第1講　電場力的性質(zhì) (2).doc

海門市四甲中學(xué)一體化講義 高三物理（選修）6.1 電場力的性質(zhì)【學(xué)習(xí)內(nèi)容】 制卷：顧勇 審核：張建榮 審批： 日期：2011-9-111、知道點(diǎn)電荷的概念。2、知道常見靜電場的電場線分布。3、理解庫侖定律及適用條件。4、理解電場強(qiáng)度的概念及點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】1、庫侖定律及適用條件；2、電場強(qiáng)度的概念；3、常見靜電場的特點(diǎn)?！局R(shí)梳理】一、 電荷與電荷守恒定律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，國際單位是 ，符號(hào)為 3元電荷：電荷量的最小單位： 4幾種常見的電荷(1)點(diǎn)電荷：形狀和大小對(duì)研究問題的影響可 的帶電體稱為點(diǎn)電荷(2)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(3)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5電荷守恒定律(1)物體有三種起電方式，分別是 起電 起電 起電(2)電荷守恒定律電荷既不能被，也不能被 ，它只能從一個(gè)物體 到另一物體，或者從物體的一部分 到另一部分，在轉(zhuǎn)移過程中，電荷總量 注意：(1)任何帶電體的電荷量皆為元電荷的整數(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1.1 M和N兩個(gè)不帶電的物體互相摩擦后M帶+1.61010 C，下列敘述正確的有()A在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷 B摩擦的過程中電子從M轉(zhuǎn)移到NCN在摩擦后一定帶負(fù)電1.61010 C DM在摩擦過程中失去1.61010個(gè)電子二、 庫侖定律1內(nèi)容：在中兩個(gè)點(diǎn)電荷的相互作用力跟它們的 成正比，跟它們間的 成反比，作用力的方向在 2表達(dá)式：F ，式中k ，叫3適用條件：中的.2.1(2009年江蘇卷)兩個(gè)分別帶有電荷量Q和3Q的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)，固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力大小為F，兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?，則兩球間庫侖力的大小為()A1 F /12 B.3F/4 C.4F/3 D.12F三、電場、電場強(qiáng)度1電場：電荷周圍存在的一種物質(zhì)，電場對(duì)放入其中的電荷有靜止電荷產(chǎn)生的電場稱為 2電場強(qiáng)度(1)定義：放入電場中某點(diǎn)的試探電荷受的F跟它的 的比值（2）定義式：E= ，單位：.注意：因電場的場強(qiáng)大小決定于電場本身，而與試探電荷的受力和所帶電荷量無關(guān)EF/q為場強(qiáng)的定義式，非決定式 (3)矢量性：規(guī)定 在電場中某點(diǎn)所受電場力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場強(qiáng)度的方向3點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式(1)設(shè)在場源點(diǎn)電荷Q形成的電場中，有一點(diǎn)P與Q相距r，則P點(diǎn)的場強(qiáng)E .(2)適用條件：真空中的 形成的電場. 四、電場線1電場線：電場線是畫在電場中的一條條 ，曲線上每點(diǎn)的 表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向，電場線不是實(shí)際存在的線，而是為了 而假想的線2.電場線的特點(diǎn)：靜電場中電場線從 出發(fā)終止于 電場線在電場中不 在同一電場里，電場線 的地方場強(qiáng)越大 的電場線是均勻分布的平行直線3.幾種典型電場的電場線：見右圖。4.1如右圖所示，AB是某個(gè)點(diǎn)電荷的一根電場線，在電場線上O點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)負(fù)電荷，它僅在電場力作用下沿電場線向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是 ()A電場線由B點(diǎn)指向A點(diǎn)，該電荷做加速運(yùn)動(dòng)，加速度越來越小B電場線由B點(diǎn)指向A點(diǎn)，該電荷做加速運(yùn)動(dòng)，其加速度大小變化由題設(shè)條件不能確定C電場線由A點(diǎn)指向B點(diǎn)，電荷做勻加速運(yùn)動(dòng)D電場線由B點(diǎn)指向A點(diǎn)，電荷做加速運(yùn)動(dòng)，加速度越來越大【重難點(diǎn)突破】一、電場強(qiáng)度的疊加原理及三個(gè)表達(dá)式的比較1疊加原理多個(gè)電荷在電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和，這種關(guān)系叫做電場強(qiáng)度的疊加，電場強(qiáng)度的疊加遵循平行四邊形定則2場強(qiáng)三個(gè)表達(dá)式的比較定義式?jīng)Q定式關(guān)系式表達(dá)式EF/qEkQ/r2EU/d適用范圍任何電場真空中的點(diǎn)電荷勻強(qiáng)電場說明E的大小及方向與試探電荷的電荷量及存在與否無關(guān).Q：場源電荷的電荷量r：研究點(diǎn)到場源電荷的距離，用于均勻帶電球體(或球殼)時(shí)，r是球心到研究點(diǎn)的距離，Q是整個(gè)球體的帶電荷量.U：電場中兩點(diǎn)的電勢(shì)差d：兩點(diǎn)沿電場方向的距離.