强电场的场强为e0 这时 小球a受力如图乙所示 由共点力平衡条件得水平方向上e0q ftcos60 f 竖直方向上ftsin60 mg 总结评述 解决带电体在电场中的平衡问题的方法与解决力学中平衡问题的方法是一样的 都是依据共点力平衡条件求解 所不同的只是在受