《奪冠之路》福建專用高三物理一輪復(fù)習(xí) 第6章第1課時 庫侖定律 電場強度課件 魯科

2012高三物理復(fù)習(xí)課件（導(dǎo)與練福建）第6章第一課時庫侖定律電場強度1．掌握庫侖定律的內(nèi)容、公式及適用條件并能解決實際問題．2．理解電場強度是從力的角度來描述電場的物理量．3．知道什么是電場線，掌握幾種特殊電場的電場線分布(如：點電荷的電場、勻強電場)，并能用來分析有關(guān)問題．1．電荷及電荷守恒定律(1)兩種電荷：在自然界中存在兩種電荷，即正電荷和負(fù)電荷，毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電，絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電．(2)電荷的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，任何帶電物體都能吸引輕小物體．(3)起電方式：使物體帶電的三種方式有摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電，物體帶電的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移．(4)電荷量①概念：電荷的多少叫電荷量．②在國際單位制中，電荷量的單位是庫侖，符號是C；最小的電荷量叫做元電荷，用e表示，e＝1.60×10－19_C.(5)電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在任何轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量不變，這個規(guī)律叫做電荷守恒定律．

完全相同的帶電金屬球相接觸，同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分．2．庫侖定律(1)點電荷：是一一種理想化模模型，只要帶帶電體的大小小、形狀等因因素對它們之之間相互作用用力的影響可可忽略時，帶帶電體可視為為點電荷，均均勻帶電球體體可視為位置置在球心的點點電荷．兩帶電體的距距離遠大于帶帶電體的尺寸寸，帶電體就就可視為點電電荷．(2)庫侖定律①內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間的相互作作用力的大小小，跟它們的的電荷量的乘乘積成正比，跟它們的距距離的二次方方成反比，作用力的方方向沿著它們們的連線．對于兩個帶電電金屬球間的的相互作用力力的計算，要要考慮金屬表表面電荷的重重新分布，只只有均勻帶電電球體才可視視為電荷集中中于球心的點點電荷．電場中某點場場強的大小和和方向與該點點放不放電荷荷及所放電荷荷的大小和電電性無關(guān)，由由電場本身決決定．4．電場線(1)定義：畫在電場中有有方向的曲線線，曲線上每每點的切線方方向表示該點點的電場強度度的方向．(2)電場線的特征征①電場線是人人們?yōu)榱诵蜗笙蟮拿枥L電場場而想象出的的一些線，客客觀并不存在在．②切線方向表表示該點場強強的方向，也也是正電荷的的受力方向．．③疏密表示該該處電場的強弱，即表示該處處場強的大小小．④從正電荷出發(fā)發(fā)到負(fù)電荷終終止，或從正正電荷出發(fā)到到無窮遠處終終止，或者從從無窮遠處出出發(fā)到負(fù)電荷荷終止．⑤沒有畫出電電場線的地方方不一定沒有有電場．⑥勻強電場的電場線平行行且距離相等等．⑦順著電場線線方向，電勢越來越低．⑧電場線的方方向是電勢降落陡度最大大的方向，電電場線跟等勢面垂直．⑨電場線永不不相交也不閉閉合．⑩電場線不是是電荷運動的的軌跡．(對應(yīng)學(xué)生用書書第75頁)解析：由等量異種電3．