高考物理-庫侖定律-電場強(qiáng)度-電場線總復(fù)習(xí)課件-新人教版

●自主學(xué)習(xí)一、電荷電荷守恒定律1．電荷：自然界中存在著兩種電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶

電荷，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶

電荷．2．電荷量：物體所帶

的多少，單位是

．3．區(qū)分幾種電荷(1)元電荷：電荷量為e＝

的電荷叫做元電荷．質(zhì)子和電子均帶元電荷電荷量．(2)點(diǎn)電荷：形狀和大小對研究問題的影響可

的帶電體稱為點(diǎn)電荷．負(fù)電荷庫侖1.6×10－19C忽略不計正(3)場源電荷：電場是由電荷產(chǎn)生的，我們把產(chǎn)生的電荷叫做場源電荷．(4)試探電荷(檢驗(yàn)電荷)：研究電場的基本方法之一是放入一帶電荷量很小的點(diǎn)電荷，考查其受力情況及能量情況，這樣的電荷稱為試探電荷或檢驗(yàn)電荷．電場4．電荷守恒定律(1)物體有三種起電方式，分別是：①

起電；②接觸起電；③

起電．(2)電荷守恒定律①內(nèi)容：電荷既不能

，也不能

，只能從一個物體

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，電荷的總量．

②意義：電荷守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，既適用于宏觀系統(tǒng)，也適用于微觀系統(tǒng)．摩擦感應(yīng)創(chuàng)造消滅不變轉(zhuǎn)移【特別提醒】(1)任何帶電體的電荷量皆為元電荷電荷量的整數(shù)倍．(2)不管是哪種起電方式，它們的實(shí)質(zhì)都是電子的轉(zhuǎn)移．二、庫侖定律1．內(nèi)容：真空中兩個點(diǎn)電荷之間相互作用的電力，跟它們的

的乘積成正比，跟它們的

成反比，作用力的方向在它們的

上．2．公式：.式中的k＝9.0×109N·m2/C2，叫做靜電力常量．3．適用條件：(1)

；(2)真空中．電荷量次方連線點(diǎn)電荷距離的二【特別提醒】當(dāng)兩帶電體離得較近時，它們不能視為點(diǎn)電荷，庫侖定律不再適用，但它們之間仍存在庫侖力．●深化拓展對庫侖定律的理解和應(yīng)用(1)適用條件：當(dāng)兩帶電體間距離遠(yuǎn)大于本身大小時，可以看成點(diǎn)電荷；當(dāng)不能看成點(diǎn)電荷時，可將帶電體分成很多帶電微元，再應(yīng)用庫侖定律和力的合成．(2)應(yīng)用：電荷處于平衡狀態(tài)時，受到的合力為零，所在位置的合場強(qiáng)為零；做勻變速運(yùn)動時，用牛頓運(yùn)動定律分析．(3)三個點(diǎn)電荷平衡的規(guī)律：“三點(diǎn)共線”——三個點(diǎn)電荷分布在同一直線上；“兩同夾異”——正負(fù)電荷相互間隔；“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最小；“近小遠(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷．●針對訓(xùn)練已經(jīng)證實(shí)、質(zhì)子、中子都是由稱為上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電荷量為e，下夸克帶電荷量為－e，e為電子所帶電荷量的大小，如果質(zhì)子是由三個夸克組成的，且各個夸克之間的距離都為l＝1.5×10－15m.試計算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個夸克之間的靜電力(庫侖力)．解析：質(zhì)子帶電荷量為＋e，所以它是由2個上夸克和1個下夸克組成的．按題意，三個夸克必位于等邊三角形的三個頂點(diǎn)處，這時上夸克與上夸克之間的靜電力應(yīng)為代入數(shù)值，得Fuu≈46N，為斥力．上夸克與下夸克之間的靜電力為代入數(shù)值，得Fud≈23N，為引力．答案：上夸克間靜電力為46N，為斥力；上、下夸克間靜電力為23N，為引力●自主學(xué)習(xí)1．電場是電荷發(fā)生相互作用的媒介物質(zhì)，它存在于電荷的周圍．2．電場的基本性質(zhì)：是對放入其中的電荷有力的作用，這種力叫做電場力．3．電場強(qiáng)度(1)定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的

