2020高考物理专题复习电场的力的性质课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电场的力的性质,电场的力的性质,一、电荷及其守恒定律,1,.,元电荷、点电荷,(1),元电荷,:,e=,1,.,60,10,-,19,C,所有带电体的电荷量都是元电荷的,.,(2),点电荷,:,代表有一定电荷量的点,忽略带电体的大小和形状的,.,2,.,电荷守恒定律,(1),内容,:,电荷既不会创生,也不会消灭,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,;,在转移过程中,电荷的总量,.,(2),三种起电方式,:,起电、,起电、,起电,.,教材知识梳理,整数倍,理想化模型,保持不变,摩擦,感应,接触,一、电荷及其守恒定律教材知识梳理整数倍理想化模型保持不变摩擦,教材知识梳理,正比,反比,9.010,9,点电荷,教材知识梳理正比反比9.0109点电荷,三、电场、电场强度,1,.,电场基本性质,:,对放入其中的电荷有,.,2,.,电场强度,(1),定义,:,放入电场中某点的电荷受到的,与它的,的比值,.,(2),定义式,:,.,单位,:N/C,或,V/m,.,(3),矢量性,:,规定,在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向,.,教材知识梳理,力的作用,电场力,F,电荷量,q,正电荷,三、电场、电场强度教材知识梳理力的作用电场力F电荷量q正电荷,四、电场线,1,.,电场线,:,在电场中画出的一些曲线,曲线上每一点的,方向都跟该点的场强方向一致,曲线的疏密表示电场的,.,电场线不是实际存在的线,而是为了描述电场而假想的线,.,2,.,电场线的特点,(1),电场线从,或无限远处出发,终止于,或无限远处,.,(2),电场线不相交,.,(3),在同一电场里,电场线越密的地方场强,.,教材知识梳理,切线,强弱,正电荷,负电荷,越大,四、电场线教材知识梳理切线强弱正电荷负电荷越大,教材知识梳理,教材知识梳理,(6),电场线的方向即为带电粒子的运动方向,.,(,),(7),人教选修,3,-,1,改编,如图,19,-,1,所示,有一带正电的验电器,当一个金属球,A,靠近验电器的小球,B,(,不接触,),时,验电器的金箔张角减小,则金属球,A,的带电情况如何,?,教材知识梳理,图,19,-,1,(6)电场线的方向即为带电粒子的运动方向.()教材知识,教材知识梳理,答案,(1)(),(2)(,),(3)(,),(4)(,),(5)(,) (6)(,),(7),金属球可能不带电或带负电,解析,验电器的金箔之所以张开,是因为它们都带有正电荷,而同种电荷相互排斥,张开角度的大小取决于两金箔带电荷量的多少,.,如果,A,球带负电,靠近验电器的,B,球时,异种电荷相互吸引,使金箔上的正电荷逐渐,“,上移,”,从而使两金箔张角减小,;,如果,A,球不带电,在靠近,B,球时,发生静电感应现象使,A,球靠近,B,球的端面出现负的感应电荷,而背向,B,球的端面出现正的感应电荷,由于,A,球上因感应而出现的负电荷离验电器较近而表现为吸引作用,从而使金箔张角减小,.,教材知识梳理答案 (1)()(2)()(3)(,考点一,电荷守恒与库仑定律,考点探究,考点一电荷守恒与库仑定律考点探究,考点探究,1,.,(,电荷守恒,),如图,19,-,2,所示,两个不带电的导体,A,和,B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触,.,把一带正电荷的物体,C,置于,A,附近,贴在,A,、,B,下部的金属箔都张开,则,(,),A,.,此时,A,带正电,B,带负电,B,.,此时,A,电势低,B,电势高,C,.,移去,C,贴在,A,、,B,下部的金属箔都闭合,D,.,先把,A,和,B,分开,然后移去,C,贴在,A,、,B,下部的金属箔都闭合,图,19,-,2,考点探究1.