高考物理总复习（基础知识+方法探究+考点集训）电场的力的性质精讲课件 新人教版.ppt

电场的力的性质 1 元电荷 是自然界中带电量最小的电荷 任何带电体的电量都是元电荷的整数倍 元电荷是质子或电子所带的电量 即e c 2 点电荷 带一定电荷量 忽略带电体的和的一种理想化模型 3 物体带电的方式和实质 1 带电方式 和感应起电 2 带电实质 物体带电的实质是电荷的 1 60 10 19 大小 形状 摩擦起电 接触带电 转移 一 电荷及电荷守恒定律 4 电荷守恒定律电荷既不能创生 也不能消灭 只能从一个物体到另一个物体 或者从物体的一部分转移到另一部分 在转移的过程中 电荷的总量保持 这个结论叫做电荷守恒定律 二 库仑定律内容 在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的成正比 跟它们之间的成反比 作用力的方向在它们的连线上 转移 不变 电量的乘积 距离的平方 3 适用条件 中的 三 电场 电场强度 电场线1 电场 1 定义 存在于电荷周围 能传递电荷间的一种特殊物质 2 基本性质 对放入其中的电荷有 真空 点电荷 相互作用 电场力的作用 9 0 109n m2 c2 2 电场强度 1 意义 是描述电场的 即力的性质 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 3 定义式 单位 或 4 矢量性 规定所受电场力的方向为该点的场强方向 强弱和方向 电场力f 电荷量q 牛 库 n c 伏 米 v m 正电荷 3 电场线 1 定义 为了形象描述电场中各点电场强度的强弱及方向 在电场中画出一些曲线 曲线上每一点的都跟该点的场强方向一致 曲线的表示电场的强弱 2 特点 电场线始于 或无穷远 终于 或无穷远 电场线互不相交 电场线和等势面在相交处互相 切线方向 疏密程度 正电荷 负电荷 垂直 电场线的方向是电势 电场线密的地方等差等势面密 等差等势面密的地方电场线也密 3 几种典型的电场线 降低 例1三个相同的金属小球1 2 3分别置于绝缘支架上 各球之间的距离远大于小球的直径 球1的带电量为q 球2的带电量为nq 球3不带电且离球1和球2很远 此时球1 2之间作用力的大小为f 现使球3先与球2接触 再与球1接触 然后将球3移至远处 此时1 2之间作用力的大小仍为f 方向不变 由此可知 a n 3b n 4c n 5d n 6 思路点拨 本题主要考查电荷分配规律与库仑定律 题型一 对电荷守恒定律及库仑定律的理解 答案 d 方法与知识感悟 1 电荷守恒及分布规律处于静电平衡的带电导体电荷只能分布在外表面上 而导体外表面上的电荷分布又与表面形状有关 因此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 2 库仑定律适用条件 1 库仑定律只适用于真空中的点电荷 但在要求不很精确的情况下 空气中的点电荷的相互作用也可以应用库仑定律 2 当带电体间的距离远大于它们本身的尺寸时 可把带电体看做点电荷 但不能根据公式错误地推论 当r 0时 f 其实在这样的条件下 两个带电体已经不能再看做点电荷了 3 对于两个均匀带电绝缘球体 可将其视为电荷集中于球心的点电荷 r为两球心之间的距离 4 对两个带电金属球 要考虑金属球表面电荷的重新分布 题型二 库仑定律与力学的综合问题 思路点拨 对小球进行受力分析 功能分析和运动分析 列相关方程求解 思路点拨 运用点电荷的场强决定式求出各电荷在o点产生的场强大小和方向 再由平行四边形法则求出合场强 答案 b 方法与知识感悟 电场强度的三个公式及其叠加原理1 三个公式的比较 2 电场强度的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 这种关系叫电场强度的叠加 电场强度的叠加遵循平行四边形定则 在求解电场强度问题时 应分清所叙述的场强是合场强还是分场强 若求分场强 要注意选择适当的公式进行计算 若求合场强时 应先求出分场强 然后再根据平行四边形定则求解 例4一负电荷从电场中a点由静止释放 只受电场力作用 沿电场线运动到b点 它运动的速度 时间图象如右图所示 则a b两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的 思路点拨 由v t图象分析电荷的运动情况 确定其所受电场力的方向及大小变化情况是解题的关键 题型四 对电场线的理解和应用 解析 由v t图象可知 负电荷从a到b做加速度逐渐增大的加速运动 故其所受的电场力方向由a指向b且不断增大 电场方向则是由b指向a且a点的场强应小于b点处的场强 其电场线分布应为c图所示 故选c 答案 c 方法与知识感悟 关于电场线的问题往往与带电粒子的运动联系起来进行考查 解答这类问题应抓住以下几个关键 1 分析清楚粒子的运动情况 特别是速度和加速度如何变化 2 根据力和运动的关系 确定粒子所受电场力的大小方向如何变化 3 根据电场力与场强的关系 确定场强的大小 方向如何变化 从而确定电场线的分布规律 4 熟悉几种常见电场的电场线分布特点 abc 1 2012浙江 用金属做成一个不带电的圆环 放在干燥的绝缘桌面上 小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后 将笔套自上向下慢慢靠近圆环 当距离约为0 5cm时圆环被吸引到笔套上 如图所示 对上述现象的判断与分析 下列说法正确的是 a 摩擦使笔套带电b 笔套靠近圆环时 圆环上 