高考物理總復習配套課件61電場力的性質的描述

1、第1講電場力的性質的描述 知識點一點電荷電荷守恒定律 想一想 如圖所示，在帶電荷量為Q的帶電體C右側 有兩個相互接觸的金屬導體A和B，均放在絕緣 支座上。若先將C移走，再把A、B分開，則A、 B分別帶什么電？ 若先將A、B分開，再移走C，則A、B分別帶什么電？這一過程中電荷總量如何變化？ 【提示】 不帶不帶帶負帶正不變,記一記 1元電荷、點電荷 (1)元電荷：e1.61019 C，所有帶電體的電荷量都是元電荷的，其中質子、正電子的電荷量與元電荷相同。電子的電荷量q1.61019 C。 (2)點電荷：代表帶電體的有一定電荷量的點，忽略帶電體的大小和形狀的理想化模型。,整數(shù)倍,2電荷守恒定律 (1

2、)內容：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消滅，它只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分，在轉移的過程中電荷的。 (2)起電方法：、。 (3)帶電實質：物體帶電的實質是。 (4)電荷的分配原則：兩個形狀、大小相同的導體，接觸后再分開，二者帶電荷；若兩導體原來帶異種電荷，則電荷先，余下的電荷再。,總量保持不變,摩擦起電,感應起電,接觸起電,得失電子,相同,中和,平分,試一試 1一帶負電絕緣金屬小球被放在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時間后，發(fā)現(xiàn)該小球上帶有的負電荷幾乎不存在了。這說明() A小球上原有的負電荷逐漸消失了 B在此現(xiàn)像中，電荷不守恒 C小球上負電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電

3、子導走了 D該現(xiàn)像是由于電子的轉移引起的，仍然遵循電荷守恒定律,【解析】 帶負電的金屬小球在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時間后，小球上的負電荷(電子)被潮濕的空氣導走了，但電荷轉移的過程中，電荷守恒，故C、D正確。 【答案】 CD,知識點二庫侖定律 想一想 如圖所示，兩個質量均為m的完全 相同的金屬球殼a和b，其殼層的厚度 和質量分布均勻，將它們固定于絕緣 支座上，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，電荷量的絕對值均為Q，試比較它們之間的庫侖力與 的大小關系，如果帶同種電荷呢？,記一記 1內容：中兩個靜止點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 ，

4、作用力的方向在它們的連線上。 2表達式：F ，式中k Nm2/C2，叫做 靜電力常量。,真空,正比,反比,9.0109,3適用條件：中的。 (1)在空氣中，兩個點電荷的作用力近似等于真空中的情況，可以直接應用公式。 (2)當兩個帶電體的間距遠大于本身的大小時，可以把帶電體看成點電荷。 4庫侖力的方向：由相互作用的兩個帶電體決定，且同種電荷相互，為；異種電荷相互，為。,真空,點電荷,排斥,斥力,吸引,引力,【答案】 C,知識點三電場強度 想一想 在真空中O點放一個點電荷Q1.0109 C，直線MN通過O點，OM的距離r30 cm，M點放一個點電荷q 1.01010 C，如圖所示。則M點的場強有多

5、大？方向怎樣？拿走q后M點的場強如何變化？M、N兩點的場強哪 點大？,記一記 1電場的基本性質：對放入其中的電荷有。 2電場強度 (1)定義式：E ，是矢量，單位：N/C或V/m。 (2)點電荷的場強：E ，適用于計算中的點電荷產(chǎn)生的電場。 (3)方向：規(guī)定為在電場中某點的方向。,作用力,真空,正電荷,所受靜電力,【答案】 B,知識點四電場線 想一想 右圖中帶箭頭的直線是某一電場中的 一條電場線，在這條電場線上有A、B兩 點，那么A、B兩點的場強方向和大小是否相同？ 【提示】 A、B兩點的場強方向相同，都沿著電場線向右，由于題中僅畫出一條電場線，無法確定A、B附近電場線的分布情況，故無法確定A

6、、B兩點的場強大小。,記一記 1.定義 為了形像地描述電場中各點場強的強弱及方向，在電場中畫出一些曲線，曲線上每一點的都跟該點的場強方向一致，曲線的疏密表示電場的強弱。 2特點 (1)電場線從正電荷或無限遠處出發(fā)，終止于負電荷或無限遠處。 (2)電場線在電場中。 3應用 (1)在同一電場里，電場線越密的地方場強越大；,切線方向,不相交,(2)電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向； (3)沿電場線方向； (4)電場線和等勢面在相交處互相垂直。 4幾種典型電場的電場線,電勢逐漸降低,試一試 4如圖所示，AB是某電場中的一條 電場線，在電場線上P處自由釋放一個 負試探電荷時，它沿直線向B點運動。

