2020版高考物理一轮复习第6章静电场第1讲电场的力的性质课件

选考导航 第1讲电场的力的性质 知识排查 点电荷 电荷守恒定律 1 点电荷有一定的电荷量 忽略形状和 的一种理想化模型 2 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不会创生 也不会消灭 它只能从一个物体 到另一个物体 或者从物体的一部分 到另一部分 在转移过程中 电荷的总量保持 大小 转移 转移 不变 2 起电方式 感应起电 3 带电实质 物体带电的实质是 摩擦起电 接触起电 得失电子 1 内容 中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的 成正比 与它们的距离的 成反比 作用力的方向在它们的连线上 库仑定律 真空 电荷量的乘积 二次方 2 表达式 f 式中k n m2 c2 叫静电力常量 3 适用条件 1 中 2 9 0 109 真空 点电荷 1 定义 放入电场中某点的电荷受到的电场力f与它的电荷量q的 2 定义式 e 单位 n c或v m3 点电荷的电场强度 真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度 e 4 方向 规定 在电场中某点所受 的方向为该点的电场强度方向 5 电场强度的叠加 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 和 遵从 定则 电场强度 点电荷的场强 比值 正电荷 电场力 矢量 平行四边形 1 定义 为了形象地描述电场中各点电场强度的 及 在电场中画出一些曲线 曲线上每一点的 都跟该点的电场强度方向一致 曲线的 表示电场的强弱 电场线 强弱 方向 切线方向 疏密 正电荷 2 相交 场强 场强方向 降低 垂直 小题速练 1 思考判断 1 任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍 2 相互作用的两个点电荷 电荷量大的 受到库仑力也大 3 根据e 可知 电场强度与试探电荷在该处所受的电场力成正比 4 电场中某点的电场强度方向与负电荷在该点所受电场力方向相反 5 电场线方向即为带电粒子的运动方向 6 点电荷产生的电场中 以该点电荷为球心的同一球面上各点电场强度相同 答案 1 2 3 4 5 6 解析静电力常量k的数值是由库仑利用扭秤实验测得的 选项a错误 元电荷e的数值是由密立根用油滴实验测得的 选项b错误 感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分 摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体 选项c错误 电子的电荷量与电子的质量之比叫做电子的比荷 选项d正确 答案d 3 在电场中的某点放入电荷量为 q的试探电荷时 测得该点的电场强度为e 若在该点放入电荷量为 2q的试探电荷 此时测得该点的场强 a 大小为2e 方向和原来的相反b 大小为e 方向和原来的相反c 大小为2e 方向和原来的相同d 大小为e 方向和原来的相同 答案d 4 如图1所示 实线为等量异种点电荷周围的电场线 虚线为以一点电荷为中心的圆 m点是两点电荷连线的中点 若将一正试探点电荷从虚线上n点移动到m点 则电荷所受电场力 图1a 大小不变b 方向不变c 逐渐减小d 逐渐增大 解析由电场线的分布情况可知 n点电场线比m点电场线疏 则n点电场强度比m点电场强度小 由电场力公式f qe可知正点电荷从虚线上n点移动到m点的过程中 电场力逐渐增大 电场力方向与所在点的电场线的切线方向一致 所以一直在变化 故选项d正确 答案d 电荷及电荷守恒定律 1 三种起电方式 1 摩擦起电 电荷得失 玻璃棒与丝绸摩擦 玻璃棒因失去电子而带正电 2 接触起电 电荷转移 金属棒与带正电的物体接触 金属棒上部分电子转移到物体上 金属棒带正电 3 感应起电 静电感应 同种电荷在电场力的作用下远离带电体 异种电荷在电场力的作用下靠近带电体 2 点电荷的理解 1 点电荷客观不存在 是一种带电体的理想化模型 不考虑其大小和电荷分布情况 把电荷量看作集中于一点的电荷 2 当讨论带电体之间的相互作用时 带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计 这些带电体就可以看作是点电荷 3 点电荷不能理解为体积很小的电荷 也不能理解为电荷量很少的电荷 1 毛皮与橡胶棒摩擦后 毛皮带正电 这是因为 a 毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上b 毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上c 橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上d 橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上解析摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上 电中性的物体若缺少了电子带正电 多了电子就带负电 由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱 在摩擦的过程中毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上 缺少了电子的毛皮带正电 而原子核内的质子带正电荷 不能自由移动 所以选项a正确 答案a 2 如图2所示 在真空中 把一个绝缘导体向带负电的球p慢慢靠近 关于绝缘导体两端的电荷 下列说法中不正确的是 a 两端的感应电荷越来越多b 两端的感应电荷是同种电荷c 两端的感应电荷是异种电荷d 两端的感应电荷电荷量相等 图2 解析由于绝缘导体内有大量可以自由移动的电子 当慢慢靠近带负电的球p时 由于同种电荷相互排斥 