高考物理一輪精細復習 （必備基礎點撥+高考考點集結(jié)+考點專訓）電場力的性質(zhì)課件.ppt

點電荷電荷守恒定律 想一想 如圖6 1 1所示 在帶電荷量為 q的帶電體c右側(cè)有兩個相互接觸的金屬導體a和b 均放在絕緣支座上 若先將c移走 再把a b分開 則a b分別帶什么電 圖6 1 1 若先將a b分開 再移走c 則a b分別帶什么電 這一過程中電荷總量如何變化 提示 不帶不帶帶負帶正不變 記一記 1 元電荷 點電荷 1 元電荷 e 1 6 10 19c 所有帶電體的電荷量都是元電荷的 其中質(zhì)子 正電子的電荷量與元電荷相同 電子的電荷量q 1 6 10 19c 2 點電荷 代表帶電體的有一定電荷量的點 忽略帶電體的大小和形狀的理想化模型 整數(shù)倍 2 電荷守恒定律 1 內(nèi)容 電荷既不能創(chuàng)生 也不能消滅 它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 在轉(zhuǎn)移的過程中電荷的 2 起電方法 3 帶電實質(zhì) 物體帶電的實質(zhì)是 4 電荷的分配原則 兩個形狀 大小相同的導體 接觸后再分開 二者帶電荷 若兩導體原來帶異種電荷 則電荷先 余下的電荷再 總量保持不變 摩擦起電 感應起電 接觸起電 得失電子 相同 中和 平分 試一試 1 一帶負電絕緣金屬小球被放在潮濕的空氣中 經(jīng)過一段時間后 發(fā)現(xiàn)該小球上帶有的負電荷幾乎不存在了 這說明 a 小球上原有的負電荷逐漸消失了b 在此現(xiàn)象中 電荷不守恒c 小球上負電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導走了d 該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的 仍然遵循電荷守恒定律 解析 帶負電的金屬小球在潮濕的空氣中 經(jīng)過一段時間后 小球上的負電荷 電子 被潮濕的空氣導走了 但電荷轉(zhuǎn)移的過程中 電荷守恒 故cd正確 答案 cd 庫侖定律 想一想 圖6 1 2 記一記 1 內(nèi)容 中兩個靜止點電荷之間的相互作用力 與它們的電荷量的乘積成 與它們的距離的二次方成 作用力的方向在它們的連線上 真空 正比 反比 9 0 109 3 適用條件 中的 1 在空氣中 兩個點電荷的作用力近似等于真空中的情況 可以直接應用公式 2 當兩個帶電體的間距遠大于本身的大小時 可以把帶電體看成點電荷 4 庫侖力的方向 由相互作用的兩個帶電體決定 且同種電荷相互 為 異種電荷相互 為 真空 點電荷 排斥 斥力 吸引 引力 試一試 答案 c 電場強度 想一想 在真空中o點放一個點電荷q 1 0 10 9c 直線mn通過o點 om的距離r 30cm m點放一個點電荷q 1 0 10 10c 如圖6 1 3所示 則m點的場強有多大 方向怎樣 拿走q后m點的場強如何變化 m n兩點的場強哪點大 圖6 1 3 記一記 1 電場的基本性質(zhì) 對放入其中的電荷有 2 電場強度 2 點電荷的場強 e 適用于計算中的點電荷產(chǎn)生的電場 3 方向 規(guī)定為在電場中某點的方向 作用力 真空 正電荷 所受靜電力 試一試 3 對于由點電荷q產(chǎn)生的電場 下列說法正確的是 答案 b 電場線 想一想 圖6 1 4中帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線 在這條電場線上有a b兩點 那么a b兩點的場強方向和大小是否相同 提示 a b兩點的場強方向相同 都沿著電場線向右 由于題中僅畫出一條電場線 無法確定a b附近電場線的分布情況 故無法確定a b兩點的場強大小 圖6 1 4 記一記 1 定義為了形象地描述電場中各點場強的強弱及方向 在電場中畫出一些曲線 曲線上每一點的都跟該點的場強方向一致 曲線的疏密表示電場的強弱 2 特點 1 電場線從正電荷或無限遠處出發(fā) 終止于負電荷或無限遠處 2 電場線在電場中 切線方向 不相交 3 應用 1 在同一電場里 電場線越密的地方場強越大 2 電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向 3 沿電場線方向 4 電場線和等勢面在相交處互相垂直 4 幾種典型電場的電場線 電勢逐漸降低 圖6 1 5 試一試 4 如圖6 1 6所示 ab是某電場中的一條電場線 在電場線上p處自由釋放一個負試探電荷時 它沿直線向b點運動 對此現(xiàn)象下列判斷中正確的是 不計電荷重力 a 電荷向b做勻加速運動b 