高考物理电场力的性质的描述考点总结.ppt

1、电 场,电 场,电 场,电 场,1在复习中应重视对基本概念、定义的理解，注重知识的实 际应用，如带电粒子在电场中的加速、偏转以及电容器的 有关知识在生产和实际生活中的应用 2重视本部分知识与其他物理知识的综合应用，如带电粒子 在复合场中的运动，同时还要掌握处理较复杂问题的方法， 如类比、等效、建立模型等思维方法.,一、元电荷和电荷守恒定律 1元电荷：最小的电荷量，其值为e C任何带 电体的电荷量皆为元电荷e的 ,2电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能 从一个物体 另一个物体，或者从物体的一个部分 另一部分在转移的过程中，电荷的总量 ,1.61019,整数倍,转移到,转移到,保持不

2、变,二、点电荷及库仑定律 1点电荷：带一定的电荷量，忽略其 的一种理 想化模型,2库仑定律 (1)内容：在 中两个静止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 .,形状和大小,真空,电荷量的乘积,距离的二次方,它们的连线上,(2)表达式：Fk ，式中k Nm2/C2，叫静电力 常量 (3)适用条件： 中的 ,9.0109,真空,点电荷,1点电荷类似于力学中的质点，能否看做点电荷不是依 据电荷量或带电体的大小，而是依据带电体大小对研究问题的影响程度 2若带电体相距很近，不能看做点电荷，公式不再适用， 但作用力仍存在,三、电场、电场强度和电场线,1电场 (1)

3、定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种 特殊 (2)基本性质：对放入其中的 有力的作用,物质,电荷,2电场强度 (1)定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的 电荷量q的 (2)定义式： (F为电场力、q为试探电荷的电荷量)，单位： 或V/m. (3)意义：描述电场 和 的物理量 (4)方向：规定 电荷在电场中所受电场力的方向为电场强度 的方向，是矢量,比值,N/C,强弱,方向,正,E,3电场线及其特点 (1)电场线 为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向，在电场 中画出的一条条有方向的曲线，曲线上每点的 表示该点的场强方向,切线方,向,(2)电场线的特点 电场线是为了形

4、象地描述电场而 、实际不存在的 理想化模型 电场线始于 (或无穷远)，终于无穷远或 ， 是不闭合曲线 任意两条 都不相交 电场线的疏密表示电场强度的相对大小，在同一幅图中， 电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方 电场线较疏. 匀强电场中的电场线是等间距的平行线,假想的,正电荷,电场线,负电荷,(3)几种典型电场的电场线 孤立的正电荷、孤立的负电荷、等量异种电荷、等量同种电荷、带等量异种电荷的平行金属板间的电场线分别如图611甲、乙、丙、丁、戊所示,图611,1电场中某点电场强度的大小和方向与该点放不放试探 电荷以及所放试探电荷的电荷量大小和电性无关，完 全由电场本身决定 2电场线上

5、某点的切线方向表示该点的场强方向，不表 示电荷在该点的受力方向电场线不是电荷在电场中 的运动轨迹,1叠加原理：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,2场强的三个表达式的比较,求解电场强度问题时，要注意空间场源电荷的数量及位置和所选取的场强公式的适用条件,1如图612所示，分别在A、B 两点放置点电荷Q121014 C和Q221014 C在AB的垂 直平分线上有一点C，且ABAC BC6102 m试求C点的场强,解析：本题所研究的电场是点电荷Q1和Q2所形成的电场的合电场，因此C点的场强是由Q

6、1在C处的场强E1C和Q2在C处的场强E2C的合场强根据Ek 得： E1Ck 9.0109 N/C0.05 N/C 方向如图所示 同理求得： E2Ck 0.05 N/C，方向如图所示,根据平行四边形定则作出E1C和E2C的合成图如图所示CE1CEC是等边三角形，故 ECE1C0.05 N/C，方向与AB平行指向右,答案：0.05 N/C，方向平行于AB指向右,1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)电荷的初速度为零，或速度方向与电场线平行； (3

