高考物理總復習（高考備考導航+基礎要點整合+解題素能培養(yǎng)+考點核心突破+訓練高效提能）6.1 庫侖定律 電場力的性質課件.ppt

第六章靜電場 高考備考導航 第一節(jié)庫侖定律電場力的性質 一 電荷 電荷守恒定律 問題導引如圖6 1 1所示 在帶電荷量為 q的帶電體c右側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 答案 先將c移走 再把a b分開 a b將都不帶電 若先將a b分開 再移走c 則a帶負電 b帶正電 此過程中電荷的總量保持不變 知識梳理1 元電荷 電子或質子所帶電荷量最小 這個最小的電荷量叫元電荷 用e表示 e 任何帶電體所帶的電荷量都是這個數(shù)值的 2 點電荷 和及電荷分布情況對研究問題的影響可忽略不計的帶電體稱為點電荷 點電荷是理想化模型 實際不存在 1 60 10 19c 整數(shù)倍 大小 形狀 3 電荷守恒定律 1 內(nèi)容 電荷既不能創(chuàng)生 也不會消滅 它只能從一個物體到另一個物體 或者從物體的一部分轉移到另一部分 在過程中 電荷的總量保持不變 2 三種起電方式 摩擦起電 接觸起電 3 帶電實質 物體 4 電荷的分配規(guī)律 完全相同的金屬帶電體相互接觸 電荷量的分配規(guī)律是同種電荷總量 異種電荷先中和再 轉移 轉移 感應起電 得失電子 均分 均分 自主檢測1 對于元電荷和點電荷的理解 下列說法正確的是a 元電荷實質上是指電子或質子本身b 所有帶電體所帶的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍c 元電荷是表示與電子所帶的電荷量在數(shù)值上相等的電荷d 有時體積很小的電荷也不能看成點電荷 解析元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量 元電荷不是一個電荷 a c均錯 一個帶電體能否被視為點電荷完全取決于自身的幾何形狀的大小與帶電體之間的距離的比較是否可以忽略不計 與帶電體的大小無直接關系 d對 答案bd 二 庫侖定律 問題導引 答案 這種認識不正確 知識梳理1 點電荷 1 是一種理想化的物理模型 2 當帶電體本身的和對研究的問題影響很小時 可以將帶電體視為點電荷 2 庫侖定律 1 內(nèi)容 真空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上 大小 形狀 正比 反比 連線 真空中 點電荷 自主檢測2 兩個質量均為m的完全相同的金屬球a和b 其質量分布均勻 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 三 電場強度 問題導引 答案 c 知識梳理1 電場的基本性質 對放入其中的電荷有 靜止電荷產(chǎn)生的電場稱為 2 電場強度 1 定義 放入電場中某點的電荷受到的電場力f與它的 的比值 3 單位 或 4 矢量性 規(guī)定正電荷在電場中某點所受電場力的方向為該點電場強度的方向 力的作用 靜電場 電荷量 n c v m 背離q 指向q 點電荷 矢量 自主檢測3 在如圖所示的四個電場中 均有相互對稱分布的a b兩點 其中a b兩點電勢和場強都相同的是答案c 四 電場線 知識梳理1 電場線 在電場中畫出的一系列有方向的曲線 沿著曲線上每一點的方向都跟該點的場強方向一致 2 電場線的特點 1 電場線從出發(fā) 終止于或無窮遠處 2 電場線在電場中 3 在同一電場里 電場線的地方場強越大 切線 正電荷 負電荷 不相交 越密 4 電場線上某點的切線方向表示該點的 5 沿電場線方向電勢逐漸 3 幾種典型電場的電場線 如圖6 1 2 圖6 1 2 場強方向 降低 自主檢測4 2014 紹興一中月考 如圖6 1 3所示為點電荷a b所形成的靜電場的電場線分布圖 以下說法正確的是圖6 1 3 a a b均帶正電b a b均帶負電c a帶正電 b帶負電d p點的場強大于q點的場強解析電場線起于正電荷 止于負電荷 電場線的疏密表示場強的大小 故c d正確 答案cd 考點一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 4 答案 c 規(guī)律總結處理點電荷的平衡問題及動力學問題的方法 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 1 2014 四川省涼山第三次診斷 如圖6 1 5所示 在光滑的絕緣桌面上 放置三個電量大小都為q的相同小球a b c 小球可視為質點 小球間用勁度系數(shù)為k的兩相同輕彈簧連接 當3個小球處于靜止狀態(tài)時 每根彈簧的長度均為l 已知靜電力常量為k 不考慮球和彈簧的靜電感應 則每根彈簧的原長可能是 突破訓練 圖6 1 5 答案ad 考點二電場的疊加與電場強度的計算1 場強三個表達式的比較 2 電場的疊加原理及計算法則 1 電場的疊加原理 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)生的電場強度的矢量和 2 計算法則 遵循平行四邊形定則 ab和cd為圓上兩條相互垂直的直徑 圓心為o 將電荷量分別為 q和 q的兩點電荷放在圓周上 其位置關于ab對稱且它們之間的距離等于圓的半徑 如圖6 1 6所示 要使圓心處的電場強度為零 可在圓周上再放一個適當?shù)狞c電荷q 則該點電荷q圖6 1 6 a 