高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第六章 電場的力的性質(zhì)

1、高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第六章 電場的力的性質(zhì)課件第1頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四一、電荷電荷守恒定律1.電荷:自然界中存在正、負電荷,用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電荷。知識梳理2.電荷量:物體所帶電荷的多少,國際單位是庫侖。3.幾種常見的電荷元電荷最小的電荷量叫做元電荷,元電荷的值為1.6010-19 C點電荷形狀和大小對研究問題的影響可忽略不計的帶電體稱為點電荷場源電荷電場是由電荷產(chǎn)生的,我們把產(chǎn)生電場的電荷叫做場源電荷試探電荷用來檢驗電場是否存在及其強弱分布的電荷稱為試探電荷第2頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期

2、四4.電荷守恒定律(1)三種起電方式:a.摩擦起電。b.接觸起電。c.感應(yīng)起電。(2)帶電實質(zhì):電子的轉(zhuǎn)移。(3)內(nèi)容:電荷既不能被創(chuàng)造,也不能被消滅,它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移過程中,電荷總量保持不變。(4)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)。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,它們的實質(zhì)都是電子的轉(zhuǎn)移。第3頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四二、庫侖定律1.內(nèi)容:真空中兩個點電荷間的作用力跟它們電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比,作用力的

3、方向在它們的連線上。2.公式:F=k,式中k=9.0109 Nm2/C2,叫做靜電力常量。3.適用條件:真空中的點電荷。注意當兩帶電體離得較近時,它們不能視為點電荷,庫侖定律不再適用,但它們之間仍存在庫侖力。第4頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四三、電場、電場強度、電場線1.電場:帶電體周圍客觀存在的一種物質(zhì),它是電荷間相互作用的媒介,具有力和能的性質(zhì)。2.電場強度(1)意義:描述電場強弱和方向的物理量。(2)定義:放入電場中某點的電荷所受的電場力跟它的電荷量的比值。(3)公式:E=。(4)單位:N/C或V/m。(5)方向:正電荷在該點的受力方向。(6)決定因素:電場強

4、度決定于電場本身,與q無關(guān)。第5頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四3.電場線(1)電場線的特征a.電場線是假想的,實際電場中不存在。b.電場線起始于正電荷(或來自無窮遠),終止于負電荷(或無窮遠)。靜電場的電場線不閉合。c.電場線不相交,也不相切。d.電場線的疏密情況反映電場的強弱。e.電場線不表示電荷在電場中運動的軌跡。(2)幾種典型電場的電場線分布第6頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四 (2)幾種典型電場的電場線分布第7頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四1.(1)只有體積足夠小的帶電體才能看成點電荷,大的帶電體不能看成

5、點電荷。()(2)任何帶電體的帶電荷量都是元電荷的整數(shù)倍。()(3)任意兩個帶電體間的庫侖力都可以用庫侖定律計算。()(4)電場中某點的電場強度與放在該點的電荷所受靜電力成正比,與電荷的電荷量成反比。()(5)當電場線是直線時,只受靜電力的電荷的運動軌跡一定與電場線重合。 ()(6)當電場線是曲線時,初速度為零且只受靜電力的電荷的運動軌跡一定與電場線重合。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)第8頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四2.下列關(guān)于點電荷的說法中,正確的是()A.只有體積很小的帶電體才能看做點電荷B.體積很大的帶電體一定不是點電荷C.當兩個帶電體的

6、形狀對它們相互作用力的影響可忽略時,這兩個帶電體可看做點電荷D.任何帶電球體,都可看做電荷全部集中于球心的點電荷答案C本題考查點電荷的理想化條件:只有當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多,以至于帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時,帶電體才可以視為點電荷,所以選C。第9頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四3.大小相同、帶電荷量也相同的金屬球A和B,分別固定在兩處,相互作用力為F?，F(xiàn)用另一個不帶電的同樣大小的C球先與A球接觸,再與B球接觸,然后移去C球,則后來A、B兩球間的作用力變?yōu)?)A.F/2B.F/4C.3F/8D.F/10答案C移走C球后A、B兩球所

