第1講電荷的相互作用電場力的性質(zhì)

1、固M教材河扣(對應學生用書第94頁)曲“物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)及電荷守恒定律I I1物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)構(gòu)成物質(zhì)的原子本身包括：帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子構(gòu)成原子核，核外有帶負電的電子，整個原子對外界較遠位置表現(xiàn)為電中性2. 元電荷最小的電荷量，其值為 e= 1.60 X 1019 c.其他帶電體的電荷量皆為元電荷的整數(shù)倍.3. 電荷守恒定律(1) 內(nèi)容：電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另二個物體，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，電荷的總量不變.(2) 起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應起電.帶電實質(zhì)：物體帶電的實質(zhì)是得失電子.【針對訓練】1. 把兩個相同的金屬小球接觸一

2、下再分開一小段距離，發(fā)現(xiàn)兩球間相互排斥，則這兩 個金屬小球原來的帶電情況可能是()A .兩球原來帶有等量異種電荷B .兩球原來帶有同種電荷C.兩球原來帶有不等量異種電荷D .兩球中原來只有一個帶電【解析】根據(jù)同種電荷相斥，異種電荷相吸，兩個相同的小球接觸后電荷量平均分配 規(guī)律可知，B、C、D正確.【答案】 BCD點電荷及庫侖定律1. 點電荷是一種理想化的物理模型，當帶電體本身的形狀和大小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的大小，跟它們的電荷量的q1與q2乘積成正比，跟它們的距離 r的平方成反比，作用力的方向沿著它們的

3、連線.(2) 公式：F = kf2,其中比例系數(shù)k叫做靜電力常量，k= 9.0X 109 n m2/C2.(3) 話用條件：真空中；點電荷.” I易ttSSI一|錯誤!【針對訓練】2. (2012上海高考)A、B、C三點在同一直線上，AB : BC = 1 : 2, B點位于 A、C之間，在B處固定一電荷量為 Q的點電荷.當在 A處放一電荷量為+ q的點電荷時，它所受到的 電場力為F ;移去A處電荷，在C處放一電荷量為一2q的點電荷，其所受電場力為 ()A . - F/2B . F/2C . - FD . F【解析】設AB間距離為X,則BC間距離為2x,根據(jù)庫侖定律有 F = kQp，在C處放

4、一電荷量為一2q的點電荷，其所受電場力為F =燈炸=F，考慮電場力方向易知B正確.【答案】B呵硏電場 電場強度及電場線1. 電場基本性質(zhì)：能夠?qū)鲋械碾姾捎辛Φ淖饔?，這個力叫做電場力2. 電場強度(1) 定義式：E= F,適用于任何電場，是矢量，單位:N/C或V/m.q(2) 點電荷的場強：E =晉，適用于計算真空中的點電荷產(chǎn)生的電場.(3) 方向：規(guī)定正電荷在電場中某點所受電場力的方向為該點的電場強度方向.(4) 電場強度的疊加：電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度 的矢量和.3. 電場線(1) 特點 電場線從正電荷或(無限遠處)出發(fā)，到無限遠處或到負電荷； 電場線在電場

5、中不相交； 在同一電場里，電場線越密的地方場強越大； 電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向； 沿電場線方向電勢逐漸降低； 電場線和等勢面在相交處相互垂直.(2) 幾種典型電場的電場線零険舁種電椅的電場孤龍點電楠的電蛹部秋同種電粒的電場皈何的也場圖 6-1-1T易錯提醒I電場中某一點的電場強度 E與試探電荷q無關(guān)，由場源電荷和該點在電場中的位置決定【針對訓練】3.圖 6-1 2有一負電荷自電場中的 A點自由釋放，只受電場力作用，沿電場線運動到B點，它運動的速度圖象如圖6 1 2所示，則 A、B所在電場區(qū)域的電場線分布可能是選項圖中的4AElCD( )【解析】由v t圖象可知，負電荷的 a和v

6、均增加，故EbEa, B點的電場線比A點的密，且電場力與 v同向，E與v反向，應選B.【答案】B析考點重難靈破(對應學生用書第95頁)+: |三個場強表達式及電場的疊加1. 場強公式F適用于任何電場e =q與檢驗電荷是否存在無關(guān)kQ適用于點電荷產(chǎn)生的電場E= 2三個公式r Q為場源電荷的電量適用于勻強電場E= U U為兩點間的電勢差，d為沿電場方向d兩點間的距離2. 電場的疊加(1) 電場疊加：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.(2012安徽高考)如圖6 1 3所示，半徑為R的均勻帶電圓形平板， 單位面積帶電量為為其軸線上任

