高考物理总复习配套课件61电场力的性质的描述

1、第1讲电场力的性质的描述 知识点一点电荷电荷守恒定律 想一想 如图所示，在带电荷量为Q的带电体C右侧 有两个相互接触的金属导体A和B，均放在绝缘 支座上。若先将C移走，再把A、B分开，则A、 B分别带什么电？ 若先将A、B分开，再移走C，则A、B分别带什么电？这一过程中电荷总量如何变化？ 【提示】 不带不带带负带正不变,记一记 1元电荷、点电荷 (1)元电荷：e1.61019 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。电子的电荷量q1.61019 C。 (2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小和形状的理想化模型。,整数倍,2电荷守恒定律 (1

2、)内容：电荷既不能创生，也不能消灭，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。 (2)起电方法：、。 (3)带电实质：物体带电的实质是。 (4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同的导体，接触后再分开，二者带电荷；若两导体原来带异种电荷，则电荷先，余下的电荷再。,总量保持不变,摩擦起电,感应起电,接触起电,得失电子,相同,中和,平分,试一试 1一带负电绝缘金属小球被放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了。这说明() A小球上原有的负电荷逐渐消失了 B在此现像中，电荷不守恒 C小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电

3、子导走了 D该现像是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律,【解析】 带负电的金属小球在潮湿的空气中，经过一段时间后，小球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了，但电荷转移的过程中，电荷守恒，故C、D正确。 【答案】 CD,知识点二库仑定律 想一想 如图所示，两个质量均为m的完全 相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度 和质量分布均匀，将它们固定于绝缘 支座上，两球心间的距离l为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，电荷量的绝对值均为Q，试比较它们之间的库仑力与 的大小关系，如果带同种电荷呢？,记一记 1内容：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，与它们的距离的二次方成 ，

4、作用力的方向在它们的连线上。 2表达式：F ，式中k Nm2/C2，叫做 静电力常量。,真空,正比,反比,9.0109,3适用条件：中的。 (1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式。 (2)当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电荷。 4库仑力的方向：由相互作用的两个带电体决定，且同种电荷相互，为；异种电荷相互，为。,真空,点电荷,排斥,斥力,吸引,引力,【答案】 C,知识点三电场强度 想一想 在真空中O点放一个点电荷Q1.0109 C，直线MN通过O点，OM的距离r30 cm，M点放一个点电荷q 1.01010 C，如图所示。则M点的场强有多

5、大？方向怎样？拿走q后M点的场强如何变化？M、N两点的场强哪 点大？,记一记 1电场的基本性质：对放入其中的电荷有。 2电场强度 (1)定义式：E ，是矢量，单位：N/C或V/m。 (2)点电荷的场强：E ，适用于计算中的点电荷产生的电场。 (3)方向：规定为在电场中某点的方向。,作用力,真空,正电荷,所受静电力,【答案】 B,知识点四电场线 想一想 右图中带箭头的直线是某一电场中的 一条电场线，在这条电场线上有A、B两 点，那么A、B两点的场强方向和大小是否相同？ 【提示】 A、B两点的场强方向相同，都沿着电场线向右，由于题中仅画出一条电场线，无法确定A、B附近电场线的分布情况，故无法确定A

6、、B两点的场强大小。,记一记 1.定义 为了形像地描述电场中各点场强的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的都跟该点的场强方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱。 2特点 (1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处。 (2)电场线在电场中。 3应用 (1)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大；,切线方向,不相交,(2)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向； (3)沿电场线方向； (4)电场线和等势面在相交处互相垂直。 4几种典型电场的电场线,电势逐渐降低,试一试 4如图所示，AB是某电场中的一条 电场线，在电场线上P处自由释放一个 负试探电荷时，它沿直线向B点运动。

7、对此现像下列判断中正确的是(不计电荷重力)() A电荷向B做匀加速运动 B电荷向B做加速度越来越小的运动 C电荷向B做加速度越来越大的运动 D电荷向B做加速运动，加速度的变化情况不能确定,【解析】 从静止起运动的负电荷向B运动，说明它受的电场力指向B。负电荷受的电场力方向与电场强度方向相反，可知此电场线的指向应从BA，这就有三种可能性：一是这一电场是个匀强电场，试探电荷受恒定的电场力，向B做匀加速运动；二是B处有正点电荷场源，则越靠近B处场强越大，负电荷会受到越来越大的电场力，加速度应越来越大；三是A处有负点电荷场源，则越远离A时场强越小，负电荷受到的电场力越来越小，加速度越来越小。 【答案】

8、 D,三个公式的比较,【例1】 (2013聊城模拟)如图所示，A、B、 C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点， 在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电 荷量为q外，其余各点处的电荷量均为q， 则圆心O处(),【解题探究】 (1)各点电荷在O点产生的电场强度大小是否相等？方向如何？ 【提示】 大小相等，方向沿半径指向A点，背离B、C、D、E各点。,(2)若在A点放置的电荷量变为q，则O点的合场强为多少？ 【提示】 根据矢量合成的平行四边形定则，可知在O点的合场强为零。 【自主解答】 _ 【答案】 C,【总结提升】 分析电场叠加问题的一般步骤 电场强度是矢量，叠加时应遵从平行四边形定则，分