電荷向b做加速度越來越小的運動c 電荷向b做加速度越來越大的運動d 電荷向b做加速運動 加速度的變化情況不能確定 圖6 1 6 解析 從靜止起運動的負電荷向b運動 說明它受的電場力指向b 負電荷受的電場力方向與電場強度方向相反 可知此電場線的指向應從b a 這就有三種可能性 一是這一電場是個勻強電場 試探電荷受恒定的電場力 向b做勻加速運動 二是b處有正點電荷場源 則越靠近b處場強越大 負電荷會受到越來越大的電場力 加速度應越來越大 三是a處有負點電荷場源 則越遠離a時場強越小 負電荷受到的電場力越來越小 加速度越來越小 答案 d 庫侖力作用下的平衡問題 2 三個自由點電荷的平衡問題 條件 兩個點電荷在第三個點電荷處的合場強為零 或每個點電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等 方向相反 規(guī)律 三點共線 三個點電荷分布在同一條直線上 兩同夾異 正負電荷相互間隔 兩大夾小 中間電荷的電荷量最小 近小遠大 中間電荷靠近電荷量較小的電荷 圖6 1 7 答案 c 分析點電荷平衡問題的方法步驟點電荷的平衡問題的分析方法與純力學平衡問題的分析方法是相同的 只是在原來受力的基礎上多了一個庫侖力或電場力 具體步驟如下 1 確定研究對象 如果有幾個物體相互作用時 要依據(jù)題意 適當選取 整體法 或 隔離法 3 列平衡方程 f合 0或fx 0 fy 0 電場強度的計算與疊加 1 場強的公式 2 電場的疊加 1 疊加原理 多個電荷在空間某處產(chǎn)生的電場為各電荷在該處所產(chǎn)生的電場場強的矢量和 2 計算法則 平行四邊形定則 例2 如圖6 1 8所示 位于正方形四個頂點處分別固定有點電荷a b c d 四個點電荷的帶電量均為q 其中點電荷a c帶正電 點電荷b d帶負電 試確定過正方形中心o并與正方形垂直的直線上到o點距離為x的p點處的電場強度的大小和方向 審題指導 第一步 抓關鍵點 圖6 1 8 四電荷在中心軸線p上產(chǎn)生的場強大小相等 p點處在中心軸線上 四個電荷在中心軸線上產(chǎn)生的場強大小相等 電荷電量相等 電荷所在位置關于中心o對稱 電荷到中心軸上同一點距離相等 電荷處在正方形四個頂點上 獲取信息 關鍵點 第二步 找突破口要求p點場強的大小和方向 先求出各點電荷在p點產(chǎn)生的場強的大小和方向 再利用平行四邊形定則和矢量的對稱性求解 嘗試解題 四個點電荷各自在p點的電場強度ea eb ec ed如圖所示 根據(jù)對稱性可知 ea ec的合場強e1沿op向外 eb ed的合場強e2沿op指向o 由對稱性可知 e1 e2大小相等 所以p點的場強為零 答案 場強為零 對電場線的理解及應用 1 孤立點電荷的電場 1 正 負 點電荷的電場線呈空間球?qū)ΨQ分布指向外 內(nèi) 2 離點電荷越近 電場線越密 場強越大 3 以點電荷為球心作一球面 則電場線處處與球面垂直 在此球面上場強大小相等 但方向不同 2 兩種等量點電荷的電場比較 o點最小 向外先變大后變小 o點最大 向外逐漸減小 沿中垂線由o點向外場強大小 沿連線先變小 再變大 沿連線先變小 再變大 連線上的場強大小 為零 最小 指向負電荷一方 連線中點o處的場強大小 等量同種點電荷 等量異種點電荷 比較 3 電場線與帶電粒子在電場中運動軌跡的關系一般情況下帶電粒子在電場中的運動軌跡不會與電場線重合 只有同時滿足以下三個條件時 兩者才會重合 1 電場線為直線 2 電荷初速度為零 或速度方向與電場線平行 3 電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向與電場線平行 例3 靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器 某除塵器模型的收塵板是很長的條形金屬板 圖6 1 9中直線ab為該收塵板的橫截面 工作時收塵板帶正電 其左側(cè)的電場線分布如圖所示 粉塵帶負電 在電場力作用下向收塵板運動 最后落在收塵板上 若用粗黑曲線表示原來靜止于p點的帶電粉塵顆粒的運動軌跡 圖6 1 10中可能正確的是 忽略重力和空氣阻力 圖6 1 9 圖6 1 10 嘗試解題 因粉塵帶負電 故帶電粉塵所受電場力的方向與電場線的切線方向相反 軌跡上任何一點的切線方向為運動方向 若粒子做曲線運動 軌跡應出現(xiàn)在速度方向和力的方向所夾的區(qū)域內(nèi) 從軌跡上找?guī)讉€點判斷一下 只有a項符合 故a項正確 答案 a 電場線與軌跡判斷方法 1 運動與力兩線法 畫出 速度線 運動軌跡在初始位置的切線 與 力線 在初始位置電場線的切線方向 