7、)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,2等量点电荷的电场线比较,2法拉第首先提出用电场线形象生动 地描绘电场，图613所示为点电 荷a、b所形成电场的电场线分布图， 以下几种说法正确的是 () Aa、b为异种电荷，a带电荷量大于b带电荷量 Ba、b为异种电荷，a带电荷量小于b带电荷量 Ca、b为同种电荷，a带电荷量大于b带电荷量 Da、b为同种电荷，a带电荷量小于b带电荷量,图613,解析：由电场线分布情况可知a、b为异种电荷，又b处电场线比a处电场线要密，故b处附近场强大于a处附近场强，b带电荷量大于a带电荷量，所以B正确,答案：B,(2009海南高考)如图614所示， 两

8、等量异号的点电荷相距为2a.M与两点电 荷共线，N位于两点电荷连线的中垂线上， 两点电荷连线中点到M和N的距离都为L， 且La.略去(a/L)n(n2)项的贡献，则两点电荷的合电场在M和N点的强度 (),图614,A大小之比为2，方向相反 B大小之比为1，方向相反 C大小均与a成正比，方向相反 D大小均与L的平方成反比，方向相互垂直,思路点拨M点和N点的场强均为q和q两点电荷形成的合场强，利用矢量运算法则求出合场强后，再利用La求出场强的近似值,课堂笔记两点电荷在M点的合场强为EM ，由于La，所以EM ，所以EMa，方向水平向右；两点电荷在N点的合场强为EN2 ，由于La，所以EN ，所以E

9、Na，方向水平向左，且EM2EN，故选项A、C正确，B、D错误,答案AC,在求解M、N点的合场强时，应注意各个点电荷产生电场的独立性和合成法则.,(2010山东实验中学模拟)如图 615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 (),图615,A从PO的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大 B从PO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,思路点拨解答本题时应注意以下三

10、点： (1)q受到的力为两个正电荷Q对它的合力； (2)加速度的变化规律由合力的变化规律决定； (3)速度增大还是减小由加速度与速度的方向关系决定,课堂笔记如图所示，根据电场 叠加原理知：O点场强为零，从O 点沿中垂线向外，场强先变大后 变小点电荷q从PO的过程中， 所受电场力可能是先变大后变小，加速度随之先变大后变小；也可能是一直变小，加速度一直变小，关键是P点位置不确定,不过，在到达O点之前，q所受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，速度达到最大该电场关于直线MN对称，点电荷q越过O点后的运动也不一定是单调变化的有些粗心的同学容易认为从PO点时点电荷q距离两个场

11、源电荷越来越近，其所受电场力就会越来越大而错选A.其实，点电荷q所受场源电荷的两个电场力确实是变大的，只是两个电场力的合力未必变大，这要看电场的矢量合成情况综上所述，只有C项正确,答案C,熟练掌握几种典型电场线的分布规律是解决此类问题的基础和关键对两个同种点电荷与两个异种点电荷的电场线的分布要注意两点电荷连线和中垂线上电场线的分布规律的类比.,(15分)如图616所示，绝缘水 平面上静止着两个质量均为m、电荷量均 为Q的物体A和B(A、B均可视为质点)，它们间的距离为r，与水平面间的动摩擦因数均为，求：,图616,(1)A受的摩擦力为多大？ (2)如果将A的电荷量增至4Q，两物体开始运动，当它

12、们的加速度第一次为零时，A、B各运动了多远距离？,思路点拨物体A静止时受到静摩擦力作用，当物体A运动后，受到的是滑动摩擦力另外还要注意两物体受力和运动的对称性,解题样板(1)由A受力平衡，得： A受的摩擦力为FAF库k (4分) (2)当加速度第一次为零时，库仑力和滑动摩擦力大小相等 mgk (3分) r2Q (3分),间距增大了2Q r(2分) 因A、B的质量相等，所以加速度在这段时间内的任何时刻 总是等大反向，因此A、B运动的距离相等，各运动了Q . (3分),答案(1)k (2)各运动了Q ,电场力虽然从本质上有别于力学中的重力、弹力、摩擦力，但产生的效果服从于牛顿力学中的所有规律，因此