跟它的

的比值，叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度，簡稱為場強(qiáng)．電場力F電荷量q(2)定義式：E＝

.(3)場強(qiáng)的單位符號：N/C.(4)意義：電場強(qiáng)度E是描述電場力的性質(zhì)的物理量．(5)電場強(qiáng)度是矢量，規(guī)定電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟放在該點(diǎn)的

受力方向相同．顯然，負(fù)電荷的電場中某點(diǎn)的受力方向與該點(diǎn)的場強(qiáng)方相

．E/q正電荷相反(6)電場的疊加原理：如果有幾個點(diǎn)電荷同時存在，它們的電場就互相疊加，形成合電場．這時某點(diǎn)的電場等于各個電荷單獨(dú)存在時在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的

(用平行四邊形定則計算)．這叫做電場的疊加原理．4．勻強(qiáng)電場：在電場的某一區(qū)域，如果場強(qiáng)的

和

都相同，這個區(qū)域的電場叫做勻強(qiáng)電場．矢量和大小方向●深化拓展一、公式電場強(qiáng)度的計算三種計算的比較如下表所示：公式適用條件特點(diǎn)定義式任何電場某點(diǎn)的場強(qiáng)為確定值，大小及方向與q無關(guān)決定式真空中點(diǎn)電荷E由場源電荷Q和場源電荷到某點(diǎn)距離r決定關(guān)系式勻強(qiáng)電場d是沿電場方向的距離【名題點(diǎn)睛】(1)電場中某一點(diǎn)的電場強(qiáng)度E是唯一的，它的大小和方向與放入該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷(試探電荷)q無關(guān)，它決定于形成電場的場源電荷及空間位置．(2)理解公式時，不能認(rèn)為場強(qiáng)E與電場力F成正比、與電荷量q成反比．二、三種電荷的對比元電荷試探電荷點(diǎn)電荷定義電荷量e＝1.6×10－19C稱為元電荷電荷量充分小(可正可負(fù))、體積也充分小的電荷帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計本質(zhì)電荷量帶電體帶電體說明是質(zhì)子帶的電荷量，或電子帶的電荷量的絕對值不能影響原電場的分布理想模型●針對訓(xùn)練在電場中某點(diǎn)放一檢驗(yàn)電荷，其電荷量為q，檢驗(yàn)電荷受到的電場力為F，則該點(diǎn)的電場強(qiáng)度為那么下列說法正確的是 ()A．若移去檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)的電場強(qiáng)度就變?yōu)榱鉈．若在該點(diǎn)放一個電荷量為2q的檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)的場強(qiáng)就變?yōu)镃．若在該點(diǎn)放一個電荷量為－2q的檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)的場強(qiáng)大小仍為E，但場強(qiáng)方向變?yōu)樵瓉硐喾吹姆较駾．若在該點(diǎn)放一個電荷量為－的檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)場強(qiáng)大小仍為E，場強(qiáng)方向仍與原來的方向相同答案：D●自主學(xué)習(xí)①定義：在電場中畫出一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線，使曲線上每一步的

方向跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致，這樣的曲線就叫電場線．②電場線的特點(diǎn)：a．電場線起源于