如圖所示，，一個帶負(fù)電電的粒子沿等等量異種電荷荷的中垂線由由A→O→B勻速飛過，不不計重力的影影響，則帶電電粒子所受另另一個力的大大小和方向變變化情況應(yīng)該該是(B)A．先變大后變變小，方向水水平向左B．先變大后變變小，方向水水平向右C．先變小后變變大，方向水水平向左D．先變小后變變大，方向水水平向右應(yīng)用庫侖定律律應(yīng)注意的幾幾個問題1．適用條件庫侖定律只適適用于真空中中的點電荷，，當(dāng)帶電體間間的距離遠大大于它們本身身尺度時，可可把帶電體看看做點電荷．．(1)不可由r→0時，得出F→∞的結(jié)論，雖然然從數(shù)學(xué)角度度成立，但從從物理角度分分析，當(dāng)r→0時，兩帶電體體就不能視為為點電荷了，，所以該結(jié)論論為錯誤結(jié)論論．(2)真空中的帶電電體若不是點點電荷，如圖圖所示，帶同種電荷時時，實際距離離會增大，如如圖(a)所示，帶異種電荷時時，實際距離離會減小，如如圖(b)所示示．．2．庫侖侖力力的的計計算算方方法法和和方方向向的的判判斷斷計算算庫庫侖侖力力的的大大小小與與判判斷斷庫庫侖侖力力的的方方向向分分別別進進行行．．即即用用公公式式計計算算庫庫侖侖力力的的大大小小時時，，不不必必將將電電荷荷Q1、Q2的正正、、負(fù)負(fù)號號代代入入公公式式中中，，而而只只將將電電荷荷量量的的絕絕對對值值代代入入公公式式中中計計算算出出力力的的大大小小，，力力的的方方向向根根據(jù)據(jù)同同種種電電荷荷相相斥斥、、異異種種電電荷荷相相吸吸加加以以判判斷斷即即可可．．3．多個個點點電電荷荷相相互互作作用用的的合合力力計計算算如果果一一個個點點電電荷荷同同時時受受到到另另外外的的兩兩個個或或更更多多的的點點電電荷荷的的作作用用力力，，可可由由靜靜電電力力疊疊加加原原理理求求出出合合力力．．【例1】】(10分)如圖圖所畫圖圖：：如圖圖，，A、B距離離為為L，并并設(shè)設(shè)出出C的電電荷荷量量qC和到到A距離離x.答案案：：見規(guī)規(guī)范范解解答答①要使使三三個個自自由由電電荷荷組組成成的的系系統(tǒng)統(tǒng)處處于于平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，，每每個個電電荷荷受受到到的的兩兩個個庫庫侖侖力力必必須須大大小小相相等等、、方方向向相相反反．．針對對訓(xùn)訓(xùn)練練11：如圖圖所所示示，，AC、BD為圓圓的的兩兩條條互互相相垂垂直直的的直直徑徑，，圓圓心心為為O，將將等等電電荷荷量量的的正正、、負(fù)負(fù)點點電電A．A點B．B點C．C點D．D點解析：由電場力的疊加原理和對稱性可知，＋q、－q在O點處正電荷所受的合電場力方向應(yīng)沿OD方向，要使O點處正電荷所受的合電場力為零，放置的電荷＋Q對O點的正電荷電場力方向應(yīng)與＋q、－q使O點處正電荷所受的合電場力方向相反，所以D正確．答案：D.2．特殊殊方方法法(1)補償償法法：：求求解解電電場場強強度度，，常常用用的的方方法法(2)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．?dāng)?shù)學(xué)型則是根據(jù)物理規(guī)律列出方程后，依據(jù)數(shù)學(xué)中求極值的知識求解．(3)微元法法：微微元法法就是是將研研究對對象分分割成成許多多微小小的單單位，，或從從研究究對象象上選選取某某一“微元”加以分分析，，從而而可以以化曲曲為直直，使使變量量、難難以確確定的的量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為常量量、容容易確確定的的量．．(4)等效替替代法法：等等效替替代法法是指指在效效果一一致的的前提提下，，從A事實出出發(fā)，，用另另外的的B事實來來代替替，必必要時時再由由B到C……直至實實現(xiàn)所所給問問題的的條件件，從從而建建立與與之相相對應(yīng)應(yīng)的聯(lián)聯(lián)系，，得以以用有有關(guān)規(guī)規(guī)律解解之．．