13、，有关电场力作用下带电体的运动问题，应根据力学解题思路去分析,1下列关于电场强度的两个表达式E 和E 的叙述， 正确的是 () AE 是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受 的力，q是产生电场的电荷的电荷量 BE 是电场强度的定义式，F是放入电场中电荷受的 力，q是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场,CE 是点电荷场强的计算式，Q是产生电场的电荷的电 荷量，它不适用于匀强电场 D从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式F 其中 是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大 小，而 是点电荷Q1产生的电场在Q2处的场强的大小,解析：E 是场强的定义式，其中q是检验电荷的电荷量，F是检验

14、电荷在电场中某点的受力，故A项错，B项正确E 是真空中点电荷形成的电场场强的计算式，Q为场源电荷的电荷量，故C项正确库仑力F 的实质是一个电荷处在另一个电荷形成的场中，结合定义式E 可知D项 正确,答案：BCD,2.关于点电荷的说法，正确的是 () A只有体积很小的带电体才能看成是点电荷 B体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C当两个带电体的大小远小于它们的距离时，可将 这两个带电体看成是点电荷 D一切带电体都可以看成是点电荷,解析：点电荷是一种理想化模型，其判断依据不是带电体的大小和形状，而是根据其线度对所研究问题的影响，故C项对,答案：C,3如图617所示的各电场中，A、B两点的电场强度相

15、 同的是 (),图617,解析：电场强度是矢量，既有大小又有方向，故A、B两点的电场强度相同的选项应为D项,答案：D,4(2010珠海质检)以下说法中错误的是 () A电荷的周围存在电场 B电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们 的感觉而存在的 C电荷甲对电荷乙的电场力是电荷甲的电场对电荷乙的 作用力 D电场力是不直接接触物体之间的作用力，这种相互作 用不经其他物质便可直接进行,解析：电荷的周围产生电场，电场是客观存在的，是一种物质，A、B正确；电场的基本性质是对处于其中的电荷有力的作用，电荷间的相互作用是通过电场这种物质进行传递的，C正确，D错误,答案：D,5(2010镇江月考)如图

16、618所示， 正电荷Q放在一匀强电场中，在以 Q为圆心、r为半径的圆周上有a、 b、c三点，将检验电荷q放在a点， 它受到的电场力正好为零，则匀强电场的大小和方向如 何？b、c两点的场强大小和方向如何？,图618,解析：由于q在a点受的电场力为零，可知匀强电场与点电荷Q在a点所形成电场的合电场强度为零，则匀强电场E ，方向向右；在b点两个电场方向相同，合成Eb2 ，方向向右；在c点两个电场方向互为90夹角，合成Ec ，方向与匀强电场E的方向成45角斜向上,答案：见解析,一、电场力做功与电势能 1电场力做功 (1)特点：电场力做功与电荷移动的 无关，只取决于电荷 的初、末位置的 和被移动电荷的

17、(2)公式：WAB .,路径,电荷量,qUAB,电势差,2电势能 (1)概念：电荷在电场中所具有的与电荷 有关的势能 (2)相对性：电荷在电场中某点具有的电势能，等于电场力 把它从该点移动到 位置时所做的功，即电势能是相对的通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零 (3)物理意义：表征电荷在电场中 本领大小的物理量,位置,零势能,做功,3电场力做功与电势能变化的关系 (1)电场力做的功等于电势能的 量用公式表示是WAB EpAEpB.,减少,二、电势和等势面 1电势 (1)定义：电荷在电场中某点具有的 与它的 的 比值叫做这一点的电势 (2)定义式：