7、意一點1 x_ 理求出：E= 2水,r2+ x21電平板，從其中間挖去一半徑為標為x）的電場強度為（P（坐標為x）的電場強度可以由庫侖定律和電場強度的疊加原,方向沿X軸.現(xiàn)考慮單位面積帶電量為 C0的無限大均勻帶r的圓板，如圖6- 1-4所示.貝U圓孔軸線上任意一點Q(坐【審題視點】B .圖 6- 1 - 42nr2+ x2|（1）當圓板的半徑R無限大時，0；根據(jù)電場的疊加，Q點的場強應為挖去圓孔前平面產(chǎn)生的場強減去圓孔部分的電荷 在Q點產(chǎn)生的場強.【解析】 根據(jù)半徑為R的均勻帶電圓形平板在P點的電場強度無限大帶電平板， 進去，這時 Qxx 2 1，可推知當帶電圓板無限大時（即當RT8 ）的電

8、場強度E = 2 n g-2挖去一半徑為點的電場強度對于r的圓板的電場強度，可利用填補法，即將挖去的圓板填充Eq = 2 n（S，則挖去圓板后的電場強度Eq = 2 n(o 1 x2 n co2 . 2 1 = 2 ngr + x仁 故選項A正確，選項B、C、D錯誤. r2+ x2 1【答案】 A該題屬新情景問題，判斷兩個均勻帶電圓環(huán)軸線上的電場強度大小，顯然無法直接通過物理規(guī)律直接推導得出結(jié)論，應另辟蹊徑，可以運用量綱分析法、特殊值法、極限法、對稱法、等效法等解決問題.【即學即用】1. （2011重慶高考）如圖6- 1 5所示，電量為+ q和一q的點電荷分別位于正方體的頂 點，正方體范圍內(nèi)電

9、場強度為零的點有（）圖 6-1-5A .體中心、各面中心和各邊中點B .體中心和各邊中點C.各面中心和各邊中點D .體中心和各面中心【解析】 根據(jù)點電荷場強公式 E= -2及場的疊加原理，禾U用點電荷電場的對稱性可以 確定各面的中心及正方體的中心電場強度均為零，故D正確，A、B、C錯誤.【答案】 D對電場線的理解和應用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強，電場線越疏的地方場強越弱.(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.2

10、. 等量點電荷的電場線比較比較等量異種點電荷等量冋種點電荷1沁S電場線分布圖1連線中點0點的場強最小，指向負電荷一方為零連線上的場強大小沿連線先變小，再變大沿連線先變小，再變大沿中垂線由0點向外場強大小0點最大，向外逐漸減小0點最小，向外先變大后變小關(guān)于0點對稱的A與A、B等大同向等大反向與B的場強3.電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡的關(guān)系根據(jù)電場線的定義， 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.規(guī)律總結(jié)(1

11、) 沿電場線方向電勢越來越低，但場強不一定越來越小.(2) 等量異號點電荷的電場，沿連線，中點場強最小，沿中垂線，中點場強最大.(3) 等量同號點電荷的電場，沿連線，中點場強為零(最小)，沿中垂線，由中點到無窮遠，場強先變大后變小出現(xiàn)極值.F (2010山東高考)某電場的電場線分布如圖6 1 6所示，以下說法正確的是( )A . c點場強大于b點場強B. a點電勢高于b點電勢C. 若將一試探電荷+ q由a點釋放，它將沿電場線運動到 b點D若在d點再固定一點電荷一 Q,將一試探電荷+ q由a移至b的過程中，電勢能減 小【解析】電場線越密的地方電場強度越大，EcvEb,故A錯；沿著電場線的方向，電

12、勢是逐漸降低的，由血，B對；將試探電荷+ q由a點釋放，它將沿電場線的切線方向運動而不是沿電場線運動，故 C錯；在原電場中，將一試探電荷+ q由a移至b的過程中， 電場力做正功，在 d點再固定一點電荷一 Q,將一試探電荷+ q由a移到b的過程中，電場 力也做正功，所以在合電場中，將一試探電荷+q由a移至b的過程中，根據(jù)電場力做功和電勢能的關(guān)系可知：電勢能將減小，D正確.【答案】 BD【即學即用】2.如圖6- 1 7所示為兩個點電荷在真空中所產(chǎn)生電場的電場線（方向未標出）.圖中C點為兩點電荷連線的中點，MN為兩點電荷連線的中垂線，D為中垂線上的一點，電場線的分布關(guān)于MN左右對稱.則下列說法中正確

13、的是（）圖 61 7A 這兩點電荷一定是等量異種電荷B 這兩點電荷一定是等量同種電荷C. D、C兩點的電場強度一定相等D . C點的電場強度比 D點的電場強度小【解析】 由電場線分布的特征可知，產(chǎn)生電場的電荷一定是等量異種電荷，A正確,B不正確；D、C兩點電場線的密度不同， D、C兩點的電場強度不同， C不正確；C點電場 線的密度大，電場強度大， D不正確.【答案】 A捉考能考題細研.丿（對應學生用書第97頁）帶電體的平衡與運動1分析思路第口軋場力或譽)平仙親件、牛輙第-鋌律、 功廂宦煙、能的裝化棚守幗受力分析2.運動反映受力情況物體保持靜止：F合=0.(2)做直線運動. 勻速直線運動，F(xiàn)合=

