高考物理一轮精细复习 （必备基础点拨+高考考点集结+考点专训）电场力的性质课件.ppt

点电荷电荷守恒定律 想一想 如图6 1 1所示 在带电荷量为 q的带电体c右侧有两个相互接触的金属导体a和b 均放在绝缘支座上 若先将c移走 再把a b分开 则a b分别带什么电 图6 1 1 若先将a b分开 再移走c 则a b分别带什么电 这一过程中电荷总量如何变化 提示 不带不带带负带正不变 记一记 1 元电荷 点电荷 1 元电荷 e 1 6 10 19c 所有带电体的电荷量都是元电荷的 其中质子 正电子的电荷量与元电荷相同 电子的电荷量q 1 6 10 19c 2 点电荷 代表带电体的有一定电荷量的点 忽略带电体的大小和形状的理想化模型 整数倍 2 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不能创生 也不能消灭 它只能从一个物体转移到另一个物体 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 2 起电方法 3 带电实质 物体带电的实质是 4 电荷的分配原则 两个形状 大小相同的导体 接触后再分开 二者带电荷 若两导体原来带异种电荷 则电荷先 余下的电荷再 总量保持不变 摩擦起电 感应起电 接触起电 得失电子 相同 中和 平分 试一试 1 一带负电绝缘金属小球被放在潮湿的空气中 经过一段时间后 发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了 这说明 a 小球上原有的负电荷逐渐消失了b 在此现象中 电荷不守恒c 小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了d 该现象是由于电子的转移引起的 仍然遵循电荷守恒定律 解析 带负电的金属小球在潮湿的空气中 经过一段时间后 小球上的负电荷 电子 被潮湿的空气导走了 但电荷转移的过程中 电荷守恒 故cd正确 答案 cd 库仑定律 想一想 图6 1 2 记一记 1 内容 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 与它们的距离的二次方成 作用力的方向在它们的连线上 真空 正比 反比 9 0 109 3 适用条件 中的 1 在空气中 两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况 可以直接应用公式 2 当两个带电体的间距远大于本身的大小时 可以把带电体看成点电荷 4 库仑力的方向 由相互作用的两个带电体决定 且同种电荷相互 为 异种电荷相互 为 真空 点电荷 排斥 斥力 吸引 引力 试一试 答案 c 电场强度 想一想 在真空中o点放一个点电荷q 1 0 10 9c 直线mn通过o点 om的距离r 30cm m点放一个点电荷q 1 0 10 10c 如图6 1 3所示 则m点的场强有多大 方向怎样 拿走q后m点的场强如何变化 m n两点的场强哪点大 图6 1 3 记一记 1 电场的基本性质 对放入其中的电荷有 2 电场强度 2 点电荷的场强 e 适用于计算中的点电荷产生的电场 3 方向 规定为在电场中某点的方向 作用力 真空 正电荷 所受静电力 试一试 3 对于由点电荷q产生的电场 下列说法正确的是 答案 b 电场线 想一想 图6 1 4中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线 在这条电场线上有a b两点 那么a b两点的场强方向和大小是否相同 提示 a b两点的场强方向相同 都沿着电场线向右 由于题中仅画出一条电场线 无法确定a b附近电场线的分布情况 故无法确定a b两点的场强大小 图6 1 4 记一记 1 定义为了形象地描述电场中各点场强的强弱及方向 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 曲线的疏密表示电场的强弱 2 特点 1 电场线从正电荷或无限远处出发 终止于负电荷或无限远处 2 电场线在电场中 切线方向 不相交 3 应用 1 在同一电场里 电场线越密的地方场强越大 2 电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向 3 沿电场线方向 4 电场线和等势面在相交处互相垂直 4 几种典型电场的电场线 电势逐渐降低 图6 1 5 试一试 4 如图6 1 6所示 ab是某电场中的一条电场线 在电场线上p处自由释放一个负试探电荷时 它沿直线向b点运动 对此现象下列判断中正确的是 不计电荷重力 a 电荷向b做匀加速运动b 电荷向b做加速度越来越小的运动c 电荷向b做加速度越来越大的运动d 