下部感应出异号电荷c 圆环被吸引到笔套的过程中 圆环所受静电力的合力大于圆环的重力d 笔套碰到圆环后 笔套所带的电荷立刻被全部中和 解析 笔套与头发摩擦后 能够吸引圆环 说明笔套上带了电荷 即摩擦使笔套带电 选项a正确 笔套靠近圆环时 由于静电感应 会使圆环上 下部感应出异号电荷 选项b正确 圆环被吸引到笔套的过程中 是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力 故选项c正确 笔套接触到圆环后 笔套上的部分电荷转移到圆环上 使圆环带上相同性质的电荷 选项d错误 2 如图所示 a b c分别表示在一条直线上的三个点电荷 已知a b之间的距离为l b c之间的距离为4l 且每个电荷都处于平衡状态 则下列说法错误的是 a a和b为异种电荷 a和c为同种电荷b 如果a为正电荷 则b c为负电荷c a b c电荷量的绝对值相比 b最小d a c两电荷在b处产生的合电场强度为零 b 3 如图所示 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点自由释放一个负电荷 重力不计 关于负电荷的运动 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 ab 解析 op段上电场方向沿o p 故负电荷所受电场力方向为由p o 故由p o 速度越来越大 因o点和无穷远处的场强都为零 中间不为零 即从o点到无穷远处场强先增大后减小 中间有极值点 而p在极值点的上方还是下方不能确定 故加速度可能一直减小 也可能先变大再变小 故选a b 4 如图所示 质量为m 电荷量为 q的带电小球拴在一不可伸长的绝缘细线一端 绳的另一端固定于o点 绳长为l o点有一电荷量为 q q q 的点电荷 现加一个水平向右的匀强电场 小球静止于与竖直方向成 30 角的a点 求 1 小球静止在a点处绳子受到的拉力 2 外加电场大小 3 将小球拉起至与o点等高的b点后无初速释放 则小球经过最低点c时 绳受到的拉力 5 如图所示 光滑绝缘水平面上固定着a b c三个带电小球 它们的质量均为m 间距均为r a带电量qa 10q b带电量qb q 若在小球c上加一个水平向右的恒力同时放开三个小球 欲使a b c始终保持r的间距运动 求 1 c球的电性和电量qc 2 水平力f的大小 巩固基础 1 a b是一条电场线上的两个点 一带负电的粒子仅在电场力作用下以一定的初速度从a点沿电场线运动到b点 其速度v和时间t的关系图象如图甲所示 则此电场的电场线分布可能是图乙中的 a 解析 由图象可知 粒子做加速度增大的减速运动 故从a到b 1 电场强度应逐渐变大 电场线逐渐变密 2 负电荷所受电场力的方向与电场线的方向相反 所以 带负电的粒子是顺电场线方向运动 而且是由电场线疏处到达密处 b 3 两个相同的带电金属小球相距r时 相互作用力大小为f 将两球接触后分开并放回原处 相互作用力大小仍等于f 则两球原来所带电量和电性 a 可能是等量的同种电荷b 可能是不等量的同种电荷c 可能是不等量的异种电荷d 不可能是异种电荷 ac 4 如图所示 两个带等量的正电荷的小球a b 可视为点电荷 被固定在光滑的绝缘的水平面上 p n是小球a b的连线的水平中垂线 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点的运动的过程中 下列关于小球c的速度图象中 可能正确的是 ab 解析 在ab的垂直平分线上 从无穷远处到o点电场强度先变大后变小 到o点变为零 负电荷受力沿垂直平分线运动 电荷的加速度先变大后变小 速度不断增大 在o点加速度变为零 速度达到最大 v t图线的斜率先变大后变小 由o点到无穷远 速度变化情况与另一侧速度的变化情况具有对称性 如果pn足够远 b正确 如果pn很近 a正确 提升能力 b d 解析 依题意做出带正电小球a的受力示意图 电场力最小时 电场力方向应与绝缘细线垂直 即qe mgsin30 a 8 两带电量分别为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 a 解析 根据两等量异种点电荷周围的电场线可直观地看出 连线的中点场强最小 但不为零 关于中点对称的两点场强大小相等 方向相同 所以两点电荷的连线上的场强先减小后增大 a正确 a 10 如图所示 固定于同一条竖直线上的a b是两个带等量异种电荷的点电荷 电荷量分别为 q和 q a b相距为2d mn是竖直放置的光滑缘细杆 另有一个穿过细杆的带电小球p 质量为m 电荷量为 q 可视为点电荷 不影响电场的分布 现将小球p从与点电荷a等高的c处由静止开始释放 小球p向下运动到距c点距离为d的o点时 速度为v 已知mn与ab之间的距离为d 静电力常量为k 重力加速度为g 求 1 c o间的电势差uco 2 o点处的电场强度e的大小 3 小球p经过与点电荷b等高的d点时的速度 11 在一个点电荷q的电场中 ox坐标轴与它的一条电场线重合 坐标轴上a b两点的坐标分别为2 0m和5 0m 已知放在a b两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同 电场力的大小跟试探电荷所带电荷量大小的关系图象如图中直线a b所示 放在a点的电荷带正电 放在b点的电荷带负电 求 1 b点的电场强度的大小和方向 2 试判断点电荷q的电性 并确定点电荷q的位置坐标 12 光滑绝缘的水平面上固定着三个带电小球a b c 它们的质量均为m