7、對此現(xiàn)像下列判斷中正確的是(不計電荷重力)() A電荷向B做勻加速運動 B電荷向B做加速度越來越小的運動 C電荷向B做加速度越來越大的運動 D電荷向B做加速運動，加速度的變化情況不能確定,【解析】 從靜止起運動的負電荷向B運動，說明它受的電場力指向B。負電荷受的電場力方向與電場強度方向相反，可知此電場線的指向應從BA，這就有三種可能性：一是這一電場是個勻強電場，試探電荷受恒定的電場力，向B做勻加速運動；二是B處有正點電荷場源，則越靠近B處場強越大，負電荷會受到越來越大的電場力，加速度應越來越大；三是A處有負點電荷場源，則越遠離A時場強越小，負電荷受到的電場力越來越小，加速度越來越小。 【答案】

8、 D,三個公式的比較,【例1】 (2013聊城模擬)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(),【解題探究】 (1)各點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度大小是否相等？方向如何？ 【提示】 大小相等，方向沿半徑指向A點，背離B、C、D、E各點。,(2)若在A點放置的電荷量變?yōu)閝，則O點的合場強為多少？ 【提示】 根據(jù)矢量合成的平行四邊形定則，可知在O點的合場強為零。 【自主解答】 _ 【答案】 C,【總結提升】 分析電場疊加問題的一般步驟 電場強度是矢量，疊加時應遵從平行四邊形定則，分

9、析電場的疊加問題的一般步驟是： (1)確定分析計算的空間位置； (2)分析該處有幾個分電場，先計算出各個分電場在該點的電場強度的大小和方向； (3)依次利用平行四邊形定則求出矢量和。,變式訓練1 (2013課標)如圖，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點處有一電荷量為q(q0)的固定點電荷。已知b點處的場強為零，則d點處場強的大小為(k為靜電力常量)(),【答案】 B,(1)粒子所受合力的方向指向軌跡的凹側，由此判斷電場的方向或粒子的電性； (2)由電場線的疏密情況判斷帶電粒子的受力大小及加

10、速度大??； (3)由功能關系判斷速度變化：如果帶電粒子在運動中僅受電場力作用，則粒子電勢能與動能的總量不變，電場力做正功，動能增大，電勢能減小。,【例2】 靜電除塵器是目前普遍采用的一種 高效除塵器，某除塵器模型的收塵板是很長的 條形金屬板，圖中直線ab為該收塵板的橫截面。 工作時收塵板帶正電，其左側的電場線分布如 圖所示；粉塵帶負電，在電場力作用下向收塵板運動，最后落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來靜止于P點的帶電粉塵顆粒的運動軌跡，下列四幅圖中可能正確的是(忽略重力和空氣阻力)(),【解題探究】 (1)哪些因素可影響粉塵顆粒的運動軌跡？ 【提示】 受力方向、速度方向以及二者之間的夾角大小。

11、,(2)粉塵顆粒只受電場力作用，能否逆著某一根電場線做曲線運動？為什么？ 【提示】 不能。如果逆著電場線運動，則粉塵顆粒的受力方向和運動方向恰好重合，它就會做直線運動，而并非曲線運動了。 【自主解答】 _ 【答案】 A,【總結提升】 電場線與帶電粒子運動軌跡的關系 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： (1)電場線為直線； (2)電荷初速度為零或速度方向與電場線平行； (3)電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向始終與電場力方向相同或相反。,變式訓練2 一帶負電荷的質點，在電場力作用下沿曲線abc從a運動到c，已知質點的速率是遞減的。關

12、于b點電場強度E的方向，下列圖示中可能正確的是(虛線是曲線在b點的切線)(),【解析】 做曲線運動的物體，速度的方向沿該點的切線方向，而物體做曲線運動的條件是合外力與速度不共線，選項A錯誤；負電荷受力的方向與該點場強方向相反，并且軌跡曲線應向力的方向彎曲，選項C錯誤；質點從a到c減速，故電場力的方向與速度方向的夾角為鈍角，選項B錯誤而D正確。 【答案】 D,解決力、電綜合問題的一般思路,【例3】 (2014福州模擬)如圖所示， 光滑絕緣的細圓管彎成半徑為R的半 圓形，固定在豎直面內，管口B、C的 連線是水平直徑。現(xiàn)有一帶正電小球 (可視為質點)從B點正上方的A點自由 下落，A、B兩點間距離為4

