高考核动力高考物理一轮复习 6.1电场力的性质课件.ppt

第1单元电场力的性质 填一填 1 物质的电结构 1 原子是由带的原子核和带的电子构成 原子核的正电荷数与电子的负电荷数相等 2 金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动 这种电子叫做 2 电荷及电荷守恒定律 1 元电荷 最小的电荷量 其值为e 1 60 10 19c 其他带电体的电荷量皆为元电荷的 2 电荷守恒定律 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 起电方式 感应起电 带电实质 物体带电的实质是 1 定义 放入电场中某点的电荷受到的电场力f与它的电量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 k 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 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 曲线的疏密表示电场的强弱 2 练一练 1 下列关于元电荷的说法中正确的是 a 元电荷实质上是指电子和质子本身b 所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍c 元电荷的值通常取e 1 60 10 19cd 电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根通过实验测得的 解析 元电荷只是一个电荷量单位 没有正 负 不是物体 电子 质子是实实在在的粒子 不是元电荷 其带电荷量为一个元电荷 a错误 实验得出 所有带电体的电荷量或者等于e 或者是e的整数倍 这就是说 电荷量是不能连续变化的物理量 b正确 电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的 d正确 答案 bcd 解析 电场中某点场强的大小由电场本身决定 与试探电荷的受力情况及电荷性质无关 故a d错误 c正确 而电场强度的方向与正电荷所受电场力方向相同 与负电荷所受电场力方向相反 b错误 答案 c 答案 c 4 如图所示为电场中的一条电场线 在该电场线上有a b两点 用ea eb分别表示两点电场强度的大小 则 a a b两点的场强方向相同b 因为电场线由a指向b 所以ea ebc 因为电场线是直线 所以ea ebd 不知道a b附近电场线的分布情况 ea eb的大小不能确定 解析 电场线上某点的切线方向表示该点电场强度的方向 本题中的电场线是直线 因此a b两点的电场强度方向相同 电场线的疏密表示电场强度的大小 一条电场线不能确定a b两点的电场强度的大小关系 答案 ad 考点一库仑力作用下的平衡问题 考点梳理 1 静电场中带电体平衡问题的解题思路 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 确定研究对象 1 该匀强电场的场强多大 其方向如何 2 给a处的质点一个指向c点的初速度 该质点到达b点时所受的电场力多大 3 若初速度大小为v0 质点到达c点时的加速度多大 课堂笔记 1 对a处的质点受力分析如图 两个大小相同的小球带有同种电荷 质量分别为m1和m2 带电荷量分别是q1和q2 用绝缘线悬挂后 因静电力而使两悬线张开 分别与中垂线方向成 1角和 2角 且两球处于同一水平线上 如图所示 若 1 2 则下述结论正确的是 答案 c 考点二电场强度的理解与计算 考点梳理 1 电场强度三个表达式的比较 2 电场强度的计算方法除用以上三个表达式计算外 还可以借助下列三种方法求解 1 电场叠加合成的方法 2 平衡条件求解法 3 对称法 典例应用 答案 d 总结提升 分析电场叠加问题的一般步骤电场强度是矢量 叠加时应遵从平行四边形定则 分析电场的叠加问题的一般步骤是 1 确定分析计算的空间位置 2 分析该处有几个电场 先计算出各个电场在该点的电场强度的大小和方向 3 依次利用平行四边形定则求出矢量和 2013 全国新课标卷 15 如图 一半径为r的圆盘上均匀分布着电荷量为q的电荷 在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a b d三个点 a和b b和c c和d间的距离均为r 在a点处有一电荷量为q q 0 的固定点电荷 已知b点处的场强为零 则d点处场强的大小为 k为静电力常量 答案 b 考点三对电场线的理解及应用 考点梳理 1 两种等量点电荷的电场 2 电场线的应用 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 典例应用 如图所示为平面直角坐标系xoy 在x轴上关于原点o对称的两点固定放置等量异种点电荷 q和 q y轴上有一点p pn是一条平行于x轴的直线 下列判断正确的是 a 在n点放一点电荷可能使p点电场强度为零b 在p点放一点电荷可能使n点电场强度为零c 若将一试探电荷 q从p点移至n点 电势能增大d 若将一试探电荷 q从p点移至n点 电势能减小 课堂笔记 等量异种点电荷电场分布如图 p点电场强度沿x轴正向 在n点放一负电荷可以使p点合场强为零 由p到n移动试探电荷 q 电势能增加 答案为a c 答案 ac 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点放一个静止的负电荷 重力不计 下列说法正确的是 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 速度一直变大 解析 因为p点与中垂线上电场强度最大点的位置不确定 因此 点电荷从p o的过程中 电场力可能是先变大后变小 加速度随之先变大后变小 也可能电场力一直变小 加速度一直变小 关键是p点位置的不确定性 不过 在到达o点之前 电场力一直表现为引力 速度一定是一直变大的 在o点时加速度为零 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 综上所述 本题正确选项是a b 答案 ab 考点四电场线及带电粒子的运动轨迹的综合问题 考点梳理 1 电场线与带电粒子在电场中的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 