物理一轮复习、《电场力的性质》

第1课时 库仑定律 电场强度 目标定位1 理解电荷守恒定律的内容 理解库仑定律的含义及其公式表达 会用库仑定律的公式进行有关计算 2 理解电场强度的定义 会用场强的三个公式进行有关计算 会利用平行四边形定则计算电场力和电场强度叠加 3 知道电场线的特点 掌握几种常见电场的电场线分布 知识点1 元电荷2 点电荷3 试探电荷4 库仑定律5 电荷守恒定律6 电荷分配原则7 电场强度8 电场线 1 元电荷 最小的电荷量称为元电荷 用e表示 e 1 60 10 19C 所有带电体的电荷量都是e的整数倍 2 点电荷 形状和大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可忽略的带电体称为点电荷 3 场源电荷 电场是电荷产生的 我们把产生电场的电荷叫做场源电荷 4 试探电荷 检验电荷 研究电场的基本方法之一是放入一带电荷量很小的点电荷 分析其受力情况和能量情况 这样的电荷称为试探电荷或检验电荷 5 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正比 与它们的距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 2 公式 F Kq1q2 r2 式子中的k叫做静电力常量 其数值为9 0 109N m2 C2 3 适用条件 真空 点电荷 注意 当r 0时 带电体不能看做点电荷 库仑定律不再适用 不能认为F 静电力遵循牛顿第三定律和力的平行四边形定则 6 电荷守恒定律 1 电荷守恒定律的另一种表述 一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的代数和保持不变 2 意义 电荷守恒定律是自然界的普遍规律 既适用于宏观系统 也适用于微观系统 3 电荷量的实质 物体得到或失去电子便带上了电荷 得到电子带负电 失去电子带正电 讨论物体带何种电性 是指物体的净电荷是正还是负 也就是说物体所具有的总电荷中是正电荷多于负电荷 还是负电荷多于正电荷 净电荷的多少叫做电荷量 7 电荷分配原则两个外形完全相同的导体球相互接触后电荷量分配情况为 1 若带电导体球与不带电导体球接触 则电荷量平分 2 若两个带电导体球为同种电荷 则总电荷量平分 3 若两个带电导体球为异种电荷 则先中和再平分 例 绝缘细线上端固定 下端悬挂一个轻质小球a a的表面镀有铝膜 在a的附近有一绝缘金属小球b 开始时 a b都不带电 如图所示 现使a b两小球分别带上不等量正负电荷 则 A b将吸引a 吸引后不放开B b先吸引a 接触后又把a排斥开C a b之间不发生相互作用D b立即把a排斥开 B 三种起点方式 摩擦起电 感应起电 接触带电 电场是电荷发生相互作用的媒介物质 它存在于电荷的周围电场的基本性质 对放入其中的电荷有力的作用 这种力叫做电场力 8 电场强度 1 定义 放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值 叫做该点的电场强度 简称为场强 2 定义式 E F q 3 场强的单位符号 N C 4 意义 电场强度E是描述电场力性质的物理量 5 电场强度是矢量 规定电场中某点的场强方向跟放在该点的正电荷所受的静电力方向相同 显然 负电荷在电场中某点所受的静电力方向与该点的场强方向相反 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 6 匀强电场 在电场的某一区域 如果场强的大小和方向都相同 这个区域的电场叫做匀强电场 7 场强三个表达式的比较 例 如图所示 分别在A B两点放置点电荷Q1 2 10 14C和Q2 2 10 14C 在AB的垂直平分线上有一点C 且AB AC BC 6 10 2m 试求 1 C点的场强 2 如果有一个电子静止在C点 它所受的库仑力的大小和方向如何 9 电场线 1 电场线是画在电场中的一些有方向的曲线 曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向 曲线的疏密表示电场的强弱 2 电场线并不是实际存在的线 它只是为了形象地描述电场而引入的一种假想的曲线 电场线的特点 1 在静电场中 电场线起始于正电荷 或无限远 终止于无限远 或负电荷 不形成闭合曲线 2 任意两条电场线不相交 3 电场线越密的地方 场强越大 电场线越稀的地方 场强越小 常见电场的电场线分布 1 孤立点电荷电场的电场线比较 2 等量点电荷的电场线比较 3 匀强电场的电场线 电场线的相关问题 1 根据给出的电场线 分析推断电势和场强的变化情况 2 根据给定一簇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 根据给定电势的分布情况 求作电场线 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系根据电场线的定义 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的合力的方向与电场线平行 例 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点的速度小于它在N点的速度 CD 总结 1 确定受力大小2 确定加速度大小3 确定合力方向4 确定动能大小 题型归类考点一 电场的叠加 例1 如图所示 一半径为R的绝缘球壳上均匀带有 Q的电荷 另一电荷量为 q的电荷放在球心O上 由于对称性 点电荷受力为零 现在球壳上挖去半径为r r R 的一个小圆孔 则此时置于球心的点电荷所受的力的大小为 已知静电力常量为k 方向 KQqr2 4R4 指向小孔 补偿法 对称法 例 图甲中 MN为很大的薄金属板 可理解为无限大 金属板原来不带电 在金属板的右侧 距金属板距离为d的位置上放入一个带正电 电荷量为q的点电荷 由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布 P是点电荷右侧 与点电荷之间的距离也为d的一个点 几位同学想求出P点的电场强度大小 但发现问题很难 这几位同学经过仔细研究 从图乙所示的电场得到了一些启示 经过查阅资料他们知道 图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的 图乙中两异号点电荷电荷量的大小均为q 它们之间的距离为2d 虚线是两点电荷连线的中垂线 由此他们分别求出了P点的电场强度大小 一共有以下四个不同的答案 答案中k为静电力常量 其中正确的是 A B C D A 考点二 电场线的理解及应用 例2 综合题 2010年山东模拟 如图所示 M N为两个等量同种正电荷Q 在其连线的中垂线上任意一点P自由释放一个带负电的点电荷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 速度越来越大C 点电荷q运动到O点时加速度为零 速度达到最大值D 点电荷q越过O点后 速度越来越小 加速度越来越大 直到速度为零 c 考点三 带电体在电场中的平衡问题 例3 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 Q B带电荷量 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 问 C应带什么性质的电荷 应放于何处 所带电荷量为多少 考点四 电场中的非平衡问题 例 已知两带电量均为 Q的小球相距为L要使它们保持相对静止 需引入第三