電荷(或無窮遠(yuǎn)處)，終止于電荷(或無窮遠(yuǎn)處)；b．電場線不相交；切線正負(fù)【特別提醒】(1)電場線是人為引入的，不是客觀存在的．(2)雖然電場線是用來描述電場的強(qiáng)弱和方向的，但只根據(jù)一條電場線無法判斷電場強(qiáng)弱和場源情況．(3)沿電場線的方向電勢雖然越來越低，但場強(qiáng)不一定越來越小．●深化拓展1．幾種典型的電場線孤立的正點(diǎn)電荷、孤立的負(fù)點(diǎn)電荷、正點(diǎn)電荷與大金屬板間、帶等量異種電荷的平行金屬板間的電場線分別如圖甲、乙、丙、丁所示．點(diǎn)撥：(1)離電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大．(2)以點(diǎn)電荷為球心一個球面，電場線處處與球面垂直，球面上場強(qiáng)大小處處相等，方向各不相同．2．等量點(diǎn)電荷的電場線比較比較等量異種點(diǎn)電荷等量同種點(diǎn)電荷電場線分布圖連線中點(diǎn)O處的場強(qiáng)最小，指向負(fù)電荷一方為零連線上的場強(qiáng)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O點(diǎn)向外場強(qiáng)大小O點(diǎn)最大，向外逐漸減小O點(diǎn)最小，向外先變大后變小關(guān)于O點(diǎn)對稱的A與A′，B與B′的場強(qiáng)特點(diǎn)等大同向等大反向點(diǎn)撥：根據(jù)電場線的分布情況可以判斷電場強(qiáng)度的大小和方向，但僅一條電場線不能判斷場強(qiáng)的強(qiáng)弱．●針對訓(xùn)練

(2008·青島模擬)A、B兩個點(diǎn)電荷在真空中所產(chǎn)生電場的電場線(方向未標(biāo)出)如圖所示．圖中C點(diǎn)為兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，MN為兩點(diǎn)電荷連線的中垂線，D為中垂線上的一點(diǎn)，電場線的分布關(guān)于MN左右對稱．則下列說法中正確的是 ()A．這兩個點(diǎn)電荷一定是等量異種電荷B．這兩個點(diǎn)電荷一定是等量同種電荷C．C、D兩點(diǎn)的電勢一定相等D．C點(diǎn)的電場強(qiáng)度比D點(diǎn)的電場強(qiáng)度大解析：由于電場線從一個電荷到另一個電荷且以連線的中垂線對稱，因此兩電荷一定帶等量異種電荷，A項(xiàng)正確B項(xiàng)錯；等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線是一條等勢線，因此C、D電勢相等，C項(xiàng)正確；在中垂線上由C到無窮遠(yuǎn)處場強(qiáng)逐漸減小，D正確．答案：ACD●規(guī)律方法這里說的“平衡”，指的是帶電體加速度為零的靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，仍屬靜力學(xué)范疇，只是帶電體受的外力為電場力而已．在做這類題目時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)．(1)每個電荷同時受到其他各個電荷的庫侖力，據(jù)此列平衡方程．(2)相鄰的兩電荷應(yīng)為異種電荷，中間電荷的電荷量應(yīng)為最?。?3)變式：三個電荷中一個受拉力后，三個一起做相同的加速運(yùn)動．【例1】如圖甲所示，兩根長均為L的絕緣細(xì)線下端各懸掛質(zhì)量均為m的帶電小球A和B，A、B所帶的電荷量分別為＋q和－q.若加一水平向左、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場后，使連接AB的長也為L的絕緣細(xì)線繃緊，且兩球均處于平衡狀態(tài)，則勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小E應(yīng)滿足什么條件？[分析]

本題屬于平衡問題，解答時需要對帶電體進(jìn)行正確的受力分析，運(yùn)用隔離法分析，求解．[解析]

由于A、B均處于平衡狀態(tài)，隔離A分析，其受力情況如圖乙所示．設(shè)OA繩受到的拉力為F1，AB繩受到的拉力為F2，將F1正交分解，有：F1cos60°＋F2＋F庫＝qEF1sin60°＝mg聯(lián)立解得：因?yàn)镕2≥0，所以

[答案]