14、0. 變速直線運動：F合工0,且F合一定與運動方向共線.做曲線運動：F合工0,且F合總指向曲線凹的一側(cè).加速運動：F合與v夾角a, 0 a 90；減速運動：90 62）兩小球突然失去各自所帶電荷后開始擺動，最大速度分別為VA和VB,最大動能分別為 EkA和EkB.則（）A mA 一定小于 mBB . qA 一定大于 qBC. VA 一定大于 VB D . EkA 一定大于 EkB【解析】對于兩球受力分析，由于兩球所受電場力相等，同時注意到兩球處于同一水平面上，根據(jù)力的平衡有 mAgtan 0 = mBgtan 6,根據(jù)幾何關(guān)系有 Lacos 6= Lbcos 6,因為6A正確，B錯誤；根據(jù) 6

15、,所以mA 一定小于mB, La Lb,但不能比較電荷量大小，所以機械能守恒定律得:VB =2g Lb 1 cos 6所以有VA VB，即C正確;平衡時：F庫=mgtan 6,擺動后:F 庫 I 1 cos 6Ek= mgl mglcostan 6F 庫 Icos 6 1 cos 6sin 61 cos 66其中=tan其中sin 62當 61 6, tan 6tan 6，又有題設知 l1cos 6 = |2cos 6所以Ek1 Ek2, D正確.【答案】ACD練考題隨堂11測（對應學生用書第97頁）起電原理的考查1.圖 6 1 10（2012浙江高考）用金屬箔做成一個不帶電的圓環(huán)，放在干燥的

16、絕緣桌面上.小明同學用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下慢慢靠近圓環(huán)，當距離約為0.5 cm時圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖6- 1 10所示對上述現(xiàn)象的判斷與分析， 下列說法正確的是（）A. 摩擦使筆套帶電B 筆套靠近圓環(huán)時，圓環(huán)上、下部感應出異號電荷C.圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D .筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和【解析】筆套與頭發(fā)摩擦后， 能夠吸引圓環(huán)，說明筆套上帶了電荷，即摩擦使筆套帶電，選項A正確；筆套靠近圓環(huán)時，由于靜電感應，會使圓環(huán)上、下部感應出異號電荷， 選項B正確；圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，是由于圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)

17、所受的 重力，故選項 C正確；筆套接觸到圓環(huán)后，筆套上的部分電荷轉(zhuǎn)移到圓環(huán)上，使圓環(huán)帶上 相同性質(zhì)的電荷，選項 D錯誤.【答案】 ABC庫侖定律與電荷守恒定律2. （2011海南高考）三個相同的金屬小球 1、2、3分別置于絕緣支架上，各球之間的距離遠大于小球的直徑.球 1的帶電量為q，球2的帶電量為nq,球3不帶電且離球1和球2 很遠，此時球1、2之間作用力的大小為 F.現(xiàn)使球3先與球2接觸，再與球1接觸，然后將 球3移至遠處，此時1、2之間作用力的大小仍為 F，方向不變.由此可知（）A . n= 3B . n = 4C. n = 5 D. n = 6【解析】由于各球之間距離遠大于小球的直徑，

18、小球帶電時可視為點電荷.由庫侖定律f =知兩點電荷間距離不變時，相互間靜電力大小與兩球所帶電荷量的乘積成正r丄nqq+ 2比.又由于三小球相同，則接觸時平分總電荷量，故有qx nq =，解之可得n =6, D正確.【答案】 D等量異種電荷電場分布特點3. （2012渭南一模）用電場線能很直觀、很方便地比較電場中各點的強弱.如圖6 1 11甲是等量異種點電荷形成電場的電場線， 圖乙是場中的一些點：O是電荷連線的中點，E、 F是連線中垂線上相對 O對稱的兩點，B、C和A、D也相對O對稱.則（ ）T乙圖 6 1 11A . B、C兩點場強大小和方向都相同B. A、D兩點場強大小相等，方向相反C. E、0、F三點比較，O的場強最強D . B、O、C三點比較，O點場強最弱【解析】由對稱性可知，B、C兩點場強大小和方向均相同，A正確；A、D兩點場強大小相同，方向也相同， B錯誤；在兩電荷連線的中垂線上，O點場強最強，在兩點電荷連線上，O點場強最弱，D正確.【答案】 ACD電場線與運動軌跡的關(guān)系4. （2011新課