电荷向b做加速运动 加速度的变化情况不能确定 图6 1 6 解析 从静止起运动的负电荷向b运动 说明它受的电场力指向b 负电荷受的电场力方向与电场强度方向相反 可知此电场线的指向应从b a 这就有三种可能性 一是这一电场是个匀强电场 试探电荷受恒定的电场力 向b做匀加速运动 二是b处有正点电荷场源 则越靠近b处场强越大 负电荷会受到越来越大的电场力 加速度应越来越大 三是a处有负点电荷场源 则越远离a时场强越小 负电荷受到的电场力越来越小 加速度越来越小 答案 d 库仑力作用下的平衡问题 2 三个自由点电荷的平衡问题 条件 两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零 或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等 方向相反 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 图6 1 7 答案 c 分析点电荷平衡问题的方法步骤点电荷的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一个库仑力或电场力 具体步骤如下 1 确定研究对象 如果有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 3 列平衡方程 f合 0或fx 0 fy 0 电场强度的计算与叠加 1 场强的公式 2 电场的叠加 1 叠加原理 多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场场强的矢量和 2 计算法则 平行四边形定则 例2 如图6 1 8所示 位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷a b c d 四个点电荷的带电量均为q 其中点电荷a c带正电 点电荷b d带负电 试确定过正方形中心o并与正方形垂直的直线上到o点距离为x的p点处的电场强度的大小和方向 审题指导 第一步 抓关键点 图6 1 8 四电荷在中心轴线p上产生的场强大小相等 p点处在中心轴线上 四个电荷在中心轴线上产生的场强大小相等 电荷电量相等 电荷所在位置关于中心o对称 电荷到中心轴上同一点距离相等 电荷处在正方形四个顶点上 获取信息 关键点 第二步 找突破口要求p点场强的大小和方向 先求出各点电荷在p点产生的场强的大小和方向 再利用平行四边形定则和矢量的对称性求解 尝试解题 四个点电荷各自在p点的电场强度ea eb ec ed如图所示 根据对称性可知 ea ec的合场强e1沿op向外 eb ed的合场强e2沿op指向o 由对称性可知 e1 e2大小相等 所以p点的场强为零 答案 场强为零 对电场线的理解及应用 1 孤立点电荷的电场 1 正 负 点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外 内 2 离点电荷越近 电场线越密 场强越大 3 以点电荷为球心作一球面 则电场线处处与球面垂直 在此球面上场强大小相等 但方向不同 2 两种等量点电荷的电场比较 o点最小 向外先变大后变小 o点最大 向外逐渐减小 沿中垂线由o点向外场强大小 沿连线先变小 再变大 沿连线先变小 再变大 连线上的场强大小 为零 最小 指向负电荷一方 连线中点o处的场强大小 等量同种点电荷 等量异种点电荷 比较 3 电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合 只有同时满足以下三个条件时 两者才会重合 1 电场线为直线 2 电荷初速度为零 或速度方向与电场线平行 3 电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行 例3 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6 1 9中直线ab为该收尘板的横截面 工作时收尘板带正电 其左侧的电场线分布如图所示 粉尘带负电 在电场力作用下向收尘板运动 最后落在收尘板上 若用粗黑曲线表示原来静止于p点的带电粉尘颗粒的运动轨迹 图6 1 10中可能正确的是 忽略重力和空气阻力 图6 1 9 图6 1 10 尝试解题 因粉尘带负电 故带电粉尘所受电场力的方向与电场线的切线方向相反 轨迹上任何一点的切线方向为运动方向 若粒子做曲线运动 轨迹应出现在速度方向和力的方向所夹的区域内 从轨迹上找几个点判断一下 只有a项符合 故a项正确 答案 a 电场线与轨迹判断方法 1 运动与力两线法 画出 速度线 运动轨迹在初始位置的切线 与 力线 在初始位置电场线的切线方向 