《夺冠之路》福建专用高三物理一轮复习 第6章第1课时 库仑定律 电场强度课件 鲁科

2012高三物理复习课件（导与练福建）第6章第一课时库仑定律电场强度1．掌握库仑定律的内容、公式及适用条件并能解决实际问题．2．理解电场强度是从力的角度来描述电场的物理量．3．知道什么是电场线，掌握几种特殊电场的电场线分布(如：点电荷的电场、匀强电场)，并能用来分析有关问题．1．电荷及电荷守恒定律(1)两种电荷：在自然界中存在两种电荷，即正电荷和负电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，丝绸摩擦过的玻璃棒带正电．(2)电荷的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，任何带电物体都能吸引轻小物体．(3)起电方式：使物体带电的三种方式有摩擦起电、接触起电、感应起电，物体带电的本质是电子的转移．(4)电荷量①概念：电荷的多少叫电荷量．②在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，符号是C；最小的电荷量叫做元电荷，用e表示，e＝1.60×10－19_C.(5)电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在任何转移的过程中，电荷的总量不变，这个规律叫做电荷守恒定律．

完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分．2．库仑定律(1)点电荷：是一一种理想化模模型，只要带带电体的大小小、形状等因因素对它们之之间相互作用用力的影响可可忽略时，带带电体可视为为点电荷，均均匀带电球体体可视为位置置在球心的点点电荷．两带电体的距距离远大于带带电体的尺寸寸，带电体就就可视为点电电荷．(2)库仑定律①内容：真空中两个点电荷之间的相互作作用力的大小小，跟它们的的电荷量的乘乘积成正比，跟它们的距距离的二次方方成反比，作用力的方方向沿着它们们的连线．对于两个带电电金属球间的的相互作用力力的计算，要要考虑金属表表面电荷的重重新分布，只只有均匀带电电球体才可视视为电荷集中中于球心的点点电荷．电场中某点场场强的大小和和方向与该点点放不放电荷荷及所放电荷荷的大小和电电性无关，由由电场本身决决定．4．电场线(1)定义：画在电场中有有方向的曲线线，曲线上每每点的切线方方向表示该点点的电场强度度的方向．(2)电场线的特征征①电场线是人人们为了形象象的描绘电场场而想象出的的一些线，客客观并不存在在．②切线方向表表示该点场强强的方向，也也是正电荷的的受力方向．．③疏密表示该该处电场的强弱，即表示该处处场强的大小小．④从正电荷出发发到负电荷终终止，或从正正电荷出发到到无穷远处终终止，或者从从无穷远处出出发到负电荷荷终止．⑤没有画出电电场线的地方方不一定没有有电场．⑥匀强电场的电场线平行行且距离相等等．⑦顺着电场线线方向，电势越来越低．⑧电场线的方方向是电势降落陡度最大大的方向，电电场线跟等势面垂直．⑨电场线永不不相交也不闭闭合．⑩电场线不是是电荷运动的的轨迹．(对应学生用书书第75页)解析：由等量异种电3．如图所示，，一个带负电电的粒子沿等等量异种电荷荷的中垂线由由A→O→B匀速飞过，不不计重力的影影响，则带电电粒子所受另另一个力的大大小和方向变变化情况应该该是(B)A．先变大后变变小，方向水水平向左B．先变大后变变小，方向水水平向右C．先变小后变变大，方向水水平向左D．先变小后变变大，方向水水平向右应用库仑定律律应注意的几几个问题1．适用条件库仑定律只适适用于真空中中的点电荷，，当带电体间间的距离远大大于它们本身身尺度时，可可把带电体看看做点电荷．．(1)不可由r→0时，得出F→∞的结论，虽然然从数学角度度成立，但从从物理角度分分析，当r→0时，两带电体体就不能视为为点电荷了，，所以该结论论为错误结论论．(2)真空中的带电电体若不是点点电荷，如图图所示，带同种电荷时时，实际距离离会增大，如如图(a)所示，带异种电荷时时，实际距离离会减小，如如图(b)所示示．．2．库仑仑力力的的计计算算方方法法和和方方向向的的判判断断计算算库库仑仑力力的的大大小小与与判判断断库库仑仑力力的的方方向向分分别别进进行行．．即即用用公公式式计计算算库库仑仑力力的的大大小小时时，，不不必必将将电电荷荷Q1、Q2的正正、、负负号号代代入入公公式式中中，，而而只只将将电电荷荷量量的的绝绝对对值值代代入入公公式式中中计计算算出出力力的的大大小小，，力力的的方方向向根根据据同同种种电电荷荷相相斥斥、、异异种种电电荷荷相相吸吸加加以以判判断断即即可可．．