9、析电场的叠加问题的一般步骤是： (1)确定分析计算的空间位置； (2)分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向； (3)依次利用平行四边形定则求出矢量和。,变式训练1 (2013课标)如图，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点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)(),【答案】 B,(1)粒子所受合力的方向指向轨迹的凹侧，由此判断电场的方向或粒子的电性； (2)由电场线的疏密情况判断带电粒子的受力大小及加

10、速度大小； (3)由功能关系判断速度变化：如果带电粒子在运动中仅受电场力作用，则粒子电势能与动能的总量不变，电场力做正功，动能增大，电势能减小。,【例2】 静电除尘器是目前普遍采用的一种 高效除尘器，某除尘器模型的收尘板是很长的 条形金属板，图中直线ab为该收尘板的横截面。 工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如 图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上。若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列四幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)(),【解题探究】 (1)哪些因素可影响粉尘颗粒的运动轨迹？ 【提示】 受力方向、速度方向以及二者之间的夹角大小。

11、,(2)粉尘颗粒只受电场力作用，能否逆着某一根电场线做曲线运动？为什么？ 【提示】 不能。如果逆着电场线运动，则粉尘颗粒的受力方向和运动方向恰好重合，它就会做直线运动，而并非曲线运动了。 【自主解答】 _ 【答案】 A,【总结提升】 电场线与带电粒子运动轨迹的关系 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： (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合力的方向始终与电场力方向相同或相反。,变式训练2 一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的。关

12、于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)(),【解析】 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场强方向相反，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，选项B错误而D正确。 【答案】 D,解决力、电综合问题的一般思路,【例3】 (2014福州模拟)如图所示， 光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半 圆形，固定在竖直面内，管口B、C的 连线是水平直径。现有一带正电小球 (可视为质点)从B点正上方的A点自由 下落，A、B两点间距离为4

13、R，从小 球进入管口开始，整个空间中突然加上一个匀强电场，电场力在竖直方向上的分力大小与重力大小相等，结果小球从管口C处脱离圆管后，其运动轨迹最后经过A点。设小球运动过程中带电量没有改变，重力加速度为g，求：,(1)小球到达B点时的速度大小； (2)小球受到的电场力的大小和方向； (3)小球经过管口C处时对圆管壁的压力。 【解题探究】 (1)电场力的竖直分力Fymg且方向向上，说明什么问题？ 【提示】 说明小球在离开C点后，竖直方向合力为零，在这一方向上将做匀速运动。,(2)最后小球能经过A点，又说明什么问题？ 【提示】 说明小球的水平分力Fx方向是向左的，小球离开C点后做类平抛运动。 【自主

14、解答】 _,【总结提升】 运动与受力的几个关系 (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合一定沿速度方向。 (3)做曲线运动：F合0，且F合总指向曲线凹的一侧。 (4)加速运动：F合与v夹角，090； 减速运动：90180。 (5)匀变速运动：F合恒量。,变式训练3 (2013课标)如图， 匀强电场中有一半径为r的光滑绝 缘圆轨道，轨道平面与电场方向 平行。a、b为轨道直径的两端， 该直径与电场方向平行。一电荷量为q(q0)的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb。不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点

15、和b点时的动能。,【答案】 见解析,三电荷平衡模型 1.模型构建 对由三个自由电荷组成的系统，且它们仅靠彼此间的静电力作用而处于平衡状态，该系统即为三电荷平衡模型。 2模型条件 (1)三个点电荷共线。 (2)三个点电荷彼此间仅靠电场力作用达到平衡，不受其他外力。,(3)任意一个点电荷受到其他两个点电荷的电场力大小相等，方向相反，为一对平衡力。 3模型特点 (1)“三点共线”三个点电荷分布在同一直线上。 (2)“两同夹异”正负电荷相互间隔。 (3)“两大夹小”中间电荷的电荷量最小。 (4)“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷。,【典例】 如图所示三个点电荷q1、q2、q3在一条直线上，q2和

16、q3的距离为q1和q2距离的两倍，每个点电荷所受静电力的合力为零，由此可以判定，三个点电荷的电荷量之比q1q2q3为() A(9)4(36)B9436 C(3)2(6) D326,【答案】 A,【总结提升】 在利用三电荷平衡模型求解问题时应注意以下两点： (1)本类题目易误认为只要三个点电荷达到平衡就以为是“三电荷平衡模型”，而没有分析是否满足模型成立的条件。如虽然三个点电荷已达到平衡，但若其中某个点电荷受到了外力作用，仍不是“三电荷平衡模型”。 (2)原则上对于三个点电荷中的任意两个进行受力分析，列平衡方程，即可使问题得到求解，但选哪两个点电荷列平衡方程往往求解难度不同，要根据不同的题目进行

17、选取。,变式训练 (2013课标)如图，在光滑绝缘 水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边 长为l的正三角形的三个顶点上：a、b带正电， 电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为(),【答案】 B,1(2013海南单科)如图， 电荷量为q1和q2的两个点电 荷分别位于P点和Q点。已知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零，且PR2RQ。则() Aq12q2Bq14q2 Cq12q2 Dq14q2,【答案】 B,【答案】 B,3(2013安徽理综)如图所示，xOy平 面是无穷大导体的表面，该导体充满 z0的空间，z0的空间为真空。将电 荷量为q的点电荷置于z轴上zh处，则 在xOy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则在z轴上z处的场