(电荷守恒)如图19-2所示,两个不带电的导体A,考点探究,答案, C,考点探究答案 C,考点探究,考点探究,考点探究,答案, C,考点探究答案 C,考点探究,3,.,(,库仑力作用下的平衡问题,),如图,19,-,3,所示,质量分别是,m,1,和,m,2,、电荷量分别是,q,1,和,q,2,的小球用长度不等的绝缘轻丝线悬挂起来,两丝线与竖直方向的夹角分别是,和,(,),两小球恰在同一水平线上,则,(,),A,.q,1,一定大于,q,2,B,.,两球一定带同种电荷,C,.m,1,一定小于,m,2,D,.,质量为,m,1,的小球所受的库仑力一定大于,质量为,m,2,的小球所受的库仑力,图,19,-,3,考点探究3.(库仑力作用下的平衡问题) 如图19-3所示,质,考点探究,答案, C,考点探究答案 C,考点探究,图,19,-,4,考点探究图19-4,考点探究,答案, C,考点探究答案 C,考点探究,要点总结,(1),对于两个均匀带电绝缘球体,可以将其视为电荷集中于球心的点电荷,r,为两球心之间的距离,.,(2),对于两个带电金属球,要考虑金属球表面电荷的重新分布,.,(3),不能根据公式错误地推出,:,当,r,0,时,F,.,其实,在这样的条件下,两个带电体已经不能再看成点电荷了,.,考点探究 要点总结(1)对于两个均匀带电绝缘球体,可以将其,考点二,电场的叠加,考点探究,考点二电场的叠加 考点探究,考点探究,考点探究,考点探究,2,.,电场的叠加,(1),叠加原理,:,多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和,.,(2),运算法则,:,平行四边形定则,.,考点探究2.电场的叠加,考点探究,图,19,-,5,考点探究图19-5,考点探究,答案, B,考点探究答案 B,考点探究,题根分析,考点探究 题根分析,考点探究,变式网络,考点探究 变式网络,考点探究,图,19,-,6,考点探究图19-6,考点探究,答案, B,考点探究答案 B,考点探究,图,19,-,7,考点探究图19-7,考点探究,答案,B,考点探究答案 B,考点探究,变式题,3,(,等效法,),MN,为足够大的不带电的金属板,在其右侧距离为,d,的位置放一个电荷量为,+q,的点电荷,O,金属板右侧空间的电场分布如图,19,-,8,甲所示,P,是金属板表面上与点电荷,O,距离为,r,的一点,.,几位同学想求出,P,点的电场强度大小,但发现问题很难,经过研究,他们发现图甲的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的,.,图乙是两等量异号点电荷的电场线分布图,两点电荷的电荷量的大小均为,q,它们之间的距离为,2,d,虚线是两点电荷连线的中垂线,.,由此他们分别对甲图中,P,点的电场强度方向和大小做出以下判断,其中正确的是,(,),考点探究变式题3 (等效法)MN为足够大的不带电的金属板,考点探究,图,19,-,8,考点探究图19-8,考点探究,答案,C,考点探究答案 C,考点探究,考点探究,考点探究,答案,D,考点探究答案 D,考点三,电场线的理解和应用,考点探究,考点三电场线的理解和应用考点探究,考点探究,2,.,两种等量点电荷的电场线,考点探究2.两种等量点电荷的电场线,考点探究,例,2,(,多选,),如图,19,-,9,所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中,M,点以相同速度垂直于电场线方向飞出,a,、,b,两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,则,(,),A,.a,一定带正电,b,一定带负电,B,.a,的速度将减小,b,的速度将增大,C,.a,的加速度将减小,b,的加速度将增大,D,.,两个粒子的动能均增大,图,19,-,9,考点探究例2 (多选)如图19-9所示,实线为不知方向,考点探究,答案, CD,解析,根据两粒子的偏转方向,可知两粒子带异种电荷,但无法确定其具体电性,故,A,错误,;,由粒子受力方向与速度方向的关系,可判断电场力对两粒子均做正功,两粒子的速度、动能均增大,故,B,错误,D,正确,;,从两粒子的运动轨迹判断,a,粒子经过的电场的电场线逐渐变得稀疏,b,粒子经过的电场的电场线逐渐变密,说明,a,的加速度减小,b,的加速度增大,故,C,正确,.,考点探究答案 CD解析 根据两粒子的偏转方向,可知两,考点探究,变式题,1,如图,19,-,10,所示为两个等量点电荷的电场线,图中,A,点和,B,点、,C,点和,D,点分别关于两电荷连线的中点,O,对称,.,若将一电荷放在此电场中,则以下说法正确的是,(,),A,.,电荷在,O,点时受力最大,B,.,电荷沿直线由,A,到,B,的过程中,电场力先增大后减小,C,.,电荷沿直线由,A,到,B,的过程中,电势能先增大后减小,D,.,电荷沿直线由,C,到,D,的过程中,电场力先增大后减小,图,19,-,10,考点探究变式题1 如图19-10所示为两个等量点电荷的,考点探究,答案, D,解析,根据电场线的疏密特点,在,AB,直线上,O,点的电场强度最小,则受到的电场力最小,而在,CD,直线上,O,点的电场强度最大,则受到的电场力最大,因此电荷在,O,点受力不是最大,故,A,错误,;,根据电场线的疏密可知,从,A,到,B,的过程中,电场强度先减小后增大,则电场力也先减小后增大,同理,从,C,到,D,的过程中,电场强度先增大后减小,则电场力也先增大后减小,故,B,错误,D,正确,;,电荷沿直线由,A,到,B,的过程中,无法确定电场力做功的正负,因此无法确定电势能变化,故,C,错误,.,考点探究答案 D解析 根据电场线的疏密特点,在AB直,考点探究,变式题,2,如图,19,-,11,所示,A,、,B,为两个等量的正点电荷,在其连线中垂线上的,P,点放一个负点电荷,q,(,不计重力,),由静止释放后,下列说法中正确的是,(,),A,.,点电荷在从,P,点运动到,O,点的过程中,加速度越来越大,速度越来越大,B,.,点电荷在从,P,点运动到,O,点的过程中,加速度越来越小,速度越来越大,C,.,点电荷运动到,O,点时加速度为零,速度达最大值,D,.,点电荷越过,O,点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到点电荷速度为零,图,19,-,11,考点探究变式题2 如图19-11所示,A、B为两个等,考点探究,答案, C,解析,在两电荷连线中垂线上,电场强度的方向由,O,到,P,负点电荷,q,从,P,点到,O,点运动的过程中,电场力方向由,P,到,O,速度越来越大,电场强度可能先增大后减小,也可能一直减小,则电荷加速度可能先增大后减小,也可能一直减小,故,A,、,B,错误,;,越过,O,点后,负电荷,q,做减速运动,则点电荷运动到,O,点时速度最大,电场力为零,加速度为零,故,C,正确,;,根据电场线的对称性可知,越过,O,点后,负电荷,q,做减速运动,加速度先增大后减小或一直增大,直到速度为零,故,D,错误,.,考点探究答案 C解析 在两电荷连线中垂线上,电场强度,考点探究,要点总结,电场线与轨迹问题的判断方法,(1)“,运动与力两线法,”,画出,“,速度线,”(,运动轨迹在初始位置的切线,),与,“,力线,”(,电场线在初始位置的切线,),从两者的夹角情况来分析曲线运动的情况,.,(2)“,三不知时要用假设法,”,电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向,若已知其中的任意一个,可顺次向下分析判定各待求量,;,若三个都不知,则要用假设法分别讨论各种情况,.,考点探究 要点总结电场线与轨迹问题的判断方法,习题,1,.,如图所示,A,、,B,是点电荷,-Q,形成的电场中的两点,(,r,A,q,2,),分别放到,A,点和,B,点,q,1,、,q,2,在,A,点受到的电场力分别为、,在,B,点受到的电场力分别为、,.,关于点电荷所受电场力,F,和带电荷量,q,的比值的大小的比较中,下列判断正确的是,(,),习题1.