2019版高考物理总复习 第七章 静电场 基础课1 电场的力的性质课件.ppt

高考导航 基础课1电场的力的性质 点电荷 电荷守恒定律 1 点电荷有一定的电荷量 忽略形状和的一种理想化模型 2 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不会创生 也不会消灭 它只能从一个物体到另一个物体 或者从物体的一部分到另一部分 在转移过程中 电荷的总量保持 2 起电方式 感应起电 3 带电实质 物体带电的实质是 知识排查 库仑定律 1 内容 中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的成正比 与它们的距离的成反比 作用力的方向在它们的连线上 2 表达式 F 式中k N m2 C2 叫静电力常量 3 适用条件 1 中 2 电场强度 点电荷的场强 1 定义 放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的 2 定义式 E 单位 N C或V m3 点电荷的电场强度 真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度 E 4 方向 规定在电场中某点所受的方向为该点的电场强度方向 5 电场强度的叠加 电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的和 遵从定则 电场线 1 定义 为了形象地描述电场中各点电场强度的及 在电场中画出一些曲线 曲线上每一点的都跟该点的电场强度方向一致 曲线的表示电场的强弱 正电荷 相交 场强 场强方向 降低 垂直 答案 1 2 3 4 5 小题速练 1 思考判断 2 2017 湖南长沙模拟 下列说法正确的是 解析静电力常量k的数值并不是为库仑测得的 选项A错误 元电荷e的数值是由密立根用油滴实验测得的 选项B错误 感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分 摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体 选项C错误 电子的电荷量与电子的质量之比叫做电子的比荷 选项D正确 答案D 3 在电场中的某点放入电荷量为 q的试探电荷时 测得该点的电场强度为E 若在该点放入电荷量为 2q的试探电荷 此时测得该点的场强 A 大小为2E 方向和原来的相反B 大小为E 方向和原来的相反C 大小为2E 方向和原来的相同D 大小为E 方向和原来的相同 答案D 4 如图1所示 实线为等量异种点电荷周围的电场线 虚线为以一点电荷为中心的圆 M点是两点电荷连线的中点 若将一正试探点电荷从虚线上N点移动到M点 则电荷所受电场力 A 大小不变B 方向不变C 逐渐减小D 逐渐增大 图1 解析由电场线的分布情况可知 N点电场线比M点电场线疏 则N点电场强度比M点电场强度小 由电场力公式F qE可知正点电荷从虚线上N点移动到M点的过程中 电场力逐渐增大 电场力方向与所在点的电场线的切线方向一致 所以一直在变化 故选项D正确 答案D 库仑定律的理解及应用 库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的 只是在原来受力的基础上多了电场力 具体步骤如下 1 解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤 2 一个结论 完全相同的两带电金属球接触后再分离带有完全相同的电荷量 答案D 2 2017 扬州一模 如图2所示 一质量为m的带电小球A用长度为l的绝缘丝质细线悬挂于天花板上的O点 在O点的正下方l处的绝缘支架上固定一个与A带同种电荷的小球B 两个带电小球都可视为点电荷 已知小球A静止时丝线OA与竖直方向的夹角为60 设丝线中拉力为T 小球所受库仑力为F 下列关系式正确的是 解析对小球A受力分析 受重力 库仑力和细线拉力 处于平衡状态 通过几何关系得出这三个力互成120 角 有T mg F 选项D正确 答案D 图2 3 如图3所示 在一条直线上有两个相距0 4m的点电荷A B A带电 Q B带电 9Q 现引入第三个点电荷C 恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态 则C的带电性质及位置应为 A 正 B的右边0 4m处B 正 B的左边0 2m处C 负 A的左边0 2m处D 负 A的右边0 2m处 图3 答案C 3个孤立共线点电荷的平衡规律 三点共线 三个点电荷分布在同一条直线上 两同夹异 正 负电荷相互间隔 两大夹小 中间电荷的电荷量最小 近小远大 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 对电场强度的理解与计算 1 电场强度的性质 2 电场强度的三个计算公式 1 电场中有一点P 下列说法正确的是 A 若放在P点的电荷的电荷量减半 则P点的场强减半B 若P点没有试探电荷 则P点场强为零C P点场强越大 则同一电荷在P点所受静电力越大D P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 答案C 2 多选 真空中两点电荷q1 q2分别位于直角三角形的顶点C和顶点B上 D为斜边AB的中点 ABC 30 如图4所示 已知A点电场强度的方向垂直AB向下 则下列说法正确的是 A q1带正电 q2带负电B D点电势高于A点电势C q1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的一半D