【优化方案】高考物理总复习 第六章第一节 电场的力的性质课件 新人教版选修31.ppt

第六章静电场 第六章静电场 第一节电场的力的性质 一 电荷和电荷守恒定律1 电荷 1 元电荷 电荷量为e 的电荷叫做元电荷 质子和电子均带元电荷电荷量 1 6 10 19c 2 点电荷 对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷 2 电荷守恒定律 1 起电方式 摩擦起电 接触起电 感应起电 形状和大小 2 带电实质 物体带电的实质是 3 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 电子得失 转移 转移 不变 特别提示 当完全相同的带电金属球相接触时 同种电荷电量平均分配 异种电荷先中和后平分 二 库仑定律1 内容 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的电荷量的乘积成 与它们的 成反比 作用力的方向在它们的连线上 正比 距离的二次方 点电荷 特别提示 当两带电体离得较近时 它们不能视为点电荷 库仑定律不再适用 但它们之间仍存在库仑力 三 电场 电场强度和电场线1 电场 1 定义 存在于电荷周围 能传递电荷间相互作用的一种特殊物质 2 基本性质 对放入其中的电荷有力的作用 2 电场强度 1 意义 描述电场强弱和方向的物理量 2 定义 放入电场中某点的电荷所受的 跟它的 的比值 电场力f 电荷量q 正电荷 3 电场线及特点 1 电场线 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线 曲线上每点的 方向表示该点的电场强度方向 切线 2 电场线的特点 电场线从 或无限远处出发终止于 或无限远处 电场线不相交 在同一电场里 电场线越密的地方场强越大 正电荷 负电荷 3 几种典型电场的电场线 如图6 1 1 图6 1 1 特别提示 1 电场线不是实际存在的线 而是为了形象地描述电场而假想的线 2 电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷以及所放电荷的大小和电性无关 由电场本身决定 一 应用库仑定律需注意的问题1 适用条件库仑定律只适用于真空中的点电荷 当带电体间的距离远大于它们本身尺度时 可把带电体看成点电荷 虽然从数学角度由r 0能得出f 的结 论 但从物理角度分析 这一结论是错误的 因为r 0时 两电荷已不能再看成点电荷了 2 应用方法库仑定律严格地说只适用于真空中 在要求不很精确的情况下 空气可近似当做真空来处理 注意库仑力是矢 量 计算库仑力可以直接运用公式 将电荷量的绝对值代入公式 根据同种电荷相斥 异种电荷相吸来判断作用力f是引力还是斥力 也可将电荷量带正 负号一起运算 根据结果的正负 来判断作用力是引力还是斥力 即时应用1 如图6 1 2所示 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b 其壳层的厚度和质量分布均匀 将它们固定于绝缘支座上 两球心间的距离l为球半径的3倍 若使它们带上等量异 种电荷 使其电荷量的绝对值均为q 那么关于a b两球之间的万有引力f引和库仑力f库的表达式正确的是 图6 1 2 解析 选d 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体 虽然两球心间的距离l只有其半径r的3倍 但由于其壳层的厚度和质量分布均匀 两球壳 可看成质量集中于球心的质点 因此 可以应用万有引力定律 由上述分析可知 对于a b两带电球壳的整体来说 满足万有引力定律的适用条件 不满足库仑定律的适用条件 二 三个场强公式的比较 特别提醒 使用以上三个公式时一定要注意它们的适用条件 即时应用2 下列关于电场强度的两个表达式e f q和e kq r2的叙述 正确的是 a e f 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 b e f 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 三 电场叠加1 叠加原理 多个点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 这种关系叫电场强度的叠加 电场强度的叠加遵守平行四边形定则 2 等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场 1 等量同种点电荷的电场如图6 1 3甲所示 两点电荷连线中点o处的场强为零 