13、R，從小 球進入管口開始，整個空間中突然加上一個勻強電場，電場力在豎直方向上的分力大小與重力大小相等，結果小球從管口C處脫離圓管后，其運動軌跡最后經(jīng)過A點。設小球運動過程中帶電量沒有改變，重力加速度為g，求：,(1)小球到達B點時的速度大??； (2)小球受到的電場力的大小和方向； (3)小球經(jīng)過管口C處時對圓管壁的壓力。 【解題探究】 (1)電場力的豎直分力Fymg且方向向上，說明什么問題？ 【提示】 說明小球在離開C點后，豎直方向合力為零，在這一方向上將做勻速運動。,(2)最后小球能經(jīng)過A點，又說明什么問題？ 【提示】 說明小球的水平分力Fx方向是向左的，小球離開C點后做類平拋運動。 【自主

14、解答】 _,【總結提升】 運動與受力的幾個關系 (1)物體保持靜止：F合0。 (2)做直線運動：勻速直線運動，F(xiàn)合0。 變速直線運動：F合0，且F合一定沿速度方向。 (3)做曲線運動：F合0，且F合總指向曲線凹的一側。 (4)加速運動：F合與v夾角，090； 減速運動：90180。 (5)勻變速運動：F合恒量。,變式訓練3 (2013課標)如圖， 勻強電場中有一半徑為r的光滑絕 緣圓軌道，軌道平面與電場方向 平行。a、b為軌道直徑的兩端， 該直徑與電場方向平行。一電荷量為q(q0)的質點沿軌道內側運動，經(jīng)過a點和b點時對軌道壓力的大小分別為Na和Nb。不計重力，求電場強度的大小E、質點經(jīng)過a點

15、和b點時的動能。,【答案】 見解析,三電荷平衡模型 1.模型構建 對由三個自由電荷組成的系統(tǒng)，且它們僅靠彼此間的靜電力作用而處于平衡狀態(tài)，該系統(tǒng)即為三電荷平衡模型。 2模型條件 (1)三個點電荷共線。 (2)三個點電荷彼此間僅靠電場力作用達到平衡，不受其他外力。,(3)任意一個點電荷受到其他兩個點電荷的電場力大小相等，方向相反，為一對平衡力。 3模型特點 (1)“三點共線”三個點電荷分布在同一直線上。 (2)“兩同夾異”正負電荷相互間隔。 (3)“兩大夾小”中間電荷的電荷量最小。 (4)“近小遠大”中間電荷靠近電荷量較小的電荷。,【典例】 如圖所示三個點電荷q1、q2、q3在一條直線上，q2和

16、q3的距離為q1和q2距離的兩倍，每個點電荷所受靜電力的合力為零，由此可以判定，三個點電荷的電荷量之比q1q2q3為() A(9)4(36)B9436 C(3)2(6) D326,【答案】 A,【總結提升】 在利用三電荷平衡模型求解問題時應注意以下兩點： (1)本類題目易誤認為只要三個點電荷達到平衡就以為是“三電荷平衡模型”，而沒有分析是否滿足模型成立的條件。如雖然三個點電荷已達到平衡，但若其中某個點電荷受到了外力作用，仍不是“三電荷平衡模型”。 (2)原則上對于三個點電荷中的任意兩個進行受力分析，列平衡方程，即可使問題得到求解，但選哪兩個點電荷列平衡方程往往求解難度不同，要根據(jù)不同的題目進行

17、選取。,變式訓練 (2013課標)如圖，在光滑絕緣 水平面上，三個帶電小球a、b和c分別位于邊 長為l的正三角形的三個頂點上：a、b帶正電， 電荷量均為q，c帶負電。整個系統(tǒng)置于方向水平的勻強電場中。已知靜電力常量為k。若三個小球均處于靜止狀態(tài)，則勻強電場場強的大小為(),【答案】 B,1(2013海南單科)如圖， 電荷量為q1和q2的兩個點電 荷分別位于P點和Q點。已知在P、Q連線上某點R處的電場強度為零，且PR2RQ。則() Aq12q2Bq14q2 Cq12q2 Dq14q2,【答案】 B,【答案】 B,3(2013安徽理綜)如圖所示，xOy平 面是無窮大導體的表面，該導體充滿 z0的空間，z0的空間為真空。將電 荷量為q的點電荷置于z軸上zh處，則 在xOy平面上會產(chǎn)生感應電荷?？臻g任意一點處的電場皆是由點電荷q和導體表面上的感應電荷共同激發(fā)的。已知靜電平衡時導體內部場強處處為零，則在z軸上z處的場