【例1】(2010年廣州測(cè)試二)如圖所示，在絕緣的光滑水平面上有A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷，A帶正電，B帶負(fù)電，電荷量都是q，它們之間的距離為d.為使兩電荷在電場力作用下都處于靜止?fàn)顟B(tài)，必須在水平方向加一個(gè)勻強(qiáng)電場求：兩電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，AB連線的中點(diǎn)處場強(qiáng)大小和方向(已知靜電力常數(shù)為k)【變式訓(xùn)練】如圖A、B、C、D、E是半徑為r的圓周上等間距的五點(diǎn)，在這些點(diǎn)上各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，除A點(diǎn)處的電荷量為q處，其余各點(diǎn)處的電荷量均為q，則圓心O處()A場強(qiáng)大小為kq/r2,方向沿OA方向. B.場強(qiáng)大小為kq/r2,方向沿AO方向.C. 場強(qiáng)大小為2kq/r2,方向沿OA方向. D.場強(qiáng)大小為2kq/r2,方向沿AO方向.二、等量同種和異種點(diǎn)電荷的電場的比較等量同種電荷的電場如圖甲所示，等量異種電荷的電場如圖乙所示1、交點(diǎn)O處的場強(qiáng)：2、沿中垂線場強(qiáng)的變化：3、沿兩點(diǎn)荷連線場強(qiáng)的變化：【例2】 (2011年淮安模擬)如圖615所示，M、N為兩個(gè)固定的等量同種正電荷，在其連線的中垂線上的P點(diǎn)放一個(gè)靜止的負(fù)電荷(重力不計(jì))，下列說法中正確的是()A從P到O，可能加速度越來越小，速度越來越大B從P到O，可能加速度先變大，再變小，速度越來越大C越過O點(diǎn)后，加速度一直變大，速度一直變小D越過O點(diǎn)后，加速度一直變小，速度一直變小【變式訓(xùn)練】(2009年上海)兩帶電荷量分別為q和q的點(diǎn)電荷放在x軸上，相距為L，能正確反映兩電荷連線上場強(qiáng)大小E與x關(guān)系的是圖()二、 帶電體在靜電場中的力學(xué)分析1、電場力雖然從本質(zhì)上有別于力學(xué)中的重力、彈力、摩擦力，但產(chǎn)生的效果服從于牛頓力學(xué)中的所有規(guī)律，因此有關(guān)電場力作用下帶電體的運(yùn)動(dòng)問題，應(yīng)根據(jù)力學(xué)解題思路去分析 .【例3】如圖所示，絕緣水平面上靜止著兩個(gè)質(zhì)量均為m、電荷量均為Q的物體A和B(A、B均可視為質(zhì)點(diǎn))，它們間的距離為r，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，求：(1)A受的摩擦力為多大？(2)如果將A的電荷量增至4Q，兩物體開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們的加速度第一次為零時(shí)，A、B各運(yùn)動(dòng)了多遠(yuǎn)距離？【變式訓(xùn)練】如圖所示，實(shí)線為不知方向的三條電場線，從電場中M點(diǎn)以相同速度垂直于電場線方向飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，運(yùn)動(dòng)軌跡如右圖中虛線所示，則()Aa一定帶正電，b一定帶負(fù)電Ba的速度將減小，b的速度將增大Ca的加速度將減小，b的加速度將增大D兩個(gè)粒子的動(dòng)能，一個(gè)增加一個(gè)減小2、三點(diǎn)電荷平衡問題如圖所示，在一條直線上的三點(diǎn)A、B、C，自由放置點(diǎn)電荷QA、QB、QC，每個(gè)電荷在庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：(1)正、負(fù)電荷必須相互間隔(兩同夾異)(2)QAQB，QCQB(兩大夾小)(3)若QCQA則QB靠近QA(近小遠(yuǎn)大)【例4】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帶電荷量為+Q，B帶電荷量為-9Q?，F(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，恰好使第三個(gè)點(diǎn)電荷處于平衡狀態(tài)，問：C應(yīng)帶什么性質(zhì)的電？應(yīng)放于何處？所帶電荷量為多少？6.1 電場力的性質(zhì)【鞏固練習(xí)】1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點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，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)aFbB若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbC若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbD若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFb2(2009年天星百校聯(lián)盟領(lǐng)航卷)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E5.0103 V/m，要使一個(gè)電荷量為3.01015 