q1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的二倍 图4 答案AC 3 多选 如图5所示 在x轴上关于O点对称的A B两点有等量正点电荷 带电荷量均为Q 在y轴上C点有负点电荷 带电荷量为Q 且CO OD r ADO 60 下列判断正确的是 A O点电场强度小于D点的电场强度B 若两个正点电荷的电荷量同时等量地缓慢增大 则O点电场强度也增大C 若两个正点电荷的电荷量同时等量地缓慢增大 则D点电场强度也增大D 若负点电荷的电荷量缓慢减小 则D点电场强度将增大 图5 答案CD 1 电场线的用途 1 判断电场力的方向 正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同 负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反 2 判断电场强度的大小 定性 电场线密处电场强度大 电场线疏处电场强度小 进而可判断电荷受力大小和加速度的大小 3 判断电势的高低与电势降低的快慢 沿电场线的方向电势逐渐降低 电场强度的方向是电势降低最快的方向 4 判断等势面的疏密 电场越强的地方 等差等势面越密集 电场越弱的地方 等差等势面越稀疏 电场线的理解和应用 2 两种等量点电荷的电场 1 如图6所示 实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线 若带电粒子q Q q 由a运动到b 电场力做正功 已知在a b两点粒子所受电场力分别为Fa Fb 则下列判断正确的是 A 若Q为正电荷 则q带正电 Fa FbB 若Q为正电荷 则q带正电 FaFbD 若Q为负电荷 则q带正电 Fa Fb 图6 解析由于粒子由a运动到b电场力做正功 可知电场力指向外侧 Q q为同种电荷 电场线密集的地方电场强度大 由F Eq知Fa较大 选项A正确 答案A 2 等量的异种点电荷 如图7所示是真空中两点电荷的周围的电场分布情况 图中O点为两点电荷连线的中点 MN为两点电荷连线的中垂线 OM ON 下列说法正确的是 A 同一电荷在O M N三点所受的电场力相同B 同一电荷在O M N三点的电场力方向相同C O M N三点的电场强度大小关系是EM EN EOD 把另一自由电荷从M点静止释放 将沿MON做往复运动 图7 解析O M N三点的电场强度方向相同 但大小不同 O点场强最大 EM EN EO 同一电荷在三点所受的电场力大小不同 方向相同 故选项A C错误 B正确 把另一电荷从M点静止释放 由于受到水平的电场力作用不会沿MON做往复运动 故选项D错误 答案B 3 某静电场中的电场线方向不确定 分布如图8所示 带电粒子在电场中仅受静电力作用 其运动轨迹如图中虚线所示 由M运动到N 以下说法正确的是 A 粒子必定带正电荷B 该静电场一定是孤立正电荷产生的C 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D 粒子在M点的速度大于它在N点的速度 图8 解析带电粒子所受静电力沿电场线的切线方向或其反方向 且指向曲线弯曲的内侧 静电力方向大致向上 因不知电场线的方向 粒子的电性无法确定 所以选项A错误 电场线是弯曲的 则一定不是孤立点电荷的电场 所以选项B错误 N点处电场线密 则场强大 粒子受到的静电力大 产生的加速度也大 所以选项C正确 因静电力大致向上 粒子由M运动到N时 静电力做正功 粒子动能增加 速度增加 所以选项D错误 答案C 巧解电场强度的四种思维方法 科学思维能力的培养 方法一 补偿法将有缺口的带电圆环补全为圆环 或将半球面补全为球面 例1 2017 石家庄质检 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场 如图9所示 在半球面AB上均匀分布正电荷 总电荷量为q 球面半径为R CD为通过半球面顶点与球心O的轴线 在轴线上有M N两点 OM ON 2R 已知M点的场强大小为E 则N点的场强大小为 图9 答案A 方法二 微元法可将带电圆环 带电平面等分成许多微元电荷 每个微元电荷可看成点电荷 再利用公式和场强叠加原理求出合场强 例2 如图10所示 均匀带电圆环所带电荷量为Q 半径为R 圆心为O P为垂直于圆环平面中心轴上的一点 OP L 试求P点的场强 图10 方法三 对称法利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点 可以使复杂电场的叠加计算大为简化 例3 2017 南京三模 如图11所示 在点电荷 q的电场中 放着一块带有一定电荷量 电荷均匀分布的绝缘矩形薄板 MN为其对称轴 O点为几何中心 点电荷 q与a O b之间的距离分别为d 2d 3d 已知图中a点的电场强度为零 则带电薄板在图中b点产生的电场强度的大小和方向分别为 图11 答案A 方法四 等效法在保证效果相同的条件下 将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景 例4 2017 济南期中 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12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 他们发现图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的 图乙中是两等量异号点电荷的电场线分布 其电荷量的大小均为q 它们之间的距离为2d 虚线是两点电荷连线的中垂线 由此他们分别对甲图P点的电场强度方向和大小做出以下判断 其中正确的是 图12 答案C 答案B