7、帶電荷量分別為、,則它們之間的相互作用力變?yōu)?F=k=F。第10頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四4.一負電荷從電場中A點由靜止釋放,只受電場力作用,沿電場線運動到B點,它運動的v-t圖象如圖甲所示,則A、B兩點所在區(qū)域的電場線分布情況可能是圖乙中的()第11頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四答案C由v-t圖象可知,負電荷做加速度逐漸增大的加速運動,再由電場線分布特點可知C選項正確。第12頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四1.庫侖定律的表達式為F=k,其適用條件是真空中兩靜止點電荷之間相互作用的靜電力。庫侖定律與平衡問題聯(lián)

8、系比較密切,因此關(guān)于靜電力的平衡問題是高考的熱點內(nèi)容,題型多以選擇題為主。對于這部分內(nèi)容,需要注意以下幾點:一是明確庫侖定律的適用條件;二是知道完全相同的帶電小球接觸時電荷量的分配規(guī)律;三是進行受力分析,靈活應(yīng)用平衡條件。重難一庫侖力作用下的平衡問題重難突破第13頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四2.三個自由點電荷的平衡問題(1)條件:兩個點電荷在第三個點電荷處的合場強為零,或每個點電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等,方向相反。(2)規(guī)律:“三點共線”三個點電荷分布在同一條直線上;“兩同夾異”正負電荷相互間隔;“兩大夾小”中間電荷的電荷量最小;“近小遠大”中間電荷靠近電荷

9、量較小的電荷。 第14頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四典例1如圖所示的三個點電荷q1、q2、q3固定在一條直線上,q2和q3的距離是q1和q2的距離的2倍,每個點電荷所受庫侖力的合力為零。由此可以判定,三個點電荷的電荷量之比q1q2q3可能為()A.(-9)4(-36) B.9436C.(-3)2(-6) D.326解析由三電荷平衡模型的特點“兩同夾異”可知,q1和q3為同種電荷,它們與q2互為異種電荷,設(shè)q1和q2的距離為r,則q2和q3的距離為2r,對q1有-=,則有=-,對q3有=-,所以=-,考慮到各電荷的電性,故A正確。答案A第15頁，共39頁，2022年，

10、5月20日，23點27分，星期四1-1真空中有兩個完全相同的金屬小球,A球帶qA=6.410-16 C的正電荷,B球帶qB=-3.210-16 C的負電荷,均可視為點電荷,求:(1)當它們相距為0.5 m時,A、B間的庫侖力為多大?(2)若將兩球接觸后再分別放回原處,A、B間的庫侖力又為多大?答案(1)7.3710-21 N(2)9.2210-22 N解析(1)A、B兩球帶異種電荷,因此,A、B間的庫侖力是引力,由庫侖定律可得它們間的庫侖引力大小為F=k=9109 N=7.3710-21 N。(2)兩球接觸后,它們的帶電情況為:第16頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四Q

11、A=QB=10-16 C=1.610-16 C所以分別放回原處后,兩球間的庫侖力大小為F=k=9109 N=9.2210-22 N。第17頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四1.電場強度的性質(zhì)重難二對電場強度的理解和計算矢量性電場強度E是表示電場力的性質(zhì)的一個物理量。規(guī)定正電荷受力方向為該點場強的方向唯一性電場中某一點的電場強度E是唯一的,它的大小和方向與放入該點的電荷q無關(guān),它決定于形成電場的電荷(場源電荷)及空間位置疊加性如果有幾個靜止電荷在空間同時產(chǎn)生電場,那么空間某點的場強是各場源電荷單獨存在時在該點所產(chǎn)生的場強的矢量和第18頁，共39頁，2022年，5月20日，