如图所示,A、B是点电荷-Q形成的电场中的两点(rA,习题,答案, C,习题答案 C,习题,2,.,两个可自由移动的点电荷分别放在,A,、,B,两处,如图所示,.A,处电荷带正电荷量,Q,1,B,处电荷带负电荷量,Q,2,且,|Q,2,|=,4,Q,1,另取一个可以自由移动的点电荷,Q,3,放在,AB,直线上,.,欲使整个系统处于平衡状态,则,(,),A,.Q,3,为负电荷,且放于,A,左方,B,.Q,3,为负电荷,且放于,B,右方,C,.Q,3,为正电荷,且放于,A,、,B,之间,D,.Q,3,为正电荷,且放于,B,右方,习题2.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处,如图所示.,习题,答案, A,习题答案 A,习题,习题,习题,习题,习题,答案, ACD,习题答案 ACD,习题,4,.,(,多选,),两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示,c,是两负电荷连线的中点,d,点在正电荷的正上方,c,、,d,到正电荷的距离相等,则,(,),A,.a,点的电场强度比,b,点的大,B,.a,点的电势比,b,点的高,C,.c,点的电场强度比,d,点的大,D,.c,点的电势比,d,点的低,习题4.(多选) 两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分,习题,答案,ACD,解析,图可看出,a,点处电场线比,b,点处电场线密,则,a,点的场强大于,b,点的场强,故,A,正确,;,电场线从正电荷到负电荷,沿着电场线电势降低,所以,b,点的电势比,a,点的高,B,错误,;,负电荷在,c,点的合场强为零,c,点只有正电荷产生的电场强度,在,d,点正电荷产生的场强向上,两个负电荷产生的场强向下,合场强是它们的差值,所以,c,点的电场强度比,d,点的大,C,正确,;,正电荷到,c,点的平均场强大于正电荷到,d,点的平均场强,根据,U=Ed,可知,正电荷到,c,点电势降低得多,所以,c,点的电势比,d,点的低,也可以这样理解,:,正电荷在,d,、,c,两点产生的电势相等,但两个负电荷在,d,点产生的电势高于,c,点,所以,c,点的总电势低于,d,点,D,正确,.,习题答案 ACD解析 图可看出,a点处电场线比b点处,习题,5,.,(,多选,),在光滑绝缘的水平桌面上,存在着方向水平向右的匀强电场,电场线如图中实线所示,.,一初速度不为零的带电小球从桌面上的,A,点开始运动,到,C,点时,突然受到一个外加的水平恒力,F,作用而继续运动到,B,点,其运动轨迹如图中虚线所示,v,表示小球经过,C,点时的速度,则,(,),A,.,小球带正电,B,.,恒力,F,的方向可能水平向左,C,.,恒力,F,的方向可能与,v,方向相反,D,.,在,A,、,B,两点小球的速率不可能相等,习题5.(多选)在光滑绝缘的水平桌面上,存在着方向水平向右的,习题,答案,AB,解析,由小球从,A,点到,C,点的轨迹可得,小球受到的电场力方向向右,带正电,选项,A,正确,;,小球从,C,点到,B,点,所受合力指向轨迹凹侧,当水平恒力,F,水平向左时,合力可能向左,符合要求,当恒力,F,的方向与,v,方向相反时,合力背离轨迹凹侧,不符合要求,选项,B,正确,C,错误,;,小球从,A,点到,B,点,由动能定理,当电场力与恒力,F,做功的代数和为零时,在,A,、,B,两点小球的速率相等,选项,D,错误,.,习题答案 AB解析由小球从A点到C点的轨迹可得,小球,习题,6,.,(,多选,),如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为,.,一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球,A,细线与斜面平行,.,小球,A,的质量为,m,、电荷量为,q.,小球,A,的右侧固定放置带等量同种电荷的小球,B,两球心的高度相同、间距为,d.,静电力常量为,k,重力加速度为,g,两带电小球可视为点电荷,.,小球,A,静止在斜面上,则,(,),习题6.