高考物理一轮总复习 专题六 第1讲 库仑定律 电场强度课件 新人教版.ppt

1、专题六电场,第1讲库仑定律电场强度,一、电荷,电荷守恒定律,1.点电荷：当带电体的大小、形状对所研究问题的影响可 忽略不计时，就可以把带电体看做带电的点，叫_.,(类似于力学中的质点),点电荷,整数倍,2.元电荷：电子所带的电荷量.质子、正电子的电荷量与它 相同，用e表示，e1.601019 C，任何带电体的电荷量都是 元电荷的_.,3.电荷守恒定律,代数和,平均分配,中和,(1)内容：电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个 物体转移到另一物体，或者从物体的一个部分转移到另一个部 分，在转移过程中，电荷的_不变. (2)使物体带电的方式有：摩擦起电、感应起电和接触起电. (3)完全相同的带

2、电金属球相接触时电荷的分配规律：同种 电荷总量_；异种电荷先_再平均分配.,二、库仑定律,电荷量的乘积,距离的平方,1.内容：在真空中两个点电荷之间的相互作用力，跟它们 的_成正比，跟它们间的_成反比，,作用力的方向在它们的连线上.,点电荷,2.表达式：Fk_，式中k9.0109 Nm2/C2，叫静 电力常量. 3.适用条件：真空中的_.,【基础检测】,1.(2015 年湖南怀化调研)如图 6-1-1 所示，A、B 两小球带 等量同种电荷，A 固定在竖直放置的 L10 cm 长的绝缘支柱上， B 受 A 的斥力作用静止于光滑的绝缘斜面上与 A 等高处，斜面,图 6-1-1,(1)B 球对斜面的

3、压力大小.,解：(1)令斜面对B球的支持力为FN，B球带的电荷量为Q，,A、B 相距 r.,对B 球受力分析如图D29 所示.,图D29,(2)B球带的电荷量大小(g取10 m/s2，静电力常量k9.0 109 Nm2/C2，计算结果保留两位有效数字).,三、电场和电场强度 1.电场：电荷周围存在的一种特殊物质.电场对放入其中的 电荷有_.静止电荷产生的电场称为_.,2.电场强度,力的作用,静电场,(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 与它的电 荷量的比值.,(2)公式：_.,(3)矢量性：电场强度是矢量，方向与_在该点受 到的电场力的方向相同. (4)电场中某点的电场强度由电场_

4、决定，与检验电,荷无关.,本身,(5)真空中点电荷电场强度的决定式：_，其中 Q 是 形成电场的场源电荷. (6)电场的叠加：某点的场强等于各个电荷单独存在时在该 点产生的场强的矢量和.,正电荷,3.电场线,切线方向,疏密,(1)电场线：在电场中画出的一系列曲线，曲线上每一点的 _都跟该点的场强方向一致，曲线的_表示 电场的强弱.电场线不是实际存在的线，而是为了描述电场而假 想的线. (2)几种典型的电场线：,【基础检测】 2.(2013 年新课标卷)如图 6-1-2 所示，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

5、 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(q0)的固定点电荷.已知 b 点处 的电场强度为零，则 d 点处电场强度的大小为(k 为静电力常量),(,),图 6-1-2,答案：B,考点1,对库仑定律的理解和应用,重点归纳 应用库仑定律的四条提醒 (1)在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电 荷，均代入电量的绝对值计算库仑力的大小. (2)作用力的方向判断根据：同性相斥，异性相吸，作用力 的方向沿两电荷连线方向.,(3)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大 小相等、方向相反.,【考点练透】 1.(2015 年广东惠州一调)两个放在绝

6、缘支架上的相同金属 球相距为 d，球的半径比 d 小得多，分别带有 q 和3q 的电荷， 相互引力为3F.现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，,则它们的相互作用力将变为(,),A.F,B.2F,C.3F,D.4F,答案：A,2.(2015 年江苏金陵中学模拟)如图 6-1-3 所示，半径相同的 两个金属球 A、B 带有相等的电荷量，相隔一定距离，两球之 间相互吸引力的大小是 F.今让第三个半径相同的不带电的金属 小球先后与 A、B 两球接触后移开.这时，A、B 两球之间的相互,作用力的大小是(,),图 6-1-3,答案：A,考点2,对电场强度的理解,重点归纳 1.对场强的三个表达式的正

7、确理解,2.在求解电场强度问题时，应分清所叙述的场强是合场强 还是分场强，若求分场强，要注意选择适当的公式进行计算， 求合场强时，应先求出分场强，然后再根据矢量的合成法则(平 行四边形定则)进行求解.,典例剖析,例1：(2015年湖北襄阳四校联考)在电场中某点放上电荷量为2108 C的带负电的试探电荷，它受到的电场力为6 102 N，方向水平向右.若撤走上述试探电荷，在该点放上电荷量为4108 C的带正电的试探电荷，其他条件不变，则该点的电场强度为() A.3106 N/C，方向水平向右 B.6106 N/C，方向水平向左 C.3106 N/C，方向水平向左 D.6106 N/C，方向水平向右