如以以模型型替代代實物物，以以合力力(合運動動)替代兩兩個分分力(分運動動)．(5)對稱法法：對對稱法法是利利用帶帶電體體(如球體體、薄薄板等等)產(chǎn)生的的電場場具有有對稱稱性的的特點點來求求電場場強度度的方方法．．【例2】(2010年福建建理綜綜)物理學(xué)學(xué)中有有些問問題的的結(jié)論論不一一定必必須通通過計計算才才能驗驗證，，有時時只需需通過過一定定的分分析就就可以以判斷斷結(jié)論論是否否正確確．如如圖所所示為為兩個個彼此此平行行且共共軸的的半徑徑分別別為R1和R2的圓環(huán)環(huán)，兩兩圓環(huán)環(huán)上的的電荷荷量均均為q(q>0)，而電電荷均均勻分分布．．兩圓圓環(huán)的的圓心心O1和O2相距為為2a，連線線的中中點為為O，軸線線上的的A點在O點右側(cè)側(cè)與O點相距距為r(r<a)．試分分析判判斷下下列關(guān)關(guān)于A點處電電場強強度大大小E的表達達式(式中k為靜電電力常常量)正確的的是()答案：：D.針對訓(xùn)訓(xùn)練21：如圖所所示為為一個個內(nèi)、、外半半徑圓環(huán)狀均勻帶電平面，其單位面積帶電量為σ.取環(huán)面中心O為原點，以垂直于環(huán)面的軸線為x軸．設(shè)軸上任意點P到O點的距離為x，P點電場強度的大小為E.下面給出E的四個表達式(式中k為靜電力常量)，其中只有一個是合理的．你可能不會求解此處的場強E，但是你可以通過一定的物理分析，對下列表達式的合理性做出判斷．根據(jù)你的判斷，E的合理表達式應(yīng)為(

)答案：：B.等量異種電電荷和等量量同種電荷荷電場強度度分布規(guī)律律比較等量異種點電荷等量同種(正)點電荷電場線分布圖如圖(1)如圖(2)連線中點O處的場強最小，指向負(fù)電荷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由O點沿中垂線向外場強的大小O點最大，向外逐漸減小O點最小，向外先變大后變小關(guān)于O點的對稱點A與A′、B與B′的場強特點等大同向等大反向【例3】如圖所示，，M、N為兩個等量量同種正電電荷Q，在其連線線的中垂線線上任意一一點P自由釋放一一個負(fù)點電電荷q，不計重力力影響，下下列關(guān)于點點電荷P的運動說法法中正確的的是()A．從P→O的過程中，，加速度越越來越大，，速度也越越來越大B．從P→O的過程中，，加速度越越來越小，，速度越來來越大C．點電荷運運動到O點時加速度度為零，速速度達到最最大值D．點電荷越越過O點后，速度度越來越小小，加速度度越來越大大，直到速速度為零思路點撥：：解析：由兩個等量量正電荷所所形成的電電場的電場場線分布情情況可知點點電荷q從P→O的過程中，，電場力可可能是先變變大后變小小，加速度度隨之先變變大后變小??；也可能能電場力一一直變小，，加速度一一直變小，，關(guān)鍵是P點位置的不不確定性，，故AB項都錯．由由于加速度度方向是沿沿PO直線指向O點，所以從從P→O答案：C.針對訓(xùn)練練31：(2011年福州模模擬)如圖所示示，一電電子沿等等量異種種電荷的的中垂線線由A—O——B勻速飛過過，電子子重力不不計，則則電子所所受另一一個力的的大小和和方向變變化情況況是()A．先變大大后變小小，方向向水平向向左B．先變大大后變小小，方向向水平向向右C．先變小小后變大大，方向向水平向向左D．先變小小后變大大，方向向水平向向右解析：由等量異異種電荷荷電場線線分布可可知，從從A到O，電場線線由疏到到密；從從O到B，電場線線由密到到疏，所所以從A—O——B，電場強強度應(yīng)由由小變大大，再由由大變小小，而電電場強度度方向沿沿電場切切線方向向，為水水平向右右．