高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 電場 8.1 電場力的性質(zhì)課件.ppt

必考部分電磁學(xué) 8 12章 第八章電場 8 1電場力的性質(zhì) 高考研讀 電場知識體系 第1節(jié)電場力的性質(zhì) 欄目導(dǎo)航 1 2 3 4 抓知識點(diǎn) 抓重難點(diǎn) 課時(shí)跟蹤檢測 抓易錯點(diǎn) 一 電荷電荷守恒定律1 兩種電荷毛皮摩擦過的橡膠棒帶電 絲綢摩擦過的玻璃棒帶電 同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引 帶電的物體能吸引輕小物體 2 元電荷最小的電荷量 其值為e 其他帶電體的電荷量皆為元電荷的倍 負(fù) 正 1 60 10 19 c 整數(shù) 3 電荷守恒定律 1 內(nèi)容 電荷既不會創(chuàng)生 也不會消滅 它只能從一個(gè)物體到另一個(gè)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 起電方式 感應(yīng)起電 3 帶電實(shí)質(zhì) 物體帶電的實(shí)質(zhì)是 轉(zhuǎn)移 保持不變 摩擦起電 接觸起電 得失電子 加深理解完全相同的帶電小球接觸時(shí) 對于電荷量的重新分配規(guī)律要明確 注意接觸后分開電荷量能平均分配的前提條件是球完全相同 如果金屬球帶同種電荷 總電荷量直接平分 如果金屬球帶異種電荷 需要先中和 剩余電荷再平均分配 有三個(gè)相同的絕緣金屬小球a b c 其中小球a帶有3 10 3c的正電荷 小球b帶有 2 10 3c的負(fù)電荷 小球c不帶電 先將小球c與小球a接觸后分開 再將小球b與小球c接觸后分開 試求這時(shí)三球的帶電荷量分別為多少 即時(shí)突破 二 點(diǎn)電荷及庫侖定律1 點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型 當(dāng)帶電體本身的和對研究的問題影響很小時(shí) 可以將帶電體視為點(diǎn)電荷 2 庫侖定律 1 內(nèi)容 真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)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 2 表達(dá)式 f 3 適用條件 中的 形狀 大小 正比 反比 連線 真空 點(diǎn)電荷 加深理解 1 一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷取決于其自身的幾何形狀 大小及與帶電體之間距離的比較 與帶電體大小無關(guān) 2 點(diǎn)電荷與質(zhì)點(diǎn)的概念類似 它們都是理想化的模型 突出問題的主要因素 這為我們研究問題帶來了方便 如圖所示 兩個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b 其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻 將它們固定于絕緣支架座上 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 使其電荷量的絕對值均為q 那么關(guān)于a b兩球之間的萬有引力f引和庫侖力f庫的表達(dá)式正確的是 即時(shí)突破 力 任何電場 v m 真空 正電荷 矢量和 加深理解兩個(gè)等量電荷的電場特點(diǎn)比較 3 電場線 1 電場線是為了形象地描述電場而引入的 是假想的 客觀不存在的 它有以下特點(diǎn) 電場線從 或無限遠(yuǎn)處出發(fā) 終止于無限遠(yuǎn)處或 電場線在電場中不相交 在同一電場里 電場線 的地方電場強(qiáng)度越大 電場線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的 沿電場線方向電勢逐漸 電場線和等勢面在相交處 正電荷 負(fù)電荷 越密 電場強(qiáng)度方向 降低 相互垂直 2 幾種典型電場的電場線 法拉第首先提出用電場線形象生動地描繪電場 圖為點(diǎn)電荷a b所形成電場的電場線分布圖 以下幾種說法正確的是 a a b為異種電荷 a帶電荷量大于b帶電荷量b a b為異種電荷 a帶電荷量小于b帶電荷量c a b為同種電荷 a帶電荷量大于b帶電荷量d a b為同種電荷 a帶電荷量小于b帶電荷量 即時(shí)突破 1 幾種常見的平衡問題 2 在同一直線上三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問題 1 條件 兩個(gè)點(diǎn)電荷在第三個(gè)點(diǎn)電荷處的合場強(qiáng)為零 或每個(gè)點(diǎn)電荷受到的兩個(gè)庫侖力必須大小相等 方向相反 2 規(guī)律 三點(diǎn)共線 三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一條直線上 