此处无电场线 两点电荷连线中点o附近电场线非常稀疏 但场强不为零 从两点电荷连线中点o沿中垂面 线 到无限远 电场线先变密后变疏 即场强先变大后变小 两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行 关于o点对称的两点a与a b与b 的场强等大反向 图6 1 3 两点电荷连线的中垂面 线 上 电场线的方向均相同 即场强方向相同 且与中垂面 线 垂直 关于o点对称的两点a与a b与b 的场强等大同向 即时应用3 2011 高考重庆卷 如图6 1 4所示 电荷量为 q和 q的点电荷分别位于正方体的顶点 正方体范围内电场强度为零的点有 图6 1 4 a 体中心 各面中心和各边中点b 体中心和各边中点c 各面中心和各边中点d 体中心和各面中心解析 选d 由点电荷的场强公式及电荷的对称分布 可推断出在正方体范围内电场强度为零的点有体中心和各面中心 2012 江苏启东中学月考 如图6 1 5所示 带电小球a b的电荷分别为qa qb 都用长l的丝线悬挂在o点 静止时a b相距为d 为使平衡时ab间距离减为d 2 可采用以下哪些方法 图6 1 5 a 将小球a b的质量都增加到原来的2倍b 将小球b的质量增加到原来的8倍c 将小球a b的电荷量都减小到原来的一半d 将小球a b的电荷量都减小到原来的一半 同时将小球b的质量增加到原来的2倍 答案 bd 名师点评 解决电荷平衡问题的方法与解决力学中平衡问题的方法一样 但要注意库仑力随距离 电量变化而变化 变式训练1如图6 1 6所示 电荷量为q1 q2的两个正点电荷分别置于a点和b点 两点相距l 在以ab为直径的光滑绝缘半圆上 穿着一个带电小球 q 可视为点电荷 在p点平衡 不计小球的重力 那么 pa与ab的夹角 与q1 q2的关系应满足 2012 山西四校联考 如图6 1 7所示 两个带等量正电荷的小球a b 可视为点电荷 被固定在光滑的绝缘水平面上 p n是小球连线的中垂线上的两点 且po on 现将一个电荷量很小的带负电的小球c 可视为质 点 由p点静止释放 在小球c向n点运动的过程中 下列关于小球c的速度 加速度的图象中 可能正确的是 图6 1 7 图6 1 8 思路点拨 画出电场线 确定场强情况 根据电场力判定运动规律 解析 电场线分布如图6 1 9所示 图6 1 9 由图可知 从p n电场强度大小 方向均改变 o点场强为0 所以小球c向n点运动过程中 受到的电场力是变力 在中点o时受力为零 所以速度 时间图象不是直线 a错误 b可能正确 由牛顿第二定律结合库仑定律可知c可能正确 d错误 答案 bc 名师点评 解决这一类题的关键是能正确画出电场线的分布图 变式训练2如图6 1 10为两个点电荷在真空中所产生电场的电场线 方向未标出 图中c点为两点电荷连线的中点 mn为两点电荷连线的中垂线 d为中垂线上的一点 电场线的分布关于mn左右对称 则下列说法中正确的是 图6 1 10 a 这两点电荷一定是等量异种电荷b 这两点电荷一定是等量同种电荷c d c两点的电场强度一定相等d c点的电场强度比d点的电场强度小 解析 选a 由电场线分布的特征可知 产生电场的电荷一定是等量异种电荷 a正确 d c两点电场线的疏密程度不同 d c两点的电场强度不同 c不正确 c点电场线较密 电场强度大 d不正确 满分样板12分 如图6 1 11所示 一根长l 1 5m的光滑绝缘细直杆mn 竖直固定在场强为e 1 0 105n c 与水平方向成 30 角的倾斜向上的匀强电场中 杆的下端 m固定一个带电小球a 电荷量q 4 5 10 6c 另一带电小球b穿在杆上可自由滑动 所带电荷量q 1 0 10 6c 质量m 1 0 10 2kg 现将小球b从杆的上端n静止释放 小球b开始运动 静电力常量k 9 0 109n m2 c2 取g 10m s2 求 图6 1 11 1 小球b开始运动时的加速度为多大 2 小球b的速度最大时 距m端的高度h1为多大 思路点拨 通过分析b球所受合力求解其加速度 利用当a 0时速度最大来求h1 解题样板 规律总结 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 变式训练3 2012 北京东城区检测 如图6 1 12所示 一带电荷量为 q 质量为m的小物块处于一倾角为37 的光滑斜面上 当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中 小物块恰好静止 重力加速度取g sin37 0 6 cos37 0 8 求 图6 1 12 1 水平向右电场的电场强度的大小 2 若将电场强度