18、 . (3)矢标性：电势是 量，其大小有正负之分，其正(负)表示 该点电势比 高(或低) (4)相对性：电势具有 ，同一点的电势因 的 选取的不同而不同,电势能,电荷量,标,电势零点,相对性,电势零点,2等势面 (1)定义：电场中 的各点构成的面 (2)特点 等势面一定与电场线 ，即跟场强的方向 在 上移动电荷时电场力不做功 电场线总是从 的等势面指向 的等势面 等差等势面越密的地方电场强度 ，反之 ,电势相同,垂直,垂直,等势面,电势高,电势低,越大,越小,三、电势差 1定义：电场中两点间 ,电势的差值,2表达式：UAB .,AB,3意义：A、B两点的电势差在数值上等于从A到B移动单 位正电

19、荷电场力所做的功 4影响因素：电势差UAB与电场力做功WAB无关，与电荷 所带电荷量q无关它是由 决定的，与初、末位置有关，与电势零点的选取无关,电场本身的性质,四、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1电势差与电场强度的关系式： ，其中d为匀强电场 中两点间 的距离 2电场强度的方向和大小 电场中，电场强度的方向是指 最快的方向在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿 方向每单位距离上降低的电势,UEd,沿电场线方向,电势降低,电场,电势、电势能具有相对性，要确定电场中某点的电势或电荷在电场中某点具有的电势能，必须选取电势零点，但电势能的变化和电势差具有绝对性，与电势零点的选取无关,1判断电势高低

20、的几种方法 (1)沿电场线方向，电势越来越低，电场线由电势高的等势 面指向电势低的等势面 (2)判断出UAB的正负，再由UABAB比较A、B的大 小若UAB0，则AB；若UAB0，则AB. (3)取无穷远处为电势零点，正电荷周围电势为正值，且离 正电荷越近电势越高；负电荷周围电势为负值，且离负电荷越近电势越低,2电势能大小的判断方法 (1)场源电荷判断法 离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小 离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大,(2)电场线判断法 顺着电场线的方向，电势逐渐降低，检验正电荷(或负电荷)的电势能逐渐减小(或增加) 逆着电场

21、线的方向，电势逐渐升高，检验正电荷(或负电荷)的电势能逐渐增加(或减小),(3)根据电场力做功判定 电场力对正电荷做正功时，正电荷由高电势(电势能大)的点移向低电势(电势能小)的点 电场力对负电荷做正功时，负电荷由低电势(电势能大)的点移向高电势(电势能小)的点,1电势、电势能的正负能表示大小关系，电势差的正负 表示两点电势的相对高低 2同一电荷在高电势处电势能不一定大，其电势能的大 小还与电荷的电性有关,1(2010茂名质检)在负点电荷Q形成的辐射场中，以 Q为中心由近及远画出若干个球面，将带正电的检验 电荷q分别置于各个球面上，则下列结论正确的是() A同一球面上各点的场强相等 B离Q越远

22、的球面上的各点的场强越大 Cq在离Q越远的球面上所具有的电势能越大 D离Q越远的球面上的各点的电势越低,解析：场强是矢量，同一球面上各点场强方向不同，A错误；离点电荷越近场强越大，B错误；正电荷离负点电荷越远具有的电势能越大，C正确；电场线方向沿半径指向Q，电场线指向电势降低的方向，故D错误,答案：C,1由公式WFlcos计算，此公式只适用于匀强电场可变 形为WqEd(dlcos)，式中d为电荷初、末位置在电场方向上的位移 2由公式WqU计算时有两种方法： (1)三个量都取绝对值，先计算出功的数值，然后再根据电场 力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做功，还是克服电场力做功,(2)代

23、入符号，将公式写成WABqUAB，特别是在比较A、B 两点电势高低时更为方便：先计算UABWAB/q，若UAB0，即AB0，则AB；若UAB0，即AB0，则AB. 3由动能定理计算：W电场力W其他力Ek. 4由电势能变化计算：WEp.,公式WABUABq对匀强电场、非匀强电场均适用，但WABEqd只适用于匀强电场，且d为A、B间沿电场方向的距离,2(2010广州测试)如图621 所示为某静电场等势面的分 布，电荷量为1.6109 C的正 电荷从A经B、C到达D点从A 到D，电场力对电荷做的功为 () A4.8108 JB4.8108 J C8.0108 J D8.0108 J,图621,解析：