(多选)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜,习题,答案,AC,习题答案 AC,习题,7,.,有三个完全相同的金属小球,A,、,B,、,C,其中小球,A,和,B,带有等量的同种电荷,小球,C,(,未画出,),不带电,如图所示,A,球固定在竖直支架上,B,球用不可伸长的绝缘细线悬于,A,球正上方的,O,点处,静止时细线与竖直方向的夹角为,.,小球,C,可用绝缘手柄移动,重力加速度为,g,现在进行下列操作,其中描述与事实相符的是,(,),A,.,仅将球,C,与球,A,接触后离开,B,球再次静止时细线中的张力比原来要小,B,.,仅将球,C,与球,B,接触后离开,B,球再次静止时细线与竖直方向的,夹角为,1,仅将球,C,与球,A,接触后离开,B,球再次静止时细线与竖直,方向的夹角为,2,则,1,=,2,C,.,剪断细线瞬间,球,B,的加速度等于,g,D,.,剪断细线后,球,B,将沿,OB,方向做匀变速直线运动直至着地,习题7.有三个完全相同的金属小球A、B、C,其中小球A和B带,习题,答案,B,习题答案 B,习题,8,.,(,多选,),离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚禁在一定范围内的装置,.,如图所示为最常见的,“,四极离子陷阱,”,的俯视示意图,四根平行细杆与直流电压和叠加的射频电压相连,相当于四个电极,相对的电极带等量同种电荷,相邻的电极带等量异种电荷,.,在垂直于四根杆的平面内四根杆的连线围成一个正方形,abcd,A,、,C,是,a,、,c,连线上的两点,B,、,D,是,b,、,d,连线上的两点,A,、,C,、,B,、,D,到正方形中心,O,的距离相等,.,下列判断正确的是,(,),A,.D,点的电场强度为零,B,.A,、,B,、,C,、,D,四点的电场强度相等,C,.A,点的电势比,B,点的电势高,D,.O,点的电场强度为零,习题8.(多选) 离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚,习题,答案,CD,习题答案 CD,习题,9,.,如图所示,将质量,m=,0,.,1 kg,、所带的电荷量,q=+,1,10,-,5,C,的圆环套在绝缘固定的圆柱形水平直杆上,.,环的直径略大于杆的截面直径,环与杆间的动摩擦因数,=,0,.,8,.,当空间存在着斜向上、与杆夹角为,=,53,的匀强电场时,环在电场力作用下以大小为,4,.,4 m/s,2,的加速度,a,沿杆运动,求电场强度,E,的大小,.,(sin 53,=,0,.,8,cos 53,=,0,.,6,g,取,10 m/s,2,),习题9.如图所示,将质量m=0.1 kg、所带的电荷量q=+,习题,答案,1,.,0,10,5,N/C,或,9,.,0,10,5,N/C,解析,在垂直于杆的方向上,由平衡条件得,qE,0,sin,=mg,解得,E,0,=,1,.,25,10,5,N/C,当,E,1,.,25,10,5,N/C,时,杆对环的弹力方向竖直向下,根据牛顿第二定律可得,qE,cos,-F,N,=ma,且,qE,sin,=mg+F,N,解得,E=,9,10,5,N/C,习题答案 1.0105 N/C或9.0105 N/C,2020高考物理专题复习电场的力的性质课件,