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 多選 2015年浙江卷 如圖所示 用兩根長度相同的絕緣細(xì)線把一個(gè)質(zhì)量為0 1kg的小球a懸掛到水平板的m n兩點(diǎn) a上帶有q 3 0 10 6c的正電荷 兩線夾角為120 兩線上的拉力大小分別為f1和f2 a的正下方0 3m處放有一帶等量異種電荷的小球b b與絕緣支架的總質(zhì)量為0 2kg 重力加速度取g 10m s2 靜電力常量k 9 0 109n m2 c2 a b球可視為點(diǎn)電荷 則 a 支架對地面的壓力大小為2 0nb 兩線上的拉力大小f1 f2 1 9nc 將b水平右移 使m a b在同一直線上 此時(shí)兩線上的拉力大小f1 1 225n f2 1 0nd 將b移到無窮遠(yuǎn)處 兩線上的拉力大小f1 f2 0 866n 例1 解決庫侖力作用下平衡問題的方法步驟庫侖力作用下平衡問題的分析方法與純力學(xué)平衡問題的分析方法是相同的 只是在原來受力的基礎(chǔ)上多了電場力 具體步驟如下 提分秘笈 如圖所示 在一條直線上有兩個(gè)相距0 4m的點(diǎn)電荷a b a電荷量為 q b電荷量為 9q 現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷c 恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷均在電場力的作用下處于平衡狀態(tài) 則c的帶電性質(zhì)及位置可能是 a 正b的右邊0 4m處b 正b的左邊0 2m處c 負(fù)a的左邊0 2m處d 負(fù)a的右邊0 2m處解析 要使三個(gè)電荷均處于平衡狀態(tài) 必須滿足 兩同夾異 兩大夾小 的原則 所以選項(xiàng)c正確 答案 c 跟蹤訓(xùn)練1 1 電場強(qiáng)度的公式 2 電場的疊加 1 疊加原理 多個(gè)電荷在空間某處產(chǎn)生的電場為各電荷在該處所產(chǎn)生的電場的矢量和 2 運(yùn)算法則 平行四邊形定則 3 求解電場強(qiáng)度的幾種特殊思維方法電場強(qiáng)度是靜電學(xué)中極其重要的概念 也是高考考點(diǎn)分布的重點(diǎn)區(qū)域之一 求電場強(qiáng)度的方法除了常見的定義式法 點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式法 勻強(qiáng)電場公式法 矢量疊加法等 還有幾種特殊的思維方法 1 等效替代法 等效替代 方法 是指在效果一致的前提下 從a事實(shí)出發(fā) 用另外的b事實(shí)來代替 必要時(shí)再用c代替b 直至實(shí)現(xiàn)所給問題的條件 從而建立與之相對應(yīng)的聯(lián)系 得以用有關(guān)規(guī)律解之 如以模型替代實(shí)物 以合力 合運(yùn)動 替代數(shù)個(gè)分力 分運(yùn)動 等效電阻 等效電源等 2 微元法微元法就是將研究對象分割成許多微小的單元 或從研究對象上選取某一 微元 加以分析 從而可以化曲為直 使變量 難以確定的量化為常量 容易確定的量 3 補(bǔ)償法求解電場強(qiáng)度 常用的方法是根據(jù)問題給出的條件建立物理模型 如果這個(gè)模型是一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型 則容易解決 但有時(shí)由題給條件建立的模型不是一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型 比如說是模型a 這時(shí)需要給原來的問題補(bǔ)充一些條件 由這些補(bǔ)充條件建立另一個(gè)容易求解的模型b 并且模型a與模型b恰好組成一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型 這樣 求解模型a的問題就變?yōu)榍蠼庖粋€(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型與模型b的差值問題 4 極值法物理學(xué)中的極值問題可分為物理型和數(shù)學(xué)型兩類 物理型主要依據(jù)物理概念 定理 定律求解 數(shù)學(xué)型則是在根據(jù)物理規(guī)律列方程后 依靠數(shù)學(xué)中極值的知識求解 例2 計(jì)算電場強(qiáng)度常用的五種方法 1 電場疊加合成的方法 2 平衡條件求解法 3 對稱法 4 補(bǔ)償法 5 等效法 提分秘笈 跟蹤訓(xùn)練2 跟蹤訓(xùn)練3 多選 2017屆大同期末 如右圖所示 為某一點(diǎn)電荷所形成的一簇電場線 a b c三條虛線為三個(gè)帶電粒子以相同的速度從o點(diǎn)射入電場的運(yùn)動軌跡 其中b虛線為一圓弧 ab bc 且三個(gè)粒子的電荷量大小相等 不計(jì)粒子重力及相互作用力 則以下說法正確的是 a a一定是正粒子的運(yùn)動軌跡 b和c一定是負(fù)粒子的運(yùn)動軌跡b 由于ab bc 故uab ubcc a對應(yīng)的粒子的加速度越來越小 