3．多个个点点电电荷荷相相互互作作用用的的合合力力计计算算如果果一一个个点点电电荷荷同同时时受受到到另另外外的的两两个个或或更更多多的的点点电电荷荷的的作作用用力力，，可可由由静静电电力力叠叠加加原原理理求求出出合合力力．．【例1】】(10分)如图图所画图图：：如图图，，A、B距离离为为L，并并设设出出C的电电荷荷量量qC和到到A距离离x.答案案：：见规规范范解解答答①要使使三三个个自自由由电电荷荷组组成成的的系系统统处处于于平平衡衡状状态态，，每每个个电电荷荷受受到到的的两两个个库库仑仑力力必必须须大大小小相相等等、、方方向向相相反反．．针对对训训练练11：如图图所所示示，，AC、BD为圆圆的的两两条条互互相相垂垂直直的的直直径径，，圆圆心心为为O，将将等等电电荷荷量量的的正正、、负负点点电电A．A点B．B点C．C点D．D点解析：由电场力的叠加原理和对称性可知，＋q、－q在O点处正电荷所受的合电场力方向应沿OD方向，要使O点处正电荷所受的合电场力为零，放置的电荷＋Q对O点的正电荷电场力方向应与＋q、－q使O点处正电荷所受的合电场力方向相反，所以D正确．答案：D.2．特殊殊方方法法(1)补偿偿法法：：求求解解电电场场强强度度，，常常用用的的方方法法(2)极值法：物理学中的极值问题可分为物理型和数学型两类．物理型主要依据物理概念、定理、定律求解．数学型则是根据物理规律列出方程后，依据数学中求极值的知识求解．(3)微元法法：微微元法法就是是将研研究对对象分分割成成许多多微小小的单单位，，或从从研究究对象象上选选取某某一“微元”加以分分析，，从而而可以以化曲曲为直直，使使变量量、难难以确确定的的量转转化为为常量量、容容易确确定的的量．．(4)等效替替代法法：等等效替替代法法是指指在效效果一一致的的前提提下，，从A事实出出发，，用另另外的的B事实来来代替替，必必要时时再由由B到C……直至实实现所所给问问题的的条件件，从从而建建立与与之相相对应应的联联系，，得以以用有有关规规律解解之．．如以以模型型替代代实物物，以以合力力(合运动动)替代两两个分分力(分运动动)．(5)对称法法：对对称法法是利利用带带电体体(如球体体、薄薄板等等)产生的的电场场具有有对称称性的的特点点来求求电场场强度度的方方法．．【例2】(2010年福建建理综综)物理学学中有有些问问题的的结论论不一一定必必须通通过计计算才才能验验证，，有时时只需需通过过一定定的分分析就就可以以判断断结论论是否否正确确．如如图所所示为为两个个彼此此平行行且共共轴的的半径径分别别为R1和R2的圆环环，两两圆环环上的的电荷荷量均均为q(q>0)，而电电荷均均匀分分布．．两圆圆环的的圆心心O1和O2相距为为2a，连线线的中中点为为O，轴线线上的的A点在O点右侧侧与O点相距距为r(r<a)．试分分析判判断下下列关关于A点处电电场强强度大大小E的表达达式(式中k为静电电力常常量)正确的的是()答案：：D.针对训训练21：如图所所示为为一个个内、、外半半径圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为σ.取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴．设轴上任意点P到O点的距离为x，P点电场强度的大小为E.下面给出E的四个表达式(式中k为静电力常量)，其中只有一个是合理的．你可能不会求解此处的场强E，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断．根据你的判断，E的合理表达式应为(

)答案：：B.等量异种电电荷和等量量同种电荷荷电场强度度分布规律律比较等量异种点电荷等量同种(正)点电荷电场线分布图如图(1)如图(2)连线中点O处的场强最小，指向负电荷为零连线上的场强大小沿连线先变小再变大沿连线先变小再变大由O点沿中垂线向外场强的大小O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小关于O点的对称点A与A′、B与B′的场强特点等大同向等大反向【例3】如图所示，，M、N为两个等量量同种正电电荷Q，在其连线线的中垂线线上任意一一点P自由释放一一个负点电电荷q，不计重力力影响，下下列关于点点电荷P的运动说法法中正确的的是()A．从P→O的过程中，，加速度越越来越大，，速度也越越来越大B．从P→O的过程中，，加速度越越来越小，，速度越来来越大C．点电荷运运动到O点时加速度度为零，速速度达到最最大值D．