绝缘导体上靠近p的一端的自由电子被排斥到远端 从而显示带正电荷 远离p的一端带上了等量的负电荷 绝缘导体离p球距离越近 绝缘导体内自由电子受到p的排斥力越大 两端感应电荷越多 答案b 3 完全相同的金属小球a b a球带电荷量为 16q b球带电荷量为 8q 现将a与b接触后分开 则a b两球的带电荷量分别为 a 8q 16qb 8q 8qc 4q 4qd 4q 4q 答案c 1 运用库仑定律的几点注意 1 在用库仑定律公式进行计算时 无论是正电荷还是负电荷 均代入电荷量的绝对值计算库仑力的大小 2 作用力的方向判断 同性相斥 异性相吸 作用力的方向沿两电荷连线方向 3 两个点电荷间相互作用力满足牛顿第三定律 大小相等 方向相反 库仑定律的理解及应用 2 解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤 库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的 只是在原来受力的基础上多了电场力 具体步骤如下 3 一个结论完全相同的两带电金属球接触后再分离带有完全相同的电荷量 典例1 2018 4月浙江选考 真空中两个完全相同 带等量同种电荷的金属小球a和b 可视为点电荷 分别固定在两处 它们之间的静电力为f 用一个不带电的同样金属球c先后与a b球接触 然后移开球c 此时a b球间的静电力为 答案c 图3 答案b 1 a b c三点在同一直线上 ab bc 1 2 b点位于a c之间 在b处固定一电荷量为q的点电荷 当在a处放一电荷量为 q的点电荷时 它所受到的电场力为f 移去a处电荷 在c处放一电荷量为 2q的点电荷 其所受电场力为 答案b 2 如图4所示 在一条直线上有两个相距0 4m的点电荷a b a带电 q b带电 9q 现引入第三个点电荷c 恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态 则c的带电性质及位置应为 图4a 正 b的右边0 4m处b 正 b的左边0 2m处c 负 a的左边0 2m处d 负 a的右边0 2m处 答案c 3 2018 11月浙江选考 电荷量为4 10 6c的小球绝缘固定在a点 质量为0 2kg 电荷量为 5 10 6c的小球用绝缘细线悬挂 静止于b点 a b间距离为30cm ab连线与竖直方向夹角为60 静电力常量为9 0 109n m2 c2 小球可视为点电荷 下列图示正确的是 答案b 三个孤立共线点电荷的平衡规律 三点共线 三个点电荷分布在同一条直线上 两同夹异 正 负电荷相互间隔 两大夹小 中间电荷的电荷量最小 近小远大 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 1 电场强度的性质 电场强度和电场线 2 电场强度的三个计算公式 3 电场线的用途 1 判断电场力的方向 正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同 负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反 2 判断电场强度的大小 定性 电场线密处电场强度大 电场线疏处电场强度小 进而可判断电荷受力大小和加速度的大小 3 判断电势的高低与电势降低的快慢 沿电场线的方向电势逐渐降低 电场强度的方向是电势降低最快的方向 4 判断等势面的疏密 电场越强的地方 等差等势面越密集 电场越弱的地方 等差等势面越稀疏 4 几种典型电场的电场线 如图所示 5 等量同种和异种点电荷的电场强度的比较 典例 如图5所示 m n为两个等量同种正电荷 带电荷量均为q 在其连线的中垂线上任意一点p自由释放一个负电荷q 不计重力影响 关于点电荷q的运动下列说法正确的是 a 从p o的过程中 加速度越来越大 速度也越来越大b 从p o的过程中 加速度越来越小 到o点速度达到最大值c 点电荷越过o点时加速度为零 速度达到最大值d 点电荷越过o点后 速度越来越小 加速度越来越大 直到速度为零 图5 解析如图所示 根据电场叠加原理知 o点场强为零 从o点沿中垂线向外 场强先变大后变小 点电荷从p o的过程中 静电力可能是先变大后变小 加速度随之先变大后变小 也可能静电力一直变小 加速度一直变小 在到达o点之前 静电力一直表现为引力 速度一定是一直变大的 在o点时加速度是零 速度最大 该电场关于直线mn对称 电荷越过o点后的运动也不一定是单调变化的 有些粗心的同学容易认为从p o电荷距离两个场源电荷越来越近 静电力就会越来越大而错选a 其实 点电荷与场源电荷的两个静电力确实是变大的 只是两个静电力的合力未必变大 这要看电场的矢量合成情况 答案c 1 2017 11月浙江选考 电场线的形状可以用实验来模拟 把头发屑悬浮在蓖麻油里 加上电场 头发屑就按照电场的方向排列起来 如图6所示 关于此实验 下列说法正确的是 图6a a图模拟两等量同种电荷的电场线b b图一定是模拟两等量正电荷的电场线 c a图中的a b应接高压起电装置的两极d b图中的a b应接高压起电装置的两极解析由题图可以看出 a图为两异种电荷形成的电场线 不能确定是否电量相等 所以a错误 b图为同种电荷形成的电场线 但无法确定是否为等量同种电荷及电性 b错误 a图中的a b应接高压起电装置的两极 b图中a b应接高压起电装置的同一极 c正确 d错误 答案c 2 如图7中边长为a的正三角形abc的三个顶点分别固定三个点电荷 q q q 则该三角形中心o点处的场强为 图7 答案a 3 某静电场中的电场线方向不确定 分布如图8所示 带电粒子在电场中仅受静电力作用 其运动轨迹如图中虚线所示 由m运动到n 以下说法正确的是 图8a 粒子必定带正电荷b 该静电场一定是孤立正电荷产生的c 粒子在m点的加速度小于它在n点的加速度d 粒子在m点的速度大于它在n点的速度 解析带电粒子所受静电力沿电场线的切线方向或其反方向 且指向曲线的内侧 静电力方向大致向上 因不知电场线的方向 粒子的电性无法确定 所以选项a错误 电场线是