c對應(yīng)的粒子的加速度越來越大 b對應(yīng)的粒子的加速度大小不變d b對應(yīng)的粒子的質(zhì)量大于c對應(yīng)的粒子的質(zhì)量 例1 分析帶電粒子運(yùn)動的軌跡類問題的技巧 提分秘笈 2016屆湛江期中 某點(diǎn)電荷和金屬圓環(huán)間的電場線分布如圖所示 下列說法正確的是 a b點(diǎn)的電勢低于a點(diǎn)的電勢b 若將一正試探電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn) 電場力做負(fù)功c c點(diǎn)的電場強(qiáng)度與d點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小無法判斷d 若將一正試探電荷從d點(diǎn)由靜止釋放 電荷將沿著電場線由d到c 跟蹤訓(xùn)練4 解析 沿電場線方向電勢逐漸降低 因b點(diǎn)所在的等勢面高于a點(diǎn)所在的等勢面 故b點(diǎn)的電勢高于a點(diǎn)的電勢 選項(xiàng)a錯誤 若將一正試探電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn) 電場力做負(fù)功 選項(xiàng)b正確 由于電場線密集的地方場強(qiáng)較大 故d點(diǎn)的場強(qiáng)大于c點(diǎn)的場強(qiáng) 選項(xiàng)c錯誤 因dc電場線是曲線 故若將一正試探電荷從d點(diǎn)由靜止釋放 電荷將不能沿著電場線由d到c 選項(xiàng)d錯誤 答案 b 例1 錯后感悟 本題易使學(xué)生感覺到無從下手 實(shí)際上只要抓住電場的疊加原理 分析半球殼在o點(diǎn)的場強(qiáng)方向 結(jié)合左右兩側(cè)球殼上點(diǎn)電荷到o點(diǎn)距離的關(guān)系 進(jìn)行分析 再比較場強(qiáng)的大小關(guān)系即可 2017屆江西上饒鉛山一中 橫峰中學(xué) 弋陽一中 德興一中四校聯(lián)考 如圖所示 三個(gè)小球a b c分別用三根絕緣細(xì)線懸掛在同一點(diǎn)o 細(xì)線的長度關(guān)系為oa ob oc 讓三球帶電后它們能靜止在圖中所示位置 此時(shí)細(xì)線oc沿豎直方向 a b c連線恰構(gòu)成一等邊三角形 則下列說法不正確的是 a a b兩球質(zhì)量一定相等b a b兩球所帶電荷量一定相等c a b兩球所處位置的電場強(qiáng)度相等d 細(xì)線oa ob所受拉力大小一定相等 跟蹤訓(xùn)練1 解析 由于oc沿豎直方向 而c受重力及細(xì)線拉力也在豎直方向 所以a對c的庫侖力與b對c的庫侖力一定等大 即qa qb b正確 對a b受力分析 a b的連線水平 則ma mb a正確 因c對a b的庫侖力大小相等 由受力分析知oa ob所受的拉力大小相等 d正確 a處的電場是b和c產(chǎn)生的電場疊加而成的 b處的電場是a和c產(chǎn)生的電場疊加而成的 a b平衡 因?yàn)閍 b兩球所受的重力相同 a b兩球所受的拉力大小相等 所以兩球受到的電場力大小相同 但方向不同 所以a b處電場強(qiáng)度的方向不同 c錯誤 答案 c 錯后感悟 本題中a b兩球呈現(xiàn)的狀態(tài)具有對稱性 a b c構(gòu)成的三角形為正三角形 說明a b兩球在質(zhì)量和電荷量上都是大小相等的 兩球帶等量同種電荷 受力情況也相同 從對稱入手 可使問題分析起來較簡單 很多同學(xué)認(rèn)識不到這一點(diǎn) 會感到無從下手 多選 如圖所示 圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線 虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動軌跡 a b是軌跡上的兩點(diǎn) 若粒子在運(yùn)動中只受電場力作用 根據(jù)此圖能作出的正確判斷是 a 帶電粒子所帶電荷的符號b 粒子在a b兩點(diǎn)的受力方向c 粒子在a b兩點(diǎn)何處速度大d a b兩點(diǎn)電場的強(qiáng)弱 例2 解析 由圖 粒子的運(yùn)動軌跡向左彎曲 說明粒子在a b兩點(diǎn)受到的電場力沿電場線向左 由于電場線方向不明 無法確定粒子的電性 故a錯誤 b正確 由軌跡彎曲方向與粒子速度方向的關(guān)系分析可知 電場力對粒子做負(fù)功 粒子動能減小 電勢能增大 則粒子在a點(diǎn)的速度較大 故c正確 根據(jù)電場線的疏密程度可判斷a b兩點(diǎn)場強(qiáng)的大小 故d正確 答案 bcd 錯后感悟 1 誤認(rèn)為電場線方向就是點(diǎn)電荷受到電場力作用的方向 2 誤認(rèn)為電場線是電荷在電場中的運(yùn)動軌跡 3 錯誤的根據(jù)電場線方向來判斷電場強(qiáng)度大小 多選 如圖所示 實(shí)線為某電場的電場線 虛線為一帶電粒子通過該電場區(qū)域的運(yùn)動軌跡 a b是軌上的兩點(diǎn) 則 a 該電荷一定帶負(fù)電b 該電荷一定帶正電c 該