点电荷越越过O点后，速度度越来越小小，加速度度越来越大大，直到速速度为零思路点拨：：解析：由两个等量量正电荷所所形成的电电场的电场场线分布情情况可知点点电荷q从P→O的过程中，，电场力可可能是先变变大后变小小，加速度度随之先变变大后变小小；也可能能电场力一一直变小，，加速度一一直变小，，关键是P点位置的不不确定性，，故AB项都错．由由于加速度度方向是沿沿PO直线指向O点，所以从从P→O答案：C.针对训练练31：(2011年福州模模拟)如图所示示，一电电子沿等等量异种种电荷的的中垂线线由A—O——B匀速飞过过，电子子重力不不计，则则电子所所受另一一个力的的大小和和方向变变化情况况是()A．先变大大后变小小，方向向水平向向左B．先变大大后变小小，方向向水平向向右C．先变小小后变大大，方向向水平向向左D．先变小小后变大大，方向向水平向向右解析：由等量异异种电荷荷电场线线分布可可知，从从A到O，电场线线由疏到到密；从从O到B，电场线线由密到到疏，所所以从A—O——B，电场强强度应由由小变大大，再由由大变小小，而电电场强度度方向沿沿电场切切线方向向，为水水平向右右．由于于电子处处于平衡衡状态，，所受合合外力必必为零，，故另一一个力应应与电子子所受电电场力大大小相等等方向相相反．电电子受的的电场力力与场强强方向相相反，即即水平向向左，电电子从A—O——B过程中，，电场力力由小变变大，再再由大变变小，故故另一个个力方向向应水平平向右，，其大小小应先变变大后变变小，所所以选项项B正确．答案：B.考点：库库仑力与与其他力力学知识识的综合合【例题】(能力题)三个电荷荷量均为为Q((1)在三角形的中心O点应放置什么性质的电荷，才能使三个带电小球都处于静止状态？其电荷量是多少？(2)若中心电荷电荷量在第(1)问基础上加倍，三个带电小球将加速运动，求其加速度的大小．(3)若中心电荷电荷量在第(1)问基础上加倍后，仍保持三个小球相对距离不变，可让它们绕中心电荷同时旋转，求它们旋转的线速度．解析：依题意，，每个点点电荷在在O点产生的的场强为为E1/2，则当N点处的点点电荷移移至P点时，O点场强如如图所示示，合场场强大小小为E2＝E1/2，则E1∶E2＝2∶1，B正确．考查点电电荷的场场强及电电场的叠叠加，难难度中等等．【测控导航航】考点题号1.库仑力的计算1、62.电场强度的理解及计算3、43.电场线的认识及应用2、5、84.电场中的力学综合7、9、101.(2011年北京东东城模拟拟)使两个完完全相同同的金属属小球(均可视为为点电荷荷)分别带上上－3Q和＋5Q的电荷后后，将它它们固定定在相距距为a的两点，，它们之之间库仑仑力的大大小为F1.现用绝缘缘工具使使两小球球相互接接触后，，再将它它们固定定在相距距为2a的两点，，它们之之间库仑仑力的大大小为F2.则F1与F2之比为(D)A．2∶1B．4∶1C．16∶1D．60∶1解析：两个完全全相同的的金属小小球相互互接触后后，带电电荷量均均为＋Q，距离变变为原来来的两倍倍，根据据库仑定定律可知知选项D正确．2．如图所示示，AB是某个点点电荷的的一根电电场线，，在电场场线上O点由静止止释放一一个负电电荷，它它仅在电电场力作作用下沿沿电场线线向B运动，下下列判断断正确的的是(B)A．电场线线由B指向A，该电荷荷做加速速运动，，加速度度越来越越小B．电场线线由B指向A，该电荷荷做加速速运动，，其加速速度大小小变化由题题设条件件不能确确定C．电场线线由A指向B，电荷做做匀加速速运动D．电场线线由B指向A，电荷做做加速运运动，加加速度越越来越大大解析：电场线的的切线方方向是正正电荷在在该处的的受力方方向，和和负电荷荷受电场场力的方方向相反反，所以以电场线线由B指向A，只给出出一条电电场线不不能判断断各点电电场的强强弱(因为不能能确定电电场线的的疏密)，也就不能判判断电场力大大小及加速度度的变化，所所以只有B正确．解析：电场中某点的的场强由形成成电场的场源源电荷决定，，与是否放置置试探电荷无无关，故选项项D正确．5．一负电荷从电电场中A点由静止释放放，只受电场场力作用，沿沿电场线运动动到B点，它运动的的vt图象如图(甲)所示，则A、B两点所在区域域的电场线分分布情况可能能是图(乙)中的(C)解析：由vt图可知负电荷荷在电场中做做加速度越来来越大的加速速运动，故电电场线应由BA且A到B场强变大，电场线变密，选项C正确．7．(2010年全国卷Ⅱ)在雷雨云下沿沿竖直方向的的电场强度约约为104V/m.已知一半径为为1mm的雨滴在此电电场中不会下下落，取重力力加速度大小小为10m/s2，水的密度为为103kg/m3.这雨滴携带的