8、,思维点拨：本题可以根据电场强度的定义式进行求解，某 个位置的电场强度与试探电荷无关.,3106 N/C，负电荷受到的电场力方向和电场方向相反，故电场方向向左，因为电场强度和试探电荷无关，所以更换电荷后，该点的电场强度不变，故C正确.,答案：C,【考点练透】 3.(2015 年山东卷)直角坐标系 xOy 中，M、N 两点位于 x 轴 上，G、H 两点坐标如图 6-1-4 所示，M、N 两点各固定一负点 电荷，一电量为 Q 的正点电荷置于 O 点时，G 点处的电场强度 恰好为零.静电力常量用 k 表示.若将该正点电荷移到 G 点，则 H,),点处场强的大小和方向分别为(,图 6-1-4,答案：A

9、,4.如图 6-1-5 所示，在水平向右、大小为 E 的匀强电场中， 在 O 点固定一电荷量为 Q 的正电荷，A、B、C、D 为以O 为圆 心、半径为 r 的同一圆周上的四点，B、D 连线与电场线平行，,A、C 连线与电场线垂直.则(,) 图 6-1-5,C.D 点的场强大小不可能为 0 D.A、C 两点的场强相同 答案：A,考点3,电场线的特点及其应用,重点归纳 1.特点 (1)不闭合：电场线起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无 穷远处(或负电荷)，即电场线不能形成闭合曲线. (2)不中断、不相交：在没有电荷的空间，电场线不中断， 两条电场线也不能相交. (3)不是电荷在电场中的运动轨迹：只

10、有当电场线为直线、 电荷仅受电场力的作用做初速度为零或初速度平行于电场线的 运动，电荷的运动轨迹才与电场线重合.,2.应用,(1)表示场强的方向：电场线上每一点的切线方向和该点的,场强方向一致.,(2)比较场强的大小：电场线的疏密程度反映了场强的大小 即电场的强弱.同一幅电场线图中，电场线越密的地方场强越 大，电场线越疏的地方场强越弱.,(3)判断电势的高低：在静电场中，顺着电场线的方向电势,越来越低.,典例剖析 例2：(多选，2015 年江苏卷)两个相同的负电荷和一个正电 荷附近的电场线分布如图 6-1-6 所示，c 是两负电荷连线的中点，,),d 点在正电荷的正上方，c、d 到正电荷的距离

11、相等，则( 图 6-1-6,A.a 点的电场强度比 b 点的大 B.a 点的电势比 b 点的高,C.c 点的电场强度比 d 点的大 D.c 点的电势比 d 点的低,解析：由图知，a 点处的电场线比b 点处的电场线密集，c 点处电场线比 d 点处电场线密集，所以A、C 正确；过 a 点画 等势线，与 b 点所在电场线的交点在b 点沿电场线的方向上， 所以 b 点的电势高于 a 点的电势，故B 错误；同理可得d 点电 势高于 c 点电势，故 D 正确.,答案：ACD,【考点练透】 5.(2016 年四川成都期中)如图 6-1-7 所示，图中实线是一簇 未标明方向的由点电荷产生的电场线， 虚线是某带

12、电粒子通过 该电场区域时的运动轨迹，a、b 是轨迹上的两点，若带电粒子,图 6-1-7,A.带电粒子所带电荷的正、负,B.带电粒子在 a、b 两点的受力方向,C.带电粒子在 a、b 两点的加速度何处较大 D.带电粒子在 a、b 两点的速度何处较大 答案：A,6.如图618所示，Q1和Q2是两个电荷量大小相等的点电 荷，MN 是两电荷的连线，HG 是两电荷连线的,中垂线，O 是垂足.下列说法正确的是(,),A.若两电荷是异种电荷，则 OM 的中点与,ON 的中点电势一定相等,图 6-1-8,B.若两电荷是异种电荷，则 O 点的电场强度大小，与 MN 上各点相比是最小的，而与 HG 上各点相比是最

13、大的 C.若两电荷是同种电荷，则 OM 中点与 ON 中点处的电场 强度一定相同 D.若两电荷是同种电荷，则 O 点的电场强度大小，与 MN 上各点相比是最小的，与 HG 上各点相比是最大的,解析：若两电荷是异种电荷，则 OM 的中点与ON 的中点 电势一定不相等，选项 A 错误.若两电荷是异种电荷，根据两异 种电荷电场特点可知，O 点的电场强度大小，与MN 上各点相 比是最小的，而与 HG 上各点相比是最大的，选项B 正确.若两 电荷是同种电荷，则 OM 中点与ON 中点处的电场强度大小一 定相同，方向一定相反，选项 C 错误.若两电荷是同种电荷，则 O 点的电场强度为零，与 MN 上各点相