24、电场力做功与电荷运动的路径无关，只与电荷 的起始位置有关从A到D，电场力对电荷做的功为 WUADQ(AD)q(4010)1.6109 J 4.8108 J，A、C、D错误，B正确,答案：B,(2009安徽高考)在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图622所示若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动粒子从b点运动到d点的过程中 (),A先做匀加速运动，后做匀减速运动 B先从高电势到低电势，后从低电势到高电势 C电势能与机械能之和先增大，后减小 D电势能先减小，后增大,图622,思路点拨,课堂笔记由两个等量同种点电

25、荷的电场线分布可知，b点到d点的电场是非匀强电场粒子在从b点到d点的运动过程中，虽然是先加速后减速，但不是匀变速，故A错误；由等量同种点电荷的电场线分布可知，从b点到d点电势先升高后降低，故B错误；此过程中，粒子只受电场力作用，故其机械能和电势能之和是不变的，故C错误；粒子在从b点到d点的过程中，电场力先做正功再做负功，电势能先减小后增大，故D正确,答案D,(1)对于能描绘电场线分布的问题，可用沿电场线方向 电势降低来比较电势的高低，用电场线的疏密来比较电场强弱 (2)研究电势能的变化关键是分析电场力做功，电场力 做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加.,某空间存在竖直向上的匀强电场，质

26、量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图623所示，在相等的时间间隔内 () A重力做的功相等 B电场力做的功相等 C电场力做的功大于重力做的功 D电场力做的功小于重力做的功,图623,思路点拨,课堂笔记带电微粒的轨迹向上弯曲，说明带电微粒所受的合力方向向上，微粒在竖直方向上做匀加速运动，相等时间间隔内在竖直方向上的位移不相等，A、B均错；因微粒所受的合力方向向上，所以电场力大于重力，故电场力做的功大于重力做的功，C对D错,答案C,带电粒子在电场中运动时，如果只有电场力做功，则电势能和动能之和不变，如果只有重力和电场力做功，则电势能、重力势能和动能三者之和守恒.,(15分)(20

27、10大连测试)一长为L的 细线，上端固定，下端拴一质量为m、带 电荷量为q的小球，处于如图624所示 的水平向右的匀强电场中，开始时，将线与小球拉成水平，然后释放，小球由静止开始向下摆动，当细线转过60角时，小球到达B点速度恰好为零试求：,图624,(1)AB两点的电势差UAB； (2)匀强电场的场强大小； (3)小球到达B点时，细线对小球的拉力大小,思路点拨对带电小球由A到B的过程应用动能定理可求出AB间的电势差UAB，再根据UEd可求出电场强度；由小球到达B点时的速度为零，沿半径方向的合力为零可求出细线对小球的拉力,解题样板(1)小球下落过程中重力和电场力做功，由动能定理得： mgLsin

28、60UABq0(3分) UAB (2分) (2)根据匀强电场中电势差和场强的关系知： UBAUABEL(1cos60)(3分) E (2分),(3)在B点对小球受力分析如图 625所示 由圆周运动知： FTEqcosmgsinm (3分) 其中Eq mg 因为vB0，故 FTEqcos60mgsin600 FTEqcos60mgsin60 mg.(2分),答案(1) (2) (3) mg,图625,小球到达B点的速度为零，但不是平衡状态由B点小球合力为零求出电场强度的大小，再求电势差的大小，是解答此题时常见的错误,1(2010南京模拟)在如图626所示的四种电场中，分 别标记有a、b两点其中a、b两点的电势相等，电场强度相同的是 (),图626,A甲图中与点电荷等距的a、b两点 B乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、 b两点 C丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、 b两点 D丁图中匀强电场中的a、b两点,解析：甲图和丙图中a、b两点的电势相同，电场强度大小相等，但方向不同，A、C选项错误；丁图中a、b两点的电场强度相同，电势大小不等，D选项错误；乙图中a、b两点的电势和电场强度都相同，B选项正确,答案：B,2如图627所示，a、b、c是一条 电场线上的三个点，电场线的方向 由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离，