优化2016届高三物理专版一轮复习配套课件检测第六章静电场

选修3-1第六章第一节 库仑定律 电场强度电场线-4-—二三四五一、电荷 电荷守恒定律两种电荷:毛皮摩擦过的橡胶棒带

负

电,丝绸摩擦过的玻璃棒带正

电。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,带电的物体能吸引轻小物体。元电荷:迄今为止,科学实验发现的最小的电荷量,质子、正负电子电荷量与它相同,用e

表示,e=1.60×10-19

C。任何带电体所带的电荷量都是这个数值的整数倍。物体带电方式:使物体带电的方式有

接触带电

、

摩擦起电、感应起电。物体带电的实质是物质得到或失去了电子

。电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,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,电荷的总量

保持不变。两个完全相同的金属球相接触,若两球带同种电荷则总的电荷量平均分配;若两球带异种电荷,则其电荷量先中和后

平分。近代物理研究发现,在一定条件下,电荷可以产生和湮灭。因此,电荷守恒定律也常表述为一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变的。-5-—二三四五9

2

2二、点电荷 库仑定律点电荷:点电荷是理想化模型,在带电体的尺寸比它到其他带电体的距离

小得多

,带电体的形状和电荷的分布对要研究的问题已经无关紧要时,带电体可以视为点电荷;带电体能否看成点电荷具有相对性,点电荷与力学中的

质点

类似。库仑定律:(1)内容:真空中的两个静止点电荷之间力的大小跟它们的 电荷量的乘积

成正比,跟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 。F=k𝑞1

𝑞2(2)表达式:

𝑟2

(静电力常量

k=9.0×10 N·m

/C

)。(3)适用条件:真空中的点电荷

。-6-—二三四五三、电场电场是电荷周围存在的一种特殊

物质

。电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用

,电荷间的作用是通过

电场

实现的。四、电场强度定义式决定式关系式表达式E=FqE=kQr2E=Ud适用条件一切电场真空中的点电荷匀强电场决定因素由电场本身决定,与q

无关由场源电荷Q

和场源电荷到该点的距离r

共同决定由电场本身决定相同点矢量,1

N/C=1

V/m-7-—

二

三

四

五𝐹定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F

与它的电荷量q

的比值叫作该点的电场强度。定义式:E=

𝑞

,单位:N/C

或

V/m。矢量性:规定

正电荷

在电场中某点所受静电力的方向即为该点的电场强度的方向。电场强度的三个表达式-8-—二三四五五、电场线电场线是为了形象地描述电场而假想的线,并非实际存在的线,但可用实验进行模拟。静电场中电场线始于正电荷或无穷远,止于无穷远或负电荷,它不封闭,也不中断。电场线的

疏密反映电场强度的大小(疏弱密强)。电场线上每点的

切线

方向就是该点电场强度的方向。电场线

不

是电荷在电场中的运动轨迹。任意两条电场线都不会相交。-9-—二三四五-10-考点一考点二考点三考点一库仑定律的理解和应用库仑定律适用于真空中的点电荷。点电荷是一种理想化模型,当带电体自身的大小对所研究问题的影响可以忽略时,带电体可以视为点电荷,否则库仑定律不适用。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电场强度为零,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。-11-考点一考点二考点三关闭答案解析关闭AC-12-考点一考点二考点三①提示:细线上拉力为0

时,小球A

受重力、库仑力、斜面的支持力,由于小球A处于静止状态,所以三个力的合力为0;②提示:斜面对小球A

的支持力不能为零,若斜面对小球A

的支持力为零,则小球

A

不能处于静止状态。-13-考点一考点二考点三-14-考点一考点二考点三2.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”处理。𝑟2(2)对研究对象进行受力分析,多了一个电场力ቀ𝐹=𝑘𝑞1𝑞2ቁ。(3)列平衡方程(F

合=0

或Fx=0,Fy=0)求解。-15-考点一

考点二

考点三考点二电场强度的理解和应用1.中学阶段求电场强度一般有下列三种方法(1)E=𝐹是电场强度的定义式,适用于任何电场,电场中某点的电场强度𝑞是确定值,其大小和方向与是否放置试探电荷无关,试探电荷q

充当“测量工具”的作用。(2)E=k

𝑄

是真空中点电荷所形成电场的电场强度计算式,E

由场源电荷𝑟2Q

和某点到场源电荷的距离r

决定。(3)E=𝑈𝑑是电场强度与电势差的关系式,只适用于匀强电场,注意式中的d

为两点间的距离在电场强度方向的投影。2.电场的叠加叠加原理: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强度的矢量和。计算法则:平行四边形定则。-16-考点一考点二考点三关闭(1)根据库仑定律,A、B