12、23點27分，星期四2.電場強度的三個計算公式 公式適用條件特點定義式E=任何電場某點的場強為確定值,大小及方向與q無關(guān)決定式E=k真空中點電荷的電場E由場源電荷Q和場源電荷到某點的距離r決定關(guān)系式E=勻強電場d是沿電場方向的距離第19頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四典例2在場強為E的勻強電場中,取O點為圓心、r為半徑作一圓周,在O點固定一電荷量為+Q的點電荷,a、b、c、d為相互垂直的兩條直線(其中一條沿豎直方向)和圓周的交點。當把一試探電荷+q放在d點時恰好平衡(如圖所示)。(1)勻強電場場強E的大小、方向如何?(2)試探電荷+q放在c點時,受力Fc的大小、方向如

13、何?(3)試探電荷+q放在b點時,受力Fb的大小、方向如何?第20頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四解析(1)如圖所示,由題意可知F1=kF2=qEF1=F2所以qE=k,E=k,場強方向沿db方向。(2)試探電荷放在c點(如圖所示):Ec=E=k,所以Fc=qEc=k,方向與ac方向成45角斜向左下方。(3)試探電荷放在b點(如圖所示):Eb=E2+E=2E=2k,所以Fb=qEb=2k,方向沿db方向。答案見解析第21頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四2-1如圖所示,A、B、C、D、E是半徑為r的圓周上等間距的五個點,在這些點上各固定一個點電

14、荷,除A點處的電荷量為-q外,其余各點處的電荷量均為+q,則圓心O處()A.場強大小為,方向沿OA方向B.場強大小為,方向沿AO方向C.場強大小為,方向沿OA方向D.場強大小為,方向沿AO方向第22頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四答案C解析根據(jù)對稱性,先假定在A點放上+q的點電荷,則O點的場強為零,即B、C、D、E四個點電荷在O點的合場強方向沿OA方向,大小為。故O點的合場強為A點-q在O點產(chǎn)生的場強與B、C、D、E四個+q在O點產(chǎn)生的合場強的矢量和,即EO=,方向沿OA方向,所以答案為C。第23頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四2-2如圖所示

15、,以O(shè)為圓心的圓周上有六個等分點a、b、c、d、e、f。帶等量電荷的正、負點電荷分別放置在a、d兩處時,在圓心O處產(chǎn)生的電場強度大小為E?，F(xiàn)改變a處點電荷的位置,使O點的電場強度改變,下列敘述正確的是()A.移至c處,O處的電場強度大小不變,方向沿OeB.移至b處,O處的電場強度大小減半,方向沿OdC.移至e處,O處的電場強度大小減半,方向沿OcD.移至f處,O處的電場強度大小不變,方向沿Oe第24頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四答案C解析放置在a、d兩處的帶等量電荷的正、負點電荷在圓心O處產(chǎn)生的電場強度方向相同,每個點電荷在圓心O處產(chǎn)生的電場強度大小為。根據(jù)場強疊加

16、原理,a處正電荷移至c處,O處的電場強度大小為,方向沿Oe,選項A錯誤;a處正電荷移至b處,O處的電場強度大小為2cos 30=E,方向沿eOd的角平分線,選項B錯誤;a處正電荷移至e處,O處的電場強度大小為,方向沿Oc,選項C正確;a處正電荷移至f處,O處的電場強度大小為2cos 30=E,方向沿cOd的角平分線,選項D錯誤。第25頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四1.孤立點電荷的電場(1)正(負)點電荷的電場線呈空間球?qū)ΨQ分布指向外(內(nèi))。(2)離點電荷越近,電場線越密(場強越大);(3)以點電荷為球心作一球面,則電場線處處與球面垂直,在此球面上場強大小相等,但方向

17、不同。2.兩種等量點電荷的電場比較重難三對電場線的理解及應(yīng)用 等量異種點電荷等量同種點電荷連線中點O處的場強大小最小,指向負電荷一方為零連線上的場強大小沿連線先變小,再變大沿連線先變小,再變大沿中垂線由O點向外場強大小O點最大,向外逐漸減小O點最小,向外先變大后變小第26頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四3.電場線與帶電粒子在電場中運動軌跡的關(guān)系(1)一般情況下帶電粒子在電場中的運動軌跡不會與電場線重合,只有同時滿足以下三個條件時,兩者才會重合。電場線為直線;電荷初速度為零,或速度方向與電場線平行;電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向與電場線平行。(2)當帶電粒子在電場

