《高考风向标》高考物理一轮复习 专题七 第1讲 库仑定律 电场强度课件.ppt

专题七电场 第1讲 库仑定律电场强 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 2 元电荷 电子所带的电荷量 质子 正电子电荷量与它 相同 用e表示 e 1 60 10 19 c 所有带电体的电荷量都是 点电荷 元电荷的 3 电荷守恒定律 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 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 异种电荷后平均分配 整数倍 代数和 平均分配 中和 4 三种起电方式的比较 1 单选 关于点电荷 下列说法中正确的是 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 主要要看他的大小 形状是否会对研究问题有影响 而不是看体积的大小和电荷量的多少 若大小 形状对研究问题没有影响则可看成点电荷 c 2 单选 绝缘细线上端固定 下端悬挂一轻质小球a a的表面镀有铝膜 在a的近旁有一绝缘金属球b 开始时a b都不带电 如图7 1 1所示 现使b带电 则 图7 1 1 a a b之间不发生相互作用b b将吸引a 吸住后不放开c b立即把a排斥开 d b先吸引a 接触后又把a排斥开 d 解析 电荷对轻小物体有吸引力 所以b带电后对a有吸引力 接触后a带有与b相同电性的 所以接触后又把a排斥开 3 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 a 4 7b 3 7c 9 7d 16 7 解析 由库仑定律 放回原处 则它们间的静电力之比等于电荷量乘积之比 两个相同的金属小球接触后带电量是中和后平分 当电性相同时 电荷量乘积为4 4 16 d项正确 当电性不同时 电荷量乘积为3 3 9 c项正确 cd 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 3 适用条件 真空中的 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 电荷量的乘积 距离的平方 点电荷 4 单选 如图7 1 2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 2 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 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 1 定义 放入电场中某点的电荷受的电场力f与它的电荷量的比值 2 公式 3 矢量性 电场强度是矢量 方向与该点正电荷受电场力方向一致 与该点负电荷受电场力的方向相反 力的作用 静电场 e f q 5 真空中点电荷电场强度决定式其中q是形成电 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 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 5 单选 对公式e k 理解正确的是 解析 e k2是点电荷形成的电场场强公式 r 0时 不 qr2 a r 0时 e b 当r 时 e 0 c 某点场强跟点电荷q无关 只跟该点位置r有关 d 以点电荷q为圆心 r为半径的球面上 各点场强相同 qr 能看成点电荷 所以公式已经不适应了 以点电荷q为圆心 r为半径的球面上 各点场强大小相等但方向不相同 d项错 b 6 双选 一带电量为q的检验电荷在电场中某点受到的电场力大小为f 该点场强大小为e 则下面能正确反映这三者关系的是 解析 电场强度的大小由电场本身决定 与检验电荷无关 bc 7 单选 关于电场 下列说法中正确的是 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 考点4 电场线 1 电场线 在电场中画出一些曲线 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 a 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 3 几种典型的电场线 8 双选 2010年广州一模 如图7 1 3所示为点电荷a b所形成的电场线分布 以下说法正确的是 图7 1 3 a a b为异种电荷b a b为同种电荷 c a点场强大于b点场强d a点电势高于b点电势 ad 解析 题图是异种电荷形成的电场线 a正确 b错误 b点电场线密 故b点场强大 沿电场线电势降低 故a点电势高于b点电势 c错误 d正确 9 单选 两带电量分别为q和 q的点电荷放在x轴上 相距为l 能正确反映两电荷连线上场强大小e与x关系的是 a 解析 如图24 根据两等量异种点电荷周围的电场线可直观地看出 连线的中点场强最小 但不为零 关于中点对称的两点场强大小相等 方向相同 所以两点电荷的连线上的场强先减小后增大 a正确 图24 a 2 10 b 4 10 c 6 10 d 8 10 r3 g 4 10 9 c 10 热点1电场力作用下物体的平衡问题 例1 单选 2010年全国卷 在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为104v m 已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落 取重力加速度大小为10m s2 水的密度为103kg m3 这雨滴携带的电荷量的最小值约为 9 c 9 c 9 9 c 解析 带电雨滴在电场力和重力作用下保持静止 根据平 mge 衡条件 电场力和重力必然等大反向 mg eq 则q 434 b c 这类题与纯力学问题分析方法是一样的 注意的是 1 分析力时 要注意电荷的正负 正电荷电场力的方向与场强方向相同 负电荷电场力的方向与场强方向相反 2 要注意电场强度大小是否变化 方向有什么特点 1 单选 2009年浙江卷 如图7 1 4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 5q 2k0l kq 5kq 4k0l 5kq 其他两个小球对它的库仑力 它们的关系是k0 x k2 k 5kq 4k0l 图7 1 4 a l 2 2 b l 2k0l2 c l 22 d l 22k0l2 解析 第三个小球受三个力的作用 即弹簧的拉力和 q2l q2 2l 2 24k0l2 故弹簧原长为l0 l x l 解得弹簧的伸长量为x 5kq22 答案 c 易错点 库仑定律的运用 例1 单选 如图7 1 5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 5 a 保持q不变 将q变为2q 平衡时弹簧的伸长量等于2x0 b 保持q不变 将q变为2q 平衡时弹簧的伸长量小于2x0 c 保持q不变 将q变为 q 平衡时弹簧的缩短量等于x0 d 保持q不变 将q变为 q 平衡时弹簧的缩短量小于x0 答案 b 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两电荷间的距离都变化则库仑力也会变化 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 qq 2 2 x 2x0 同理f k 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 f k qq l x0 2 kx0 将q变为2q时 设弹簧伸长量为x 则 电荷间的库仑力f k 2qq l x0 2 上述两式相比得 xx0 2 2 l x0 l x l x 2 kx x x0 2 l x0 l x 2 1 x x0 b正确 1 库仑定律只适用于真空中的点电荷 2 在电荷间距离不变的情况下库仑力与电荷量的乘积成 正比 题中电荷量变化时往往距离随之变化 所以在解题时要注 意审清题意 在运用库仑定律时要注意 杆上可自由滑动 电荷量q 1 0 10 1 如图7 1 6所示 有一水平向左的匀强电场 场强为e 1 25 104n c 一根长l 1 5