两点电荷间的库仑力大小为F=k𝑞2①𝑙2代入数据得F=9.0×10-3

N。②(2)A、B

点电荷在C

点产生的电场强度大小相等,均为E1=k

𝑞

③𝑙2A、B

两点电荷形成的电场在C

点的合电场强度大小为E=2E1cos

30°④由③④式并代入数据得3E=7.8×10

N/C⑤电场强度E

的方向沿y

轴正方向。答案解析关闭(1)9.0×10-3

N (2)7.8×103

N/C

方向沿y

轴正方向-17-考点一考点二考点三①提示:通过库仑定律计算两电荷间库仑力。②提示:由于存在A、B

两处场源电荷,根据电场叠加规律可知C

点电场强度等于A、B

两处场源电荷分别单独在C

点产生的电场强度的矢量和,然后根据平行四边形定则结合几何规律即可确定C

点电场强度大小和方向。-18-考点一考点二考点三-19-考点一考点二考点三2.对电场力的进一步理解电荷处在电场中一定受到电场力的作用。电场力的大小由E

与q

共同决定(F=Eq)。正电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相同,负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相反。-20-考点一

考点二

考点三考点三电场线的理解和应用电场线的对称性两等量同种点电荷连线及中垂线上关于O点对称的点的电场强度等大反向。两等量异种点电荷连线及中垂线上关于O

点对称的点的电场强度等大同向。电场线的疏密反映电场强度的强弱,可从电场线的分布情况判断电场强度的强弱。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。电场线为直线;电荷初速度为零,或速度方向与电场线平行;电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行。-21-考点一考点二考点三选项B

错误而D

正确。答案解析关闭做曲线运动的物体,速度的方向沿该点的切线方向,而物体做曲线运动的条件是合外力与速度不共线,选项A

错误;负电荷受力的方向与该点电场强度方向相反,并且轨迹曲线应向力的方向弯曲,选项C

错误;质点从a

到c

减速,故电场力的方向与速度方向的夹角为钝角,关闭D-22-考点一考点二考点三①提示:质点经过b

点时速度方向沿轨迹切线方向。②提示:根据质点速率递减可以确定电场力与即时速度方向夹角为钝角,注意负电荷受电场力方向与电场强度方向刚好相反。-23-考点一考点二考点三-24-求合电场强度问题的特殊方法1.问题概述问题特点:在近年高考试题中经常出现非点电荷电场的分析和计算问题,所以不能直接应用库仑定律和电场强度的定义式计算电场强度。规律分析:针对上述问题特点,我们需要从一些特殊的角度或方法来计算其合电场强度,这些方法的指导思想有一个共同特点——转化的思想。所以只要灵活应用转化思想,就能顺利求解此类合电场强度问题。-25-2.解题思路对称法:利用带电体电荷分布的对称性,或带电体产生的电场的对称性的特点求合电场强度的方法。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。极限法:极限法是把某个物理量推向极端,从而做出科学的推理分析给出判断或导出一般结论。极限思维法在进行某些物理过程分析时,具有独特作用,使问题化难为易,化繁为简,收到事半功倍的效果。微元法:微元法就是将研究对象分割成许多微小的单元,或从研究对象上选取某一“微元”加以分析,从而化曲为直,将变量、难以确定的量转化为常量、容易求得的量。-26-关闭圆盘上均匀分布着电荷量为Q

的电荷,根据对称性,圆盘上的电荷在d

点产生的电场强度

Ed

与b

点产生的电场强度Eb

大小相等、方向相反。b

点电场强度为0,说明a

处的电荷在

b

点产生的电场强度与圆盘上的电荷在b

点产生的电场强度等大反向,即二者产生的电场𝑘𝑞𝑅强度的大小均为

E=

2。在

a

点的电荷为正电荷,a

点的电荷在

b

点产生的电场,方向向右,圆盘上的电荷在b

点产生的电场,方向向左。圆盘上的电荷在d

点产生的电场强度大小为𝑘𝑞

=

𝑘𝑞

故𝑘𝑞

方向向右

处的电荷在

点产生的电场强度大小为

点的电场Ed=

,

,a

d

Ead=

,

d𝑅2

(3𝑅)2

9𝑅210𝑘𝑞强度大小

Ed

合=Ead+Ed=

。故选项

B

正确。9𝑅2答案解析关闭B-27-1

2

3答案解析关闭由于带电粒子只受电场力的作用,而且运动过程中电势能逐渐减小,可判断电场力做正功,即电场力与粒子速度方向夹角为锐角,且两者在轨迹两侧,综上所述,可判断只有选项D

正确。关闭D-28-1

2

3关闭根据题意分析可知,小球a、b

在小球c

所在位置产生的电场的场强与匀强电场的电场强𝑙2ඥ3𝑘𝑞度等大反向,即