[總結(jié)提升]解決此類問題的關(guān)鍵是對系統(tǒng)(或個體)進(jìn)行正確的受力分析，注意電場力的方向應(yīng)根據(jù)帶電體的正負(fù)和電場的方向來判斷．因?yàn)槭芰Φ膫€數(shù)較多，所以采用正交分解較方便．(2009·浙江理綜)如圖所示，在光滑絕緣水平面上放置3個電荷量均為q(q>0)的相同小球，小球之間用勁度系數(shù)均為k0的輕質(zhì)彈簧絕緣連接．當(dāng)3個小球處在靜止?fàn)顟B(tài)時，每根彈簧長度為l.已知靜電力常量為k，若不考慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長為 ()解析：本題考查庫侖定律和胡克定律，意在考查考生對定律的理解和受力分析的能力．對最右邊的小球受力分析可知，小球受到另外兩個帶電小球?qū)λ蛴业膸靵隽?，大小分別為F1＝和F2＝，由力的平衡可知彈簧彈力的大小F＝F1＋F2＝；故彈簧的伸長量為所以選C.答案：C●規(guī)律方法對電場疊加原理的再認(rèn)識(1)場強(qiáng)疊加原理：多個點(diǎn)電荷在某點(diǎn)產(chǎn)生的合場強(qiáng)為各個點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時在該點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng)的矢量和．(2)不能視為點(diǎn)電荷的帶電體產(chǎn)生場強(qiáng)的求法：將其看成由許多點(diǎn)電荷組成，再利用場強(qiáng)疊加原理求得，“對稱”的方法往往使解題更快捷．【例2】(2008·高考山東理綜)如圖所示，在y軸上關(guān)于O點(diǎn)對稱的A、B兩點(diǎn)有等量同種點(diǎn)電荷＋Q，在x軸上C點(diǎn)有點(diǎn)電荷－Q，且CO＝OD，∠ADO＝60°.下列判斷正確的是 ()A．O點(diǎn)電場強(qiáng)度為零B．D點(diǎn)電場強(qiáng)度為零C．若將點(diǎn)電荷＋q從O移向C，電勢能增大D．若將點(diǎn)電荷－q從O移向C，電勢能增大[思維點(diǎn)撥]

O點(diǎn)的場強(qiáng)應(yīng)為A、B、C三處點(diǎn)電荷在O處形成的合場強(qiáng)；將點(diǎn)電荷從O移向C時，電勢能如何變化取決于電場力做什么功．[解析]

A、B兩點(diǎn)處的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處的合場強(qiáng)為零，因此O點(diǎn)處的電場強(qiáng)度應(yīng)等于C點(diǎn)處的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)形成的電場強(qiáng)度，A選項(xiàng)錯；A、B、C三處點(diǎn)電荷在D點(diǎn)處形成的電場強(qiáng)度分別為所以D點(diǎn)合電場強(qiáng)度為故B選項(xiàng)對；將點(diǎn)電荷＋q從O移向C時，電場力做正功，故電勢能減小，C選項(xiàng)錯；將點(diǎn)電荷－q從O移向C時，電場力做負(fù)功，故電勢能增加，D選項(xiàng)對．[答案]

BD[總結(jié)提升]

本題以點(diǎn)電荷在空間中形成的電場為考查點(diǎn)，體現(xiàn)了矢量合成應(yīng)遵循的原則——平行四邊形定則，主要考查了電場強(qiáng)度的疊加及電勢能的變化，考查了學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力及分析綜合能力，歷年高考中在選擇題中考查電場問題時，往往是考查電場強(qiáng)度的疊加及電場力做功和電勢能的變化．

(2009·海南高考)如圖，兩等量異號的點(diǎn)電荷相距為2a.M與兩點(diǎn)電荷共線，N位于兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)到M和N的距離都為L，且L?a.略去(a/L)n(n≥2)項(xiàng)的貢獻(xiàn)，則兩點(diǎn)電荷的合電場在M和N點(diǎn)的強(qiáng)度 ()A．大小之比為2，方向相反B．大小之比為1，方向相反C．大小均與a成正比，方向相反D．大小均與L的平方成反比，方向相互垂直解析：本題考查點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度和電場的疊加，意在考查考生用矢量合成的方法處理電場的疊加的問題的能力；正電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向水平向右，負(fù)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向水平向左，所以M點(diǎn)的合場強(qiáng)為

