31 电场力的性质的描述

暑假培训内部资料暑假培训内部资料 电场力的性质的描述 第 1 页 2011 高三物理一轮复习教学案 31 电场力的性质的描述 考情分析 考纲内容考纲内容能力要求能力要求考向定位考向定位 物质的结构 电荷守恒 I 静电现象解释 I 点电荷 I 库仑定律 II 静电场 I 电场强度 点电荷的场强 II 电场线 I 1 知道两种电荷 元电荷及其带电 量 理解摩擦起电 感应起电 接 触带电的实质 2 理解点电荷这一理想化模型 掌 握库仑定律 3 理解电场强度的定义式及其物理 意义 4 知道几种典型的电场线的分布 知道电场线的特点 近几年高考对库仑定律 电荷守恒 电场强度 电场线等考点的考查 特别是电场强度的理解 通常是以选 择题的形式出现 难度虽不很大 但对概念的理解要求很高 自主学习 1 两种电荷及使物体带电的方法 自然界中只存在正电荷和负电荷两种 使物体带电的方法有 起 电的本质是 2 电荷守恒定律 电荷不会凭空 也不会凭空 只能从一个物体 到另一个物 体 或从物体的一部分 到另一部分 即电荷的总量保持 元电荷 一个电子或一个质子所带的电荷量用 e 表示 e C 点电荷 不计带电体的 可把其看做一点 是一种理想化的物理模型 3 库仑定律 真空中两个点电荷之间相互作用的力 跟它们的电荷量的乘积成 跟它们的距离的二次 方成 作用力的方向在它们的连线上 即 其中 k 9 0 109 N m2 C2 F 4 电场 带电体周围存在的一种特殊物质 它的基本性质是 这种力叫电场力 电 荷间的相互作用就是通过 发生作用的 电场还具有 的性质 5 电场强度 E 反映电场 和 的物理量 是矢量 1 定义 放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 跟它的电荷量 q 的比值 叫做该点的电场强度 即 E 单位 或 2 场强的方向 E 是矢量 规定 在电场中某点的受力方向为该点的场强方向 3 电场中某点的场强与放入该点的试探电荷 而是由产生这个电场的场源电荷和这一 点的位置决定 6 点电荷产生的电场的场强 E 其中 Q 为场源电荷 E 为距离 Q 为 r 处某点的场强大小 对于求均匀带电的球体或 球壳外某点的场强时 r 为该点到 的距离 7 电场的叠加 若空间中几个电场同时存在 电场中某点的场强就等于它们单独存在时在该点产生的场强的矢量和 8 电场线 为了形象地描述电场而引入的假想的曲线 暑假培训内部资料暑假培训内部资料 电场力的性质的描述 第 2 页 1 电场线的 表示场强的弱强 电场线上每一点的切线方向表示该点的 2 电场线从 或无穷远处出发 终止于无穷远处或 静电场中电场线不闭合 不中断于距场源电荷有限远的地方 3 电场线 也不相切 更不能认为是电荷在电场中的运动轨迹 4 顺着电场线 而且降落最快 电场线与等势面 9 匀强电场 电场中各点场强大小相等 方向相同 匀强电场的电场线是一些等间距的平行线 10 几种典型的电场线 典型例题 1 库仑定律的应用 例 1 如图所示 有三个点电荷 q1 q2和 q3 固定在同一直线上 q2与 q3的距离是 q1与 q2的距离的 2 倍 如果每个电荷受到的库仑力均为零 则三者所带电荷量之比为 A 9 4 36 B 9 4 36 C 3 2 6 D 3 2 6 2 理解场强的表达式 例 2 在真空中 O 点放一个点电荷 Q 1 0 10 9 C 直线 MN 通过 O 点 OM 的距离 r 30 cm M 点放一个点电荷 q 1 0 10 10 C 如图所示 求 1 q 在 M 点受到的作用力 2 M 点的场强 3 拿走 q 后 M 点的场强 4 M N 两点的场强哪点大 5 如果把 Q 换成 1 0 10 9 C 的点电荷 情况如何 3 理解场强的矢量性 唯一性和叠加性 例 3 如图所示 分别在 A B 两点放置点电荷 Q1 2 10 14 C 和 Q2 2 10 14 C 在 AB 的垂直 平分线上有一点 C 且 AB AC BC 6 10 2 m 求 1 C 点的场强 2 如果有一个电子静止在 C 点 它所受的库仑力的大小和方向如何 暑假培训内部资料暑假培训内部资料 电场力的性质的描述 第 3 页 4 与电场力有关的力学问题 例 4 如图所示 带等量异种电荷的平行金属板 其间距为 d 两板间电势差为 U 极板与水平方 向成 37 角放置 有一质量为 m 的带电微粒 恰好沿水平方向穿过板间匀强电场区域 求 1 微粒带何种电荷 2 微粒的加速度多大 3 微粒所带电荷量是多少 5 场强公式的使用条件 例 5 下列说法中 正确的是 A 在一个以点电荷为中心 r 为半径的球面上各处的电场强度都相同 B E 仅适用于真空中点电荷形成的电场 2 r kQ C 电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的电场力的方向 D 电场中某点场强的方向与试探电荷的正负无关 针对训练 45 分钟 100 分 一 选择题 本大题共 9 个小题 每小题 7 分 共 63 分 每小题给出的四个选项中 