第1讲　电场力的性质 (2).doc

海门市四甲中学一体化讲义 高三物理（选修）6.1 电场力的性质【学习内容】 制卷：顾勇 审核：张建荣 审批： 日期：2011-9-111、知道点电荷的概念。2、知道常见静电场的电场线分布。3、理解库仑定律及适用条件。4、理解电场强度的概念及点电荷的场强公式。【重点难点】1、库仑定律及适用条件；2、电场强度的概念；3、常见静电场的特点。【知识梳理】一、 电荷与电荷守恒定律1电荷：自然界中存在着两种电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带 电荷2电荷量：物体所带 的多少，国际单位是 ，符号为 3元电荷：电荷量的最小单位： 4几种常见的电荷(1)点电荷：形状和大小对研究问题的影响可 的带电体称为点电荷(2)场源电荷：电场是由电荷产生的，我们把产生 的电荷叫做场源电荷(3)试探电荷(检验电荷)：研究电场的基本方法之一是放入一带电荷量很小的点电荷，考查其受力情况及能量情况，这样的电荷称为试探电荷或检验电荷5电荷守恒定律(1)物体有三种起电方式，分别是 起电 起电 起电(2)电荷守恒定律电荷既不能被，也不能被 ，它只能从一个物体 到另一物体，或者从物体的一部分 到另一部分，在转移过程中，电荷总量 注意：(1)任何带电体的电荷量皆为元电荷的整数倍(2)不管是哪种起电方式，它们的实质都是电子的转移1.1 M和N两个不带电的物体互相摩擦后M带+1.61010 C，下列叙述正确的有()A在摩擦前M和N的内部没有任何电荷 B摩擦的过程中电子从M转移到NCN在摩擦后一定带负电1.61010 C DM在摩擦过程中失去1.61010个电子二、 库仑定律1内容：在中两个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 2表达式：F ，式中k ，叫3适用条件：中的.2.1(2009年江苏卷)两个分别带有电荷量Q和3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为()A1 F /12 B.3F/4 C.4F/3 D.12F三、电场、电场强度1电场：电荷周围存在的一种物质，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：放入电场中某点的试探电荷受的F跟它的 的比值（2）定义式：E= ，单位：.注意：因电场的场强大小决定于电场本身，而与试探电荷的受力和所带电荷量无关EF/q为场强的定义式，非决定式 (3)矢量性：规定 在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向3点电荷场强的计算式(1)设在场源点电荷Q形成的电场中，有一点P与Q相距r，则P点的场强E .(2)适用条件：真空中的 形成的电场. 四、电场线1电场线：电场线是画在电场中的一条条 ，曲线上每点的 表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了 而假想的线2.电场线的特点：静电场中电场线从 出发终止于 电场线在电场中不 在同一电场里，电场线 的地方场强越大 的电场线是均匀分布的平行直线3.几种典型电场的电场线：见右图。4.1如右图所示，AB是某个点电荷的一根电场线，在电场线上O点由静止释放一个负电荷，它仅在电场力作用下沿电场线向B点运动，下列判断正确的是 ()A电场线由B点指向A点，该电荷做加速运动，加速度越来越小B电场线由B点指向A点，该电荷做加速运动，其加速度大小变化由题设条件不能确定C电场线由A点指向B点，电荷做匀加速运动D电场线由B点指向A点，电荷做加速运动，加速度越来越大【重难点突破】一、电场强度的叠加原理及三个表达式的比较1叠加原理多个电荷在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，这种关系叫做电场强度的叠加，电场强度的叠加遵循平行四边形定则2场强三个表达式的比较定义式决定式关系式表达式EF/qEkQ/r2EU/d适用范围任何电场真空中的点电荷匀强电场说明E的大小及方向与试探电荷的电荷量及存在与否无关.Q：场源电荷的电荷量r：研究点到场源电荷的距离，用于均匀带电球体(或球壳)时，r是球心到研究点的距离，Q是整个球体的带电荷量.U：电场中两点的电势差d：两点沿电场方向的距离.【例1】(2010年广州测试二)如图所示，在绝缘的光滑水平面上有A、B两个点电荷，A带正电，B带负电，电荷量都是q，它们之间的距离为d.为使两电荷在电场力作用下都处于静止状态，必须在水平方向加一个匀强电场求：两电荷都处于静止状态时，AB连线的中点处场强大小和方向(已知静电力常数为k)【变式训练】如图A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电荷量为q处，其余各点处的电荷量均为q，则圆心O处()A场强大小为kq/r2,方向沿OA方向. B.场强大小为kq/r2,方向沿AO方向.C. 场强大小为2kq/r2,方向沿OA方向. D.场强大小为2kq/r2,方向沿AO方向.二、等量同种和异种点电荷的电场的比较等量同种电荷的电场如图甲所示，等量异种电荷的电场如图乙所示1、交点O处的场强：2、沿中垂线场强的变化：3、沿两点荷连线场强的变化：【例2】 (2011年淮安模拟)如图615所示，M、N为两个固定的等量同种正电荷，在其连线的中垂线上的P点放一个静止的负电荷(重力不计)，下列说法中正确的是()A从P到O，可能加速度越来越小，速度越来越大B从P到O，可能加速度先变大，再变小，速度越来越大C越过O点后，加速度一直变大，速度一直变小D越过O点后，加速度一直变小，速度一直变小【变式训练】(2009年上海)两带电荷量分别为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关系的是图()二、 带电体在静电场中的力学分析1、电场力虽然从本质上有别于力学中的重力、弹力、摩擦力，但产生的效果服从于牛顿力学中的所有规律，因此有关电场力作用下带电体的运动问题，应根据力学解题思路去分析 .