方向水平向右；正電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向斜向左上方，負(fù)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向斜向左下方，故其豎直分量互相平衡抵消，水平分量都為,方向水平向左，所以，方向水平向左，故C正確；又所以當(dāng)略去()n(n≥2)時有＝2，所以A正確．答案：AC●規(guī)律方法對于電場強(qiáng)弱和方向的描述，有兩種方法，一是引入了場強(qiáng)的概念，進(jìn)行定量研究；另一種是用電場線進(jìn)行形象描繪，只能進(jìn)行定性分析、判斷，所以要熟練掌握典型電場的電場線分布特點(diǎn)．【例3】(2009·山東模擬)如圖所示，M、N為兩個等量同種正電荷Q，在其連線的中垂線上任意一點(diǎn)P自由釋放一個負(fù)電荷q，不計重力影響，關(guān)于點(diǎn)電荷q的運(yùn)動下列說法正確的是 ()A．從P→O的過程中，加速度越來越大，速度也越來越大B．從P→O的過程中，加速度越來越小，速度越來越大C．點(diǎn)電荷運(yùn)動到O點(diǎn)時加速度為零，速度達(dá)到最大值D．點(diǎn)電荷越過O點(diǎn)后，速度越來越小，加速度越來越大，直到速度為零[解析]

如圖所示，根據(jù)電場疊加原理知：O點(diǎn)場強(qiáng)為零，從O點(diǎn)沿中垂線向外，場強(qiáng)先變大后變?。c(diǎn)電荷從P→O的過程中，電場力可能是先變大后變??；也可能電場力一直變小，加速度一直變小，關(guān)鍵是P點(diǎn)位置的不確定性．不過，在到達(dá)O點(diǎn)之前，電場力一直表現(xiàn)為引力，速度一定是一直變大的，在O點(diǎn)時加速度為零，速度最大．該電場關(guān)于直線MN對稱，電荷越過O點(diǎn)后的運(yùn)動也不一定是單調(diào)變化的．易認(rèn)為從P→O點(diǎn)時電荷距離兩個場源電荷越來越近，電場力就會越來越大而錯選A.其實(shí)，點(diǎn)電荷在與場源電荷的兩個電場力確實(shí)是變大的，只是兩個電場力的合力未必變大，要看電場的矢量合成情況．[答案]C[規(guī)律總結(jié)]對電場線的認(rèn)識，一是要注意電場線的疏密(表示電場的強(qiáng)弱)；二是注意電場線的切線方向(表示電場的方向)；三是注意將兩個同種電荷與兩個異種電荷的橫向、縱向聯(lián)系相類比．(2007·高考廣東卷)如圖所示，實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場線，若帶電粒子q(|Q|?|q|)，由a運(yùn)動到b，電場力做正功．已知在a、b兩點(diǎn)粒子所受電場力分別為Fa、Fb，則下列判斷正確的是 ()A．若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)a>FbB．若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)a<FbC．若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)a>FbD．若O為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)a<Fb答案：A●規(guī)律方法電荷之間的作用力——庫侖力產(chǎn)生的效果服從牛頓力學(xué)中的所有規(guī)律．所以在計算庫侖力時，應(yīng)運(yùn)用庫侖定律；而在分析效果時，應(yīng)根據(jù)力學(xué)的解題思路去分析，解答．【例4】(2008·天津模擬)如圖所示，兩個點(diǎn)電荷A、B帶的電荷量均為q，電荷A固定于絕緣座上，在它正上方的電荷B則放在一塊絕緣板上．現(xiàn)在手持絕緣板使電荷B從靜止開始以加速度a(a<g)豎直向下做勻加速運(yùn)動，若電荷B的質(zhì)量為m.則：(1)電荷B運(yùn)動到距離電荷A多遠(yuǎn)的地方將會脫離絕緣板？(2)如果電荷B脫離絕緣板時距電荷A的高度是原來開始運(yùn)動時距電荷A高度的，則當(dāng)電荷B脫離絕緣板時，電場力和板的支持力對電荷B做功的代數(shù)和為多少？[分析]

電荷B在向下勻加速運(yùn)動的過程中受到的庫侖力在不斷增大，絕緣板的支持力不斷減小，B