2012届高考一轮复习课件：62电场力的性质.ppt

第2讲 电场的力的性质 1 电场的性质 电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用 电荷间的相互作用力是通过电场来传递的 同时 电场能使引入其中的导体产生静电感应现象 并使放入电场中的电荷具有电势能 2 电场强度 E 描述电场的力的性质的物理量 1 定义式 E q为试探电荷 适用于任何电场 2 电场强度是矢量 规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同 3 点电荷周围的场强公式 E 其中Q是产生该电场的电荷 叫场源电荷 4 匀强电场的场强公式 E 其中d是沿a b两点沿电场线方向上的距离 5 电场强度的唯一性和固定性 电场中某一点处的电场强度E是唯一的 它的大小和方向与放入该点的试探电荷q无关 它决定于电场的源电荷及空间位置 电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关 3 电场线 形象地表示场强的方向和大小 是假想的 实际并不存在 其特点是 1 电场线的切线方向为该点的场强方向 电场线的疏密表示场强的大小 2 电场线互不相交 不相切 不中断 3 电场线起于正电荷 终于负电荷 不闭合 而感应电场是闭合的 4 沿电场线的方向是电势降低最快的方向 不表示电荷在电场中的运动轨迹 5 几种典型的电场线 6 电场强度的叠加原理 某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和 一 场强的计算问题 请对场强的三个表达式进行比较 解答 见下页 例1 AB和CD为圆上两条互相垂直的直径 圆心为O 将电荷量分别为 q和 q的两点电荷放在圆周上 其位置关于AB对称且距离等于圆周的半径 如图6 2 1所示 要使圆心处的电场强度为零 可在圆周上再放一个适当的点电荷Q 则该点电荷Q A 应放在A点 Q 2qB 应放在B点 Q 2qC 应放在C点 Q qD 应放在D点 Q q 解析 由平行四边形定则得出 q和 q在O点产生的合场强水平向右 大小等于其中一个点电荷在O点产生的场强的大小 要使圆心处的电场强度为零 则应在C点放一个电量Q q的点电荷 或在D点放一个电量Q q的点电荷 答案 CD 点评 本题综合应用点电荷场强公式和场强叠加知识进行分析 警示 1 注意场强叠加原理的应用 应根据矢量合成法则 平行四边形定则合成 当各场强方向在同一直线上时 选定正方向后做代数运算合成 2 使用场强的三个公式时 一定要注意它们的适用条件 3 电场中某点的电场强度的大小与形成电场的电荷电量有关 而与场源电荷的电性无关 而电场中各点场强方向由场源电荷电性决定 二 电场线问题 等量电荷连线的中垂线上的电场如何分布 有什么特点 解答 见下 问题 电场线与电荷运动的轨迹有怎样的关系 解答 1 电场线是为了形象地描述电场而引入的曲线 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该点的速度方向 因此不能认为电场线就是运动轨迹 2 在特殊条件下 带电粒子的运动轨迹可以与电场线重合 这些特殊条件是 电场线是直线 带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一直线上 带电粒子所受合外力的方向与电场线方向一致 以上三点必须同时得到满足 例2 如图6 2 2所示 一电子沿等量异种电荷的中垂线由A O B匀速飞过 电子重力不计 则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是 A 先变大后变小 方向水平向左B 先变大后变小 方向水平向右C 先变小后变大 方向水平向左D 先变小后变大 方向水平向右 解析 等量异种电荷电场分布如图 a 所示 由图中电场线的分布可以看出 从A到O电场线由疏到密 从O到B电场线由密到疏 所以从A O B 电场强度应由小变大 再由大变小 而电场强度方向沿电场线切线方向 为水平向右 如图 b 所示 由于电子处于平衡状态 所受合外力必为零 故另一个力应与电子所受电场力大小相等方向相反 电子受电场力方向水平向左 电子从A O B过程中 电场力由小先变大 再由大变小 故另一个力方向水平向右 大小先变大后变小 所以选项B正确 答案 B 点评 本题考查考生的空间想象能力 对于大多数同学来说 最可靠的办法是 按照题意画出等量异种电荷的电场线分布 判断A B两点的场强方向 以及在A B的连线中点处场强的方向 再根据电场线的疏密判断电场强度的大小 最后结合平衡知识分析电子受到的外力 而这样做恰恰是在按照物理规律解决问题 警示 如果只有一条电场线 只可以判定各点电势高低 但无法判定场强大小及电势是否大于零 三 静电场中的综合问题问题 电场力与电场强度存在怎样的区别和联系 解答 例3 已知如图6 2 3 在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m的相同小球 两两间的距离都是l A B电荷量都是 q 给C一个外力F 使三个小球保持相对静止共同加速运动 求 C球的带电电性和电荷量 外力F的大小 点评 分析带电体力学问题的方法与纯力学问题的方法一样 应学会把电学问题力学化 分析方法是 1 确定研究对象 几个物体相互作用时 要依据题意 适当选取 整体法 或 隔离法 2 对研究对象进行受力分析 3 列平衡方程或根据牛顿运动定律列方程求解 警示 根据初 末速度或者运动状态判断物体的受力情况是解决力与运动关系问题的基本功 即使在电学中 带电粒子的运动同样也要应用这个基本功 通过这样一些题目的训练 多积累这方面的经验 非常必要 1 多选 如图6 2 4所示 A B C D E F G H分别为圆的直径与圆的交点 且直径AB CD EF GH把圆周等分成八份 现在A B两点分别放等量异种点电荷 对于圆周上的各点 其中电场强度相同的两点是 A C和DB E和HC G和HD E和GK AC 2 多选 2010 盐城调研 如图6 2 5所示 两个等量同种点电荷分别固定于光滑绝缘水平面上A B两点 一个带电粒子由静止释放 仅受电场力作用 沿着AB中垂线从C点运动到D点 C D是关于AB对称的两点 下列关于粒子运动的v t图象中可能正确的是 解析 两个等量同种点电荷连线中点的场强为零 情况一 CD离中点比较近 从C到D的过程中 场强先减小后增大 v t图象是C图 情况二 CD离中点比较远 从C到D的过程中 场强先增大后减小到零再增大再减小 v t图象是D图 答案 CD 3 多选 如图6 2 6所示 把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上 在桌面的另一处放置带电小球B 现给B一个沿垂直AB方向的速度v0 下列说法中正确的是 A 若A B为异性电荷 B球一定做圆周运动B 若A B为异性电荷 B球可能做圆周运动C 若A B为同性电荷 B球一定做远离A的变加速曲线运动D 若A B为同性电荷 B球的动能一定会减小 BC 4 单选 2010 新课标卷 静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器 某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板 图中直线ab为该收尘板的横截面 工作时收尘板带正电 其左侧的电场