由于于電子處處于平衡衡狀態(tài)，，所受合合外力必必為零，，故另一一個力應(yīng)應(yīng)與電子子所受電電場力大大小相等等方向相相反．電電子受的的電場力力與場強強方向相相反，即即水平向向左，電電子從A—O——B過程中，，電場力力由小變變大，再再由大變變小，故故另一個個力方向向應(yīng)水平平向右，，其大小小應(yīng)先變變大后變變小，所所以選項項B正確．答案：B.考點：庫庫侖力與與其他力力學(xué)知識識的綜合合【例題】(能力題)三個電荷荷量均為為Q((1)在三角形的中心O點應(yīng)放置什么性質(zhì)的電荷，才能使三個帶電小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)？其電荷量是多少？(2)若中心電荷電荷量在第(1)問基礎(chǔ)上加倍，三個帶電小球?qū)⒓铀龠\動，求其加速度的大小．(3)若中心電荷電荷量在第(1)問基礎(chǔ)上加倍后，仍保持三個小球相對距離不變，可讓它們繞中心電荷同時旋轉(zhuǎn)，求它們旋轉(zhuǎn)的線速度．解析：依題意，，每個點點電荷在在O點產(chǎn)生的的場強為為E1/2，則當(dāng)N點處的點點電荷移移至P點時，O點場強如如圖所示示，合場場強大小小為E2＝E1/2，則E1∶E2＝2∶1，B正確．考查點電電荷的場場強及電電場的疊疊加，難難度中等等．【測控導(dǎo)航航】考點題號1.庫侖力的計算1、62.電場強度的理解及計算3、43.電場線的認(rèn)識及應(yīng)用2、5、84.電場中的力學(xué)綜合7、9、101.(2011年北京東東城模擬擬)使兩個完完全相同同的金屬屬小球(均可視為為點電荷荷)分別帶上上－3Q和＋5Q的電荷后后，將它它們固定定在相距距為a的兩點，，它們之之間庫侖侖力的大大小為F1.現(xiàn)用絕緣緣工具使使兩小球球相互接接觸后，，再將它它們固定定在相距距為2a的兩點，，它們之之間庫侖侖力的大大小為F2.則F1與F2之比為(D)A．2∶1B．4∶1C．16∶1D．60∶1解析：兩個完全全相同的的金屬小小球相互互接觸后后，帶電電荷量均均為＋Q，距離變變?yōu)樵瓉韥淼膬杀侗?，根?jù)據(jù)庫侖定定律可知知選項D正確．2．如圖所示示，AB是某個點點電荷的的一根電電場線，，在電場場線上O點由靜止止釋放一一個負(fù)電電荷，它它僅在電電場力作作用下沿沿電場線線向B運動，下下列判斷斷正確的的是(B)A．電場線線由B指向A，該電荷荷做加速速運動，，加速度度越來越越小B．電場線線由B指向A，該電荷荷做加速速運動，，其加速速度大小小變化由題題設(shè)條件件不能確確定C．電場線線由A指向B，電荷做做勻加速速運動D．電場線線由B指向A，電荷做做加速運運動，加加速度越越來越大大解析：電場線的的切線方方向是正正電荷在在該處的的受力方方向，和和負(fù)電荷荷受電場場力的方方向相反反，所以以電場線線由B指向A，只給出出一條電電場線不不能判斷斷各點電電場的強強弱(因為不能能確定電電場線的的疏密)，也就不能判判斷電場力大大小及加速度度的變化，所所以只有B正確．解析：電場中某點的的場強由形成成電場的場源源電荷決定，，與是否放置置試探電荷無無關(guān)，故選項項D正確．5．一負(fù)電荷從電電場中A點由靜止釋放放，只受電場場力作用，沿沿電場線運動動到B點，它運動的的vt圖象如圖(甲)所示，則A、B兩點所在區(qū)域域的電場線分分布情況可能能是圖(乙)中的(C)解析：由vt圖可知負(fù)電荷荷在電場中做做加速度越來來越大的加速速運動，故電電場線應(yīng)由BA且A到B場強變大，電場線變密，選項C正確．7．(2010年全國卷Ⅱ)在雷雨云下沿沿豎直方向的的電場強度約約為104V/m.已知一半徑為為1mm的雨滴在此電電場中不會下下落，取重力力加速度大小小為10m/s2，水的密度為為103kg/m3.這雨滴攜帶的