18、中做曲線運動時,其所受電場力總是指向其運動軌跡的凹側(cè)。第27頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四典例3如圖所示,實線是一簇未標明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線,虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡,a、b是軌跡上的兩點。若帶電粒子在運動中只受電場力作用,根據(jù)此圖可作出正確判斷的是()A.帶電粒子所帶電荷的符號B.帶電粒子在a、b兩點的受力方向C.帶電粒子在a、b點的速度何處較大D.帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大第28頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四解析由軌跡彎曲情況,可知電場力應(yīng)沿電場線向左,但因不知電場線方向,故帶電粒子所帶電荷符號不

19、能確定。設(shè)粒子從a運動到b(也可分析從b運動到a的情形)速度方向與電場力方向夾角大于90,故速度減小,即a點速度大于b點速度,電場力做負功,電勢能增加,即b點電勢能較大。答案BCD第29頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四解決此類問題要首先由軌跡彎曲方向判斷電場力的方向,電場力一定與電場線共線且指向曲線的凹側(cè),再由電場力方向與速度方向的夾角,判斷電場力做功的正負,進而判斷動能、電勢能的變化情況及初末速度的大小關(guān)系。第30頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四3-1如圖所示,在真空中一條豎直向下的電場線上有a、b兩點。一帶電質(zhì)點在a處由靜止釋放后沿電場線

20、向上運動,到達b點時速度恰好為零。則下列說法正確的是()A.該帶電質(zhì)點一定帶正電荷B.該帶電質(zhì)點一定帶負電荷C.a點的電場強度小于b點的電場強度D.質(zhì)點在b點所受的合力一定為零答案B解析帶電質(zhì)點由a點釋放后向上運動,可知此時所受合力方向豎直向上,而質(zhì)點所受重力方向豎直向下,故電場力方向一定豎直向上,與電場線方向相反,可知該質(zhì)點一定帶負電荷,B項正確,A項錯;帶電質(zhì)點到達b點時速度又減為零,可知向上運動過程中,合力先向上再向下,因重力不變,可知電場力減小,則a處電場強度大于b處電場強度,C、D項均錯。第31頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四3-2如圖所示為兩個點電荷在真空

21、中所產(chǎn)生電場的電場線(方向未標出)。圖中C點為兩點電荷連線的中點,MN為兩點電荷連線的中垂線,D為中垂線上的一點,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.這兩點電荷一定是等量異種電荷B.這兩點電荷一定是等量同種電荷C.D、C兩點的電場強度一定相等D.C點的電場強度比D點的電場強度小第32頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四答案A解析由電場線分布的特征可知,產(chǎn)生電場的兩點電荷一定是等量異種電荷,A正確,B不正確;D、C兩點電場線的疏密不同,D、C兩點的電場強度不同,C不正確;C點電場線較密,電場強度較大,D不正確。第33頁，共39頁，2022年，5月20日

22、，23點27分，星期四帶電體的力電綜合問題1.解答思路思想方法第34頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四2.運動情況反映受力情況(1)物體靜止:F合=0。(2)做直線運動勻速直線運動,F合=0。變速直線運動:F合0,且F合與速度方向在一條直線上。(3)做曲線運動:F合0,F合與速度方向不在一條直線上,且總指向曲線凹的一側(cè)。(4)加速運動:F合與v的夾角為,090;減速運動:90180。(5)勻變速運動:F合=恒量。第35頁，共39頁，2022年，5月20日，23點27分，星期四典例如圖所示,一根長L=1.5 m的光滑絕緣細直桿MN,豎直固定在場強為E=1.0105 N/C、與水平方向成=30角的傾斜向上的勻強電場中。桿的下端M固定一個帶電小球A,電荷量Q=+4.510-6 C;另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動,電荷量q=+1.010-6 C,質(zhì)量m=1.010-2 kg?，F(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放,小球B開始運動。(靜電力常量k=9.0109 Nm2/C2,取g=10 m/s2)求:(1)小球B開始運動時的加速度為多大?(