C的負(fù)點(diǎn)電荷(不計(jì)重力)沿著與電場強(qiáng)度方向成60角的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則所施加外力的大小和方向應(yīng)是 ()A1.51011 N，與場強(qiáng)方向成120B1.51011 N，與場強(qiáng)方向成60C1.51011 N，與場強(qiáng)方向相同D1.51011 N，與場強(qiáng)方向相反3如圖所示，A、B為兩個(gè)固定的等量同號(hào)正電荷，在它們連線的中點(diǎn)處有一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的正電荷C，現(xiàn)給電荷C一個(gè)垂直于連線的初速度v0，若不計(jì)C所受的重力，則關(guān)于電荷C以后的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法中正確的是 ()A加速度始終增大 B加速度先增大后減小C速度先增大后減小 D速度始終增大4如圖所示，懸掛在O點(diǎn)的一根不可伸長的絕緣細(xì)線下端有一個(gè)帶電荷量不變的小球A.在兩次實(shí)驗(yàn)中，均緩慢移動(dòng)另一帶同種電荷的小球B，當(dāng)B到達(dá)懸點(diǎn)O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時(shí)，懸線偏離豎直方向的角度為.若兩次實(shí)驗(yàn)中B的電荷量分別為q1和q2，分別為30和45，則q2/q1為()5如右圖，A、B兩點(diǎn)各放一電荷量均為Q的等量異種電荷，有一豎直放置的光滑絕緣細(xì)桿在兩電荷連線的垂直平分線上，a、b、c是桿上的三點(diǎn)，且abbcl，b、c關(guān)于兩電荷連線對(duì)稱質(zhì)量為m、帶正電荷q的小環(huán)套在細(xì)桿上，自a點(diǎn)由靜止釋放，則()A小環(huán)通過b點(diǎn)時(shí)速度為B小環(huán)通過c點(diǎn)時(shí)速度為C小環(huán)從b到c速度可能先減小后增大D小環(huán)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)6.下列關(guān)于電場強(qiáng)度的兩個(gè)表達(dá)式EF/q和EkQ/r2的敘述，正確的是()AEF/q是電場強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量BEF/q是電場強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電場中電荷受的力，q是放入電場中電荷的電荷量，它適用于任何電場CEkQ/r2是點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式，Q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量，它不適用于勻強(qiáng)電場D.從點(diǎn)電荷場強(qiáng)計(jì)算公式分析庫侖定律的表達(dá)式F=kq1q2/r2，式是kq2/r2點(diǎn)電荷q2產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷處q1的場強(qiáng)大小，而kq1/r2是點(diǎn)電荷q1產(chǎn)生的電場在q2處的場強(qiáng)大小7.如圖所示，實(shí)線為某電場中的電場線，虛線為一帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，則下列說法正確的是( ) A.粒子帶負(fù)電 B.粒子在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能A小于粒子在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能B C.粒子在A點(diǎn)具有的動(dòng)能EKA小于在B點(diǎn)具有的動(dòng)能EKB D.粒子在A點(diǎn)的加速度小于在B點(diǎn)的加速度8光滑絕緣細(xì)桿與水平面成角固定，桿上套有一帶正電的小球，質(zhì)量為m，帶電荷量為q.為使小球靜止在桿上，可加一勻強(qiáng)電場所加電場的場強(qiáng)滿足什么條件時(shí)，小球可在桿上保持靜止()A垂直于桿斜向下，場強(qiáng)大小為B豎直向上，場強(qiáng)大小為C垂直于桿斜向下，場強(qiáng)大小為D水平向右，場強(qiáng)大小為9如圖所示，在豎直放置的光滑半圓形絕緣細(xì)管的圓心O處放一個(gè)點(diǎn)電荷，將一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的小球從圓弧管的水平直徑端點(diǎn)A處由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B處時(shí)，對(duì)管壁恰好無壓力，則處于圓心O處的電荷在AB弧中點(diǎn)處的電場強(qiáng)度的大小為 ()AE BECE D無法計(jì)算10.兩個(gè)質(zhì)量相同的小球用不可伸長的細(xì)線連接，置于場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，小球1和2均帶正電，電荷量分別為q1和q2(q1q2)，將細(xì)線拉直并使之與電場方向平行，如圖所示若將兩個(gè)小球同時(shí)從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，則釋放后細(xì)線中的張力FT為(不計(jì)重力及兩小球間的庫侖力) ()AFT(q1q2)EBFT(q1q2)ECFT(q1q2)E DFT(q1q2)E11帶有電荷量為q12108 C