从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景 2 三不知时要假设 电荷的正负 场强的方向或等势面电势的高低 电荷运动的方向 是题意中相互制约的三个方面 若已知其中的任一个 可顺次向下分析判定各待求量 若三个都不知 三不知 则要用 假设法 分别讨论各种情况 3 一般为定性分析 有时涉及简单计算 图6 1 11 超链接 利用补偿法和对称性就可以把线性带电体转换成易于求解的点电荷 这样通过转换研究对象 就可以把复杂的问题用简单的方法求解 思路立现 有缺口的带电圆环 点电荷 转换对象 题后悟道 求合场强的两种常用方法 1 对称法 利用带电体电荷分布具有对称性 或带电体产生的电场具有对称性的特点求合场强的方法 2 补偿法 题给条件建立的模型a不是一个完整的标准模型 这时需要给原来的问题补充一些条件 由这些补充条件建立另一个容易求解的模型b 并且模型a与模型b恰好组成一个完整的标准模型 这样求解模型a的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型b的差值问题 第 2 问中 若在距缺口四分之一圆弧处 有同样一个很小的缺口 l 且 l r 其余条件不变 则圆心处的场强大小又为多少 随堂巩固落实 1 2012 宁波八校联考 两个质量均为m的完全相同的金属球a和b 其质量分布均匀 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 所带电荷量的绝对值均为q 那么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 答案 c 2 2013 江西联考 如图6 1 12所示的真空空间中 仅在正方体中的黑点处存在着电荷量大小相等的点电荷 则图中a b两点电场强度和电势均相同的是 图6 1 12 解析 a d项中 a b两点处场强大小相等但方向不同 故a d错 b项中 a b两点处场强大小及方向均不相同 b错 c项中 a b两点处在 q q连线的中垂线上 且关于连线中点对称 故电场强度相同 电势相同 c对 答案 c 3 2012 渭南质检 两个带电荷量分别为q1 q2的质点周围的电场线如图6 1 13所示 由图可知 a 两质点带异号电荷 且q1 q2b 两质点带异号电荷 且q1q2d 两质点带同号电荷 且q1q2 选项a正确 答案 a 图6 1 13 4 2012 北京市朝阳区期末 绝缘细线的一端与一带正电的小球m相连接 另一端固定在天花板上 在小球m下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球n 在下列情况下 小球m能处于静止状态的是 图6 1 14 解析 m受到三个力的作用处于平衡状态 则绝缘细线的拉力与两个球的库仑力的合力必与m的重力大小相等 方向相反 其受力分析图如右图所示 选项b正确 答案 b 5 2012 南京一模 如图6 1 15所示 以o为圆心的圆周上有六个等分点a b c d e f 等量正 负点电荷分别放置在a d两处时 在圆心o处产生的电场强度大小为e 现改变a处点电荷的位置 使o点的电场强度改变 下列叙述正确的是 a 移至c处 o处的电场强度大小不变 方向沿oeb 移至b处 o处的电场强度大小减半 方向沿od 图6 1 15 c 移至e处 o处的电场强度大小减半 方向沿ocd 移至f处 o处的电场强度大小不变 方向沿oc 答案 c 给有能力的学生加餐 1 使两个完全相同的金属小球 均可视为点电荷 分别带上 3q和 5q的电荷后 将它们固定在相距为a的两点 它们之间库仑力的大小为f1 现用绝缘工具使两小球相互接触后 再将它们固定在相距为2a的两点 它们之间库仑力的大小为f2 则f1与f2之比为 a 2 1b 4 1c 16 1d 60 1 答案 d 2 2012 重庆八中检测 在点电荷q产生的电场中有a b两点 相距为d 已知a点的场强大小为e 方向与ab连线成30 角 b点的场强方向与ab连线成120 角 如图1所示 则点电荷q的电性和b点的场强大小为 图1 答案 d 3 一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性良好 内部有两个完全相同的弹性金属小球a和b 带电量分别为 9q和 q 两小球从图2所示位置由静止释放 那么 两小球再次经过图中原静止释放位置时 a球的瞬时加速度为释放时的 图2 答案 a 4 如图3所示 竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘 两个带有同种电荷的小球a b分别处于竖直墙面和水平地面 且处于同一竖直平面内 若用图示方向的水平推力f作用于小球b 则两球