14、比是最小的，与HG 上 各点相比也是最小的，选项 D 错误.,答案：B,考点4,带电体的力电综合问题的分析方法,重点归纳 1.解答思路,2.运动情况反映受力情况 (1)物体保持静止：F合0. (2)做直线运动. 匀速直线运动，F合0. 变速直线运动：F合0，且F合与速度方向总是共线. (3)做曲线运动：F合0，F合与速度方向不在一条直线上，且总指向曲线凹的一侧. (4)加速运动：F合与v的夹角为，090；减速运动：90180. (5)匀变速运动：F合恒量.,典例剖析 例 3：(2015 年江苏卷)如图 6-1-9 所示，一带正电的小球向 右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计,

15、空气阻力，则小球(,),图 6-1-9,A.做直线运动 C.速率先减小后增大,B.做曲线运动 D.速率先增大后减小,解析：由题意知，小球受重力、电场力作用，合外力的方 向与初速度的方向夹角为钝角，故小球做曲线运动，所以 A 错 误；B 正确；在运动的过程中合外力先做负功后做正功，所以 C 正确；D 错误.,答案：BC,方法技巧：本题主要是对运动的分析，可以把小球的运动 分解到水平和竖直两个方面的直线运动，也可以看成是在一恒 力作用下的斜抛运动.,【考点练透】 7.(多选，2015 年四川卷)如图 6-1-10 所示，半圆槽光滑、 绝缘、固定，圆心是 O，最低点是 P，直径 MN 水平，a、b

16、是 两个完全相同的带正电小球(视为点电荷)，b 固定在 M 点，a 从 N 点静止释放，沿半圆槽运动经过 P 点到达某点 Q(图中未画出),时速度为零.则小球 a(,),图 6-1-10,A.从 N 到 Q 的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小 B.从 N 到 Q 的过程中，速率先增大后减小 C.从 N 到 Q 的过程中，电势能一直增加,D.从 P 到 Q 的过程中，动能减少量小于电势能增加量,解析：a球从N点静止释放后，受重力mg、b球的库仑斥力FC和槽的弹力N作用，a球从N到Q的过程中，mg与FC的夹角逐渐减小，不妨先假设FC的大小不变，随着的减小mg与FC的合力F将逐渐增大，况且，由

17、库仑定律和图中几何关系可知，随着的减小FC逐渐增大，因此F一直增加，故选项A错误；在a球从N到Q的过程中，a、b两小球距离逐渐,变小，电场力一直做负功，电势能一直增加，故选项 C 正确； 显然在从 P 到 Q 的过程中，根据能的转化与守恒可知，其电势 能增加量等于其机械能的减少量，a 球在 Q 点时的重力势能大 于其在 P 点时的重力势能，因此该过程中动能一定在减少，且 其减少量一定等于其电势能与重力势能增加量之和，故选项 D 错误；既然在从 P 到 Q 的过程中，a 球的动能在减小，因此其 速率也在减小，而开始在 N 点时速率为 0，开始向下运动段中， 其速率必先增大，故选项 B 正确.,答

18、案：BC,8.(2015 年安徽江淮十校联考)如图 6-1-11 所示，一带正电 的长细直棒水平放置，带电细直棒在其周围产生方向向外辐射 状的电场，电场强度大小与到直棒的距离成反比.在直棒上方有 一长为 a 的绝缘细线连接了两个质量均为 m 的小球 A、B，A、 B 所带电荷量分别为q 和4q，A 球距直棒的距离为 a，两个 球恰好处于静止状态.不计两小球之间的 静电力作用，剪断细线，若 A 球下落的 最大速度为 vm，求 A 球下落到速度最大,过程中，电场力对 A 球做的功.,图 6-1-11,方法,等效法处理重力场和电场的问题,等效法是从效果等同出发来研究物理现象和过程的一种科 学方法.等

19、效法总是把复杂的物理现象和过程转化为理想的、简 单的、等效的物理现象和过程来研究和处理. 匀强电场有许多性质与重力场非常相似，所以将电场与重 力场加以比较，在力、能量、做功方面寻找它们的共性.静电场 和重力场一样，都是保守内力场，都具有力和能的性质，并且 两种力做功都与路径无关，只与始末的相对位置有关.因此，在 解决静电场问题时，采用等效法处理，可使问题简单化.,大多数复合场都是重力场与匀强电场的叠加场，在这样物 理情境的场中，遇到摆的问题时，采用等效法处理.即首先确定 出等效重力场的平衡位置(切向合力为零的位置)，其次求出等 效重力和等效重力加速度.,例 4：如图 6-1-12 所示，一条长为 L 的细线上端固定在 O 点，下端系一质量为 m 的小球，将它置于很大的匀强电场中， 电场强度为 E，方向水平向右，已知小球在 B 点时受力平衡， 细线与竖直方向的夹角为，求：,图 6-1-12,(1)当细线与竖直方向的夹角多大时，才能使小球由静止释 放后细线到竖