從二者的夾角情況來分析曲線運動的情景 2 三不知時要假設 電荷的正負 場強的方向或等勢面電勢的高低 電荷運動的方向 是題意中相互制約的三個方面 若已知其中的任一個 可順次向下分析判定各待求量 若三個都不知 三不知 則要用 假設法 分別討論各種情況 3 一般為定性分析 有時涉及簡單計算 圖6 1 11 超鏈接 利用補償法和對稱性就可以把線性帶電體轉(zhuǎn)換成易于求解的點電荷 這樣通過轉(zhuǎn)換研究對象 就可以把復雜的問題用簡單的方法求解 思路立現(xiàn) 有缺口的帶電圓環(huán) 點電荷 轉(zhuǎn)換對象 題后悟道 求合場強的兩種常用方法 1 對稱法 利用帶電體電荷分布具有對稱性 或帶電體產(chǎn)生的電場具有對稱性的特點求合場強的方法 2 補償法 題給條件建立的模型a不是一個完整的標準模型 這時需要給原來的問題補充一些條件 由這些補充條件建立另一個容易求解的模型b 并且模型a與模型b恰好組成一個完整的標準模型 這樣求解模型a的問題就變?yōu)榍蠼庖粋€完整的標準模型與模型b的差值問題 第 2 問中 若在距缺口四分之一圓弧處 有同樣一個很小的缺口 l 且 l r 其余條件不變 則圓心處的場強大小又為多少 隨堂鞏固落實 1 2012 寧波八校聯(lián)考 兩個質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球a和b 其質(zhì)量分布均勻 將它們固定于絕緣支座上 兩球心間的距離l為球半徑的3倍 若使它們帶上等量異種電荷 所帶電荷量的絕對值均為q 那么a b兩球之間的萬有引力f引和庫侖力f庫的表達式正確的是 答案 c 2 2013 江西聯(lián)考 如圖6 1 12所示的真空空間中 僅在正方體中的黑點處存在著電荷量大小相等的點電荷 則圖中a b兩點電場強度和電勢均相同的是 圖6 1 12 解析 a d項中 a b兩點處場強大小相等但方向不同 故a d錯 b項中 a b兩點處場強大小及方向均不相同 b錯 c項中 a b兩點處在 q q連線的中垂線上 且關于連線中點對稱 故電場強度相同 電勢相同 c對 答案 c 3 2012 渭南質(zhì)檢 兩個帶電荷量分別為q1 q2的質(zhì)點周圍的電場線如圖6 1 13所示 由圖可知 a 兩質(zhì)點帶異號電荷 且q1 q2b 兩質(zhì)點帶異號電荷 且q1q2d 兩質(zhì)點帶同號電荷 且q1q2 選項a正確 答案 a 圖6 1 13 4 2012 北京市朝陽區(qū)期末 絕緣細線的一端與一帶正電的小球m相連接 另一端固定在天花板上 在小球m下面的一絕緣水平面上固定了另一個帶電小球n 在下列情況下 小球m能處于靜止狀態(tài)的是 圖6 1 14 解析 m受到三個力的作用處于平衡狀態(tài) 則絕緣細線的拉力與兩個球的庫侖力的合力必與m的重力大小相等 方向相反 其受力分析圖如右圖所示 選項b正確 答案 b 5 2012 南京一模 如圖6 1 15所示 以o為圓心的圓周上有六個等分點a b c d e f 等量正 負點電荷分別放置在a d兩處時 在圓心o處產(chǎn)生的電場強度大小為e 現(xiàn)改變a處點電荷的位置 使o點的電場強度改變 下列敘述正確的是 a 移至c處 o處的電場強度大小不變 方向沿oeb 移至b處 o處的電場強度大小減半 方向沿od 圖6 1 15 c 移至e處 o處的電場強度大小減半 方向沿ocd 移至f處 o處的電場強度大小不變 方向沿oc 答案 c 給有能力的學生加餐 1 使兩個完全相同的金屬小球 均可視為點電荷 分別帶上 3q和 5q的電荷后 將它們固定在相距為a的兩點 它們之間庫侖力的大小為f1 現(xiàn)用絕緣工具使兩小球相互接觸后 再將它們固定在相距為2a的兩點 它們之間庫侖力的大小為f2 則f1與f2之比為 a 2 1b 4 1c 16 1d 60 1 答案 d 2 2012 重慶八中檢測 在點電荷q產(chǎn)生的電場中有a b兩點 相距為d 已知a點的場強大小為e 方向與ab連線成30 角 b點的場強方向與ab連線成120 角 如圖1所示 則點電荷q的電性和b點的場強大小為 圖1 答案 d 3 一根放在水平面內(nèi)的光滑玻璃管絕緣性良好 內(nèi)部有兩個完全相同的彈性金屬小球a和b 帶電量分別為 9q和 q 兩小球從圖2所示位置由靜止釋放 那么 兩小球再次經(jīng)過圖中原靜止釋放位置時 a球的瞬時加速度為釋放時的 圖2 答案 a 4 如圖3所示 豎直墻面與水平地面均光滑且絕緣 兩個帶有同種電荷的小球a b分別處于豎直墻面和水平地面 且處于同一豎直平面內(nèi) 若用圖示方向的水平推力f作用于小球b 則兩球