應放在a點 q 2qb 應放在b點 q 2qc 應放在c點 q qd 應放在d點 q q 審題指導 1 電荷 q和 q在圓心o處產(chǎn)生的電場的場強大小方向如何 合場強的方向如何 2 點電荷q在o處產(chǎn)生的電場方向應如何 解析 設圓的半徑為r 則點電荷 q和 q在o點產(chǎn)生的場強大小均為 e e kq r2 由電場的疊加原理和對稱性可知 q q在o點的合場強方向應沿od方向 其大小為e0 e kq r2 要使圓心處的電場強度為零 必須在c點放置負電荷或在d點放正電荷 使得負電荷在o點產(chǎn)生的場強大小等于e0 由點電荷場強公式得 e0 kqc r2 解得 qc q c正確 答案 c 規(guī)律總結電場強度的三個性質 1 矢量性 規(guī)定正電荷受力方向為該點場強的方向 2 唯一性 電場中某一點的電場強度e是唯一的 它的大小和方向與放入該點的電荷q無關 它決定于形成電場的電荷 場源電荷 及空間位置 3 疊加性 如果有幾個靜止電荷在空間同時產(chǎn)生電場 那么空間某點的場強是各場源電荷單獨存在時在該點所產(chǎn)生的場強的矢量和 突破訓練 答案b 1 電場線的作用 1 表示場強的方向電場線上每一點的切線方向和該點的場強方向一致 2 比較場強的大小電場線的疏密程度反映了場強的大小 即電場的強弱 同一幅圖中 電場線越密的地方場強越大 電場線越疏的地方場強越小 3 判斷電勢的高低在靜電場中 順著電場線的方向電勢越來越低 考點三電場線的理解及應用 2 等量點電荷的電場線比較 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 2014 江西四市聯(lián)考 p q兩電荷的電場線分布如圖6 1 7所示 a b c d為電場中的四點 一個離子從a運動到b 不計重力 軌跡如圖所示 則下列判斷正確的是 圖6 1 7a p帶負電b c d兩點的電場強度相同c 離子在運動過程中受到p的吸引力d 離子從a到b 電場力做正功 審題提示 根據(jù)電場線的方向判斷場源電荷p的電性 根據(jù)離子軌跡的彎曲方向 判斷離子所受電場力的方向 進而判斷離子所受電場力做功的正 負 解析 由電場線的方向可知a錯誤 c d兩點場強大小相同 但方向不同 b錯誤 離子受電場力的方向應該指向曲線的凹側 故可以判斷出離子在運動過程中受到p的吸引力 選項c正確 離子從a到b 電場力做負功 選項d錯誤 答案 c 規(guī)律總結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 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 其左側的電場線分布如圖6 1 8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 下列4幅圖中可能正確的是 忽略重力和空氣阻力 圖6 1 8 突破訓練 解析因粉塵帶負電 故帶電粉塵顆粒所受電場力的方向與電場線的切線方向相反 即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) 從軌跡找?guī)讉€點判斷一下 只有a項符合 故a項正確 答案a 5 用對稱法和補償法求解電場強度問題 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 物理思想方法 如圖6 1 9所示 電荷量為 q的點電荷與均勻帶電薄板相距為2d a b兩點在薄板兩側與薄板的距離都為d 點電荷到帶電薄板的垂線通過板的幾何中心 若圖中a點處的電場強度為零 求帶電薄板在圖中b點處產(chǎn)生的電場強度的大小和方向 圖6 1 9 審題指導 由于a b兩點關于均勻帶電薄板對稱 故帶電薄板在a b兩點處產(chǎn)生的電場強度大小相等 方向相反 如圖6 1 10所示 將金屬絲ab彎成半徑r 1m的圓弧 但是ab之間留出寬度為d 2cm 相對于圓弧來說很小的間隙 電荷量q 3 14 10 9c的正電荷均勻分布在金屬絲上 求圓心o處的電場強度 圖6 1 10 審題指導 1 若為完整的圓環(huán) 圓心o處的電場強度是多少 2 長度為d的一小段圓弧在o處產(chǎn)生的電場的電場強度是多少 解析 將圓環(huán)的缺口補上 并且它的電荷線密度與缺了口的環(huán)體原有的電荷線密度一樣 這樣就形成了一個電荷均勻分布的完整的帶電環(huán) 根據(jù)對稱性可知 帶電圓環(huán)在圓心處的總場強e 0 答案 9 10 20n c方向向左 隨堂演練 1 2014 杭州模擬 真空中有兩個固定的帶正電的點電荷 其電荷量q1 q2 點電荷q置于q1 q2連線上某點時 正好處于平衡狀態(tài) 則a q一定是正電荷b q一定是負電荷c q離q2比離q1遠d q離q2比離q1近 解析點電荷q置于q1 q2連線上某點時 正好處于平衡狀態(tài) 說明它受到q1 q2的作用力大小相等 方向相反 q可以是正電荷 也可以是負電荷 a b不正確 因q1 q2 由庫侖定律可知 則q離q1的距離大 d正確 答案d 答案b 3 2014 武漢摸底 水平面上a b c三點固定著三個電荷量為q的正點電荷 將另一質量為m的帶正電的小球 可視為點電荷 放置在o點 oabc恰構成一棱長為l的正四面體 如圖6 1 12所示 已知靜電力常量為k 重力加速度為g 為使小球能靜止在o點 小球所帶的電荷量為圖6 1 12 4 2