电荷的初速度为零 或速度方向与电场线平行 3 电荷仅受静电力或所受合力的方向与电场线平行 2 电场线与轨迹关系的判断方法 1 粒子所受合力的方向指向轨迹的凹侧 由此判断电场的方向或粒子的电性 2 根据电场线和带电粒子的运动轨迹 分析推断带电粒子的性质 受力 能量变化等 3 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 4 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 典例应用 某静电场中的电场线方向不确定 分布如图所示 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 a 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 解题指导 课堂笔记 带电粒子所受静电力沿电场线的切线方向或其反方向 且指向曲线弯曲的内侧 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 电场线是弯曲的 则一定不是孤立点电荷的电场 所以选项b错 n点处电场线密 则场强大 粒子受到的静电力大 产生的加速度也大 所以选项c正确 因静电力大致向上 粒子由m运动到n时 静电力做正功 粒子动能增加 速度增加 所以选项d错误 答案 c 如图所示 实线为不知方向的三条电场线 从电场中m点以相同速度垂直于电场线方向飞出a b两个带电粒子 仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示 则 a a一定带正电 b一定带负电b a的速度将减小 b的速度将增加c a的加速度将减小 b的加速度将增加d 两个粒子的动能 一个增加一个减小 解析 设电场线为正点电荷的电场线 则由轨迹可判定a带正电 b带负电 若电场线为负点电荷的电场线 则a带负电 b带正电 a错 由粒子的偏转轨迹可知电场力对a b均做正功 动能增加 b d错 但由电场线的疏密可判定 a受电场力逐渐减小 加速度减小 b正好相反 故选项c正确 答案 c 三电荷平衡模型1 模型构建对由三个自由电荷组成的系统 且它们仅靠彼此间的静电力作用而处于平衡状态 该系统即为三电荷平衡模型 2 模型条件 1 三个点电荷共线 2 三个点电荷彼此间仅靠电场力作用达到平衡 不受其他外力 或受其他的力但其他力的合力为零 3 任意一个点电荷受到其他两个点电荷的电场力大小相等 方向相反 为一对平衡力 3 模型特点 1 三点共线 三个点电荷分布在同一直线上 2 两同夹异 正负电荷相互间隔 3 两大夹小 中间电荷的电荷量最小 4 近小远大 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 如图所示 在一条直线上有两个相距0 4m的点电荷a b a带电荷量为 q b带电荷量为 9q 现引入第三个点电荷c 恰好使三个点电荷处于平衡状态 问 c应带什么性质的电荷 应放于何处 所带电荷量为多少 解析 根据平衡条件判断 c应带负电 放在a的左边且和a b在一条直线上 设c带电荷量为q 与a点相距为x 如图所示 总结提升 本类题目易误认为只要三个点电荷达到平衡就以为是 三电荷平衡模型 而没有分析是否满足模型成立的条件 如虽然三个点电荷已达到平衡 但若其中某个点电荷受到了外力作用 仍不是 三电荷平衡模型 如图所示 光滑绝缘水平面上有三个带电小球a b c 均可视为点电荷 三球沿一条直线摆放 仅在它们之间的静电力作用下处于静止状态 则以下判断正确的是 a a对b的静电力一定是引力b a对b的静电力可能是斥力c a的电荷量可能比b的少d a的电荷量一定比b的多 解析 若三个点电荷均处于平衡状态 三个点电荷必须满足 三点共线 两同夹异 两大夹小 所以选项a d正确 答案 ad 两个可自由移动的点电荷分别放在a b两处 如图所示 a处电荷带正电荷量q1 b处电荷带负电荷量q2 且q2 4q1 另取一个可以自由移动的点电荷q3 放在ab直线上 欲使整个系统处于平衡状态 则 a q3为负电荷 且放于a左方b q3为负电荷 且放于b右方c q3为正电荷 且放于a b之间d q3为正电荷 且放于b右方 解析 因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用 且已知q1和q2是异种电荷 对q3的作用力一为引力 一为斥力 所以q3要平衡就不能放在a b之间 根据库仑定律知 由于b处的电荷q2电荷量较大 q3应放在离q2较远而离q1较近的地方才有可能处于平衡 故应放在q1的左侧 要使q1和q2也处于平衡状态 q3必须带负电 故应选a 答案 a 模拟题组 1 2015 山东济南重点中学联考 如图所示 一个均匀的带电圆环 带电荷量为 q 半径为r 放在绝缘水平桌面上 圆心为o点 过o点作一竖直线 在此线上取一点a 使a到o点的距离为r 在a点放一检验电荷 q 则 q在a点所受的电场力为 答案 b 2 2015 北京市西城区高三期末 如图所示 电场中一正离子只受电场力作用从a点运动到b点 离子在a点的速度大小为v0 速度方向与电场方向相同 能定性反映该离子从a点到b点运动情况的速度 时间 v t 图象是 解析 由电场线的疏密分布可知 正离子从a点沿电场线向b点运动的过程中 由于电场力对离子做正功 离子速度逐渐增大 同时其所受的电场力越来越小 根据牛顿第二定律可知 离子的加速度a将会越来越小 因此其速度 时间 v t 图象的斜率会越来越小 故选项d正确 答案 d 高考题组 3 2014 浙江理综 19 如图所示 水平地面上固定一个光滑绝缘斜面 斜面与水平面的夹角为 一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端 另一端系有一个带电小球a 细线与斜面平行 小球a的质量为m 电量为q 小球a的右侧固定放置带等量同种电荷的小球b 两球心的高度相同 间距为d 静电力常量为k 重力加速度为g 两带电小球可视为点电荷 小球a静止在斜面上 则 答案 ac 4 2014 广东理综 20 如图所示 光滑绝缘的水平桌面上 固定着一个带电荷量为 q的小球p 带电荷量分别为 q和 2q的小球m和n 由绝缘细杆相连 静止在桌面上 p与m相距l p m和n视为点电荷 下列说法正确的是 a m与n的距离大于lb p