【例3】如图所示，绝缘水平面上静止着两个质量均为m、电荷量均为Q的物体A和B(A、B均可视为质点)，它们间的距离为r，与水平面间的动摩擦因数均为，求：(1)A受的摩擦力为多大？(2)如果将A的电荷量增至4Q，两物体开始运动，当它们的加速度第一次为零时，A、B各运动了多远距离？【变式训练】如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，运动轨迹如右图中虚线所示，则()Aa一定带正电，b一定带负电Ba的速度将减小，b的速度将增大Ca的加速度将减小，b的加速度将增大D两个粒子的动能，一个增加一个减小2、三点电荷平衡问题如图所示，在一条直线上的三点A、B、C，自由放置点电荷QA、QB、QC，每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是：(1)正、负电荷必须相互间隔(两同夹异)(2)QAQB，QCQB(两大夹小)(3)若QCQA则QB靠近QA(近小远大)【例4】如图所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电荷量为+Q，B带电荷量为-9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使第三个点电荷处于平衡状态，问：C应带什么性质的电？应放于何处？所带电荷量为多少？6.1 电场力的性质【巩固练习】1如图所示实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线，若带电粒子q(|Q|q|)由a点运动到b点，电场力做正功已知在a、b两点粒子所受电场力分别为Fa、Fb，则下列判断正确的是()A若Q为正电荷，则q带正电，FaFbB若Q为正电荷，则q带正电，FaFbC若Q为负电荷，则q带正电，FaFbD若Q为负电荷，则q带正电，FaFb2(2009年天星百校联盟领航卷)匀强电场的电场强度E5.0103 V/m，要使一个电荷量为3.01015 C的负点电荷(不计重力)沿着与电场强度方向成60角的方向做匀速直线运动，则所施加外力的大小和方向应是 ()A1.51011 N，与场强方向成120B1.51011 N，与场强方向成60C1.51011 N，与场强方向相同D1.51011 N，与场强方向相反3如图所示，A、B为两个固定的等量同号正电荷，在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷C，现给电荷C一个垂直于连线的初速度v0，若不计C所受的重力，则关于电荷C以后的运动情况，下列说法中正确的是 ()A加速度始终增大 B加速度先增大后减小C速度先增大后减小 D速度始终增大4如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，分别为30和45，则q2/q1为()5如右图，A、B两点各放一电荷量均为Q的等量异种电荷，有一竖直放置的光滑绝缘细杆在两电荷连线的垂直平分线上，a、b、c是杆上的三点，且abbcl，b、c关于两电荷连线对称质量为m、带正电荷q的小环套在细杆上，自a点由静止释放，则()A小环通过b点时速度为B小环通过c点时速度为C小环从b到c速度可能先减小后增大D小环做匀加速直线运动6.下列关于电场强度的两个表达式EF/q和EkQ/r2的叙述，正确的是()AEF/q是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量BEF/q是电场强度的定义式，F是放入电场中电荷受的力，q是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场CEkQ/r2是点电荷场强的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场D.从点电荷场强计算公式分析库仑定律的表达式F=kq1q2/r2，式是kq2/r2点电荷q2产生的电场在点电荷处q1的场强大小，而kq1/r2是点电荷q1产生的电场在q2处的场强大小7.如图所示，实线为某电场中的电场线，虚线为一带电粒子运动的轨迹，则下列说法正确的是( ) A.粒子带负电 B.粒子在A点具有的电势能A小于粒子在B点具有的电势能B C.粒子在A点具有的动能EKA小于在B点具有的动能EKB D.粒子在A点的加速度小于在B点的加速度8光滑绝缘细杆与水平面成角固定，杆上套有一带正电的小球，质量为m，带电荷量为q.为使小球静止在杆上，可加一匀强电场所加电场的场强满足什么条件时，小球可在杆上保持静止()A垂直于杆斜向下，场强大小为B竖直向上，场强大小为C垂直于杆斜向下，场强大小为D水平向右，场强大小为9如图所示，在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一个点电荷，将一个质量为m，电荷量为q的小球从圆弧管的水平直径端点A处由静止释放，小球沿细管滑到最低点B处时，对管壁恰好无压力，则处于圆心O处的电荷在AB弧中点处的电场强度的大小为 ()AE BECE D无法计算10.两个质量相同的小球用不可伸长的细线连接，置于场强为E的匀强电场中，小球1和2均带正电，电荷量分别为q1和q2(q1q2)，将细线拉直并使之与电场方向平行，如图所示若将两个小球同时从静止状态释放，则释放后细线中的张力FT为(不计重力及两小球间的库仑力) ()AFT(q1q2)EBFT(q1q2)ECFT(q1q2)E DFT(q1q2)E11带有电荷量为q12108 C