有的只有一个选项正确 有的有多 个选项正确 全部选对的得 7 分 选对但不全的得 3 分 有选错的得 0 分 1 2008 年高考天津理综 带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用 能分别完成以下两种运动 在电场线上运动 在等势面上做匀速圆周运动 该电场可能由 A 一个带正电的点电荷形成 B 一个带负电的点电荷形成 C 两个分立的带等量负电的点电荷形成 D 一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成 2 2010 年青岛模拟 在电场中的某点放一个试探电荷 其电荷量为 q 受到的电场力为 F 则该点的电场强度为 E 下列说法正确的是 F q A 若移去试探电荷 则该点的电场强度为 0 B 若试探电荷的电荷量变为 4q 则该点的场强变为 4E C 若放置到该点的试探电荷变为 2q 则场中该点的场强大小不变 但方向相反 D 若放置到该点的试探电荷变为 2q 则场中该点的场强大小方向均不变 3 如下图 a 所示 AB 是一条点电荷电场中的电场线 图 b 则是放在电场线上 a b 处的试探电荷的电荷量与所受电场力数量间的函数图线 由此可以判定 A 场源是正电荷 位置在 A 侧 B 场源是正电荷 位置在 B 侧 C 场源是负电荷 位置在 A 侧 D 场源是负电荷 位置在 B 侧 4 AB 和 CD 为圆上两条相互垂直的直径 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 对称且距离等于圆的半径 如右图所示 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 2q B 应放在 B 点 Q 2q C 应放在 C 点 Q q D 应放在 D 点 Q q 暑假培训内部资料暑假培训内部资料 电场力的性质的描述 第 4 页 5 如右图所示 匀强电场的场强大小为 E 方向竖直向上 绝缘水平面上静放一个质量为 2m 的带电小球 B 在 B 的正 上方另一质量为 m 的带电小球 A 由静止开始下落 已知 A 与 B 带有等量异种电荷 当 A 加速下落的加速度为 a a 3g 时 B 对水平面的压力为 A 3mg B 3mg ma C 3mg ma D 条件不足 不能确定 6 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 运动 下列判断正确的是 A 电场线由 B 指向 A 该电荷做加速运动 加速度越来越小 B 电场线由 B 指向 A 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 指向 B 电荷做匀加速运动 D 电场线由 B 指向 A 电荷做加速运动 加速度越来越大 7 如右图所示 质量分别为 m1和 m2的两小球 分别带电 q1和 q2 用同等长的绝缘线悬于同一 点 由于静电斥力使两悬线与竖直方向张开相同的角度 则 A q1必等于 q2 B m1必等于 m2 C q1 m1必等于 q2 m2 D q1 q2和 m1 m2必须同时满足 8 如右图所示 光滑绝缘水平面上带异号电荷的小球 A B 它们一起在水平向右的匀强电场中向右做匀加速运动 且 保持相对静止 设小球 A 的带电荷量大小为 QA 小球 B 的带电荷量大小为 QB 下列判断正确的是 A 小球 A 带正电 小球 B 带负电 且 QA QB B 小球 A 带正电 小球 B 带负电 且 QA QB C 小球 A 带负电 小球 B 带正电 且 QA QB D 小球 A 带负电 小球 B 带正电 且 QA QB 9 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 q1 q2 将细线拉直并使之与电场方向平行 如右图所示 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 A FT q1 q2 E B FT q1 q2 E 1 2 C FT q1 q2 E D FT q1 q2 E 1 2 二 计算题 本大题共 3 个小题 共 37 分 解答时请写出必要的文字说明 方程式和重要的演算步骤 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 10 11 分 带有电荷量为 q1 2 10 8 C 和 q2 8 10 8 C 的点电荷放在光滑绝缘水平面上 相距 L 20 cm 现在引入第 三个电荷放在一个合适的位置后 可使三个电荷都能处于平衡状态 保持静止 问该电荷的电荷量应为多少 置于何位置 11 12 分 如右图所示 两根长均为 L 的绝缘细线下端各悬挂质量均为 m 的带电小球 A 和 B 带电荷量分别为 q 和 q 若加上水平向左的场强为 E 的匀强电场后 使连接 AB 的长也为 L 的绝缘 细线绷紧 且两球均处于平衡状态 则匀强电场的场强大小 E 应满足什么条件 暑