重庆市万州分水中学高考物理一轮复习指导课件：第6章 第1讲 电场力的性质

• 知识点二 库仑定律 • 1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互 成正比 成反比 作用力，跟它们的电荷量的乘积 ，跟 它们之间的距离的平方 ，作用力的方向 q1q2 在它们的连线上．2 k r
•
9.0×109 2．表达式：F＝
，式中k叫做静电力常
量，k＝
N·m2/C2.
2．关于库仑定律，下列说法中正确的是(
• A．这个电场是匀强电场 • B．a、b、c、d四点的电场强度大小关系是 Ed＞Ea＞Eb＞Ec • C．a、b、c、d四点的电场强度大小关系是 Ea＞Eb＞Ed＞Ec • D．无法确定这四个点的电场强度大小关系
解析：本题以图象的方式考查了对电场强度及其定义式的 理解，图中给出了 a、b、c、d 四个位置上电荷量和所受静电力 F 大小的变化关系，由电场强度的定义式 E＝ q 可知，F- 图象的 q 斜率代表电场强度．斜率大的电场强度大、斜率小的电场强度 小，故选项 B 正确，A、C、D 错误．
• 1.如图所示，左边是一个原来不带电的导体， 右边C是后来靠近的带正电的导体球，若用绝 缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为 A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分 别为QA、QB，则下列结论正确的是( )
• A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA ＞QB • B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负 电，且QA＝QB • C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QA ＜QB • D．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带 负电，而QA、QB的值与所切的位置有关
解析：由对称性可知，均匀分布在半径为 R 的圆周上 N 个 带电小球在圆心 O 点处的电场强度大小为零．若移去位于圆周 上 P 点的一个小球，剩余带电小球在圆心 O 点处产生的电场强 度与 P 点小球在圆心 O 点产生的电场强度大小相等，方向相 反．由点电荷电场强度公式可知，P 点带电小球在圆心处产生 q 的电场强度为 k 2，方向沿 OP 指向 O 点． R
)
A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的 球体 q1q2 B．根据 F＝k 2 ，当两电荷的距离趋近于零时，静电力 r 将趋向无穷大 C． 若点电荷 q1 的电荷量大于 q2 的电荷量， q1 对 q2 的静 则 电力大于 q2 对 q1 的静电力
• D．库仑定律和万有引力定律的表达式相似， 都是平方反比定律
答案：B
• 知识点四 电场线
电场
• 1．定义：为了形象地描述 中各点场强的 切线方向 强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上 疏密 每一点的 都跟该点的场强方向一 致，曲线的 表示电场的强弱．
• 2．特点 正电荷 出发，终止于 负电荷 • (1)电场线从 或 负电荷 无限远处，或来自于无限远处，终止于 ； • (2)电场线在电场中不相交； 越密 • (3)在同一电场里，电场线 的地方场强越 场强方向 大； 降低 • (4)电场线上某点的切线方向表示该点的 互相垂直 ； • (5)沿电场线方向电势逐渐 ； • (6)电场线和等势面在相交处 ．
第六章
电场
第一讲
电场力的性质
考 纲 展 示
1.物质的电结构、电荷守恒(Ⅰ) 2.静电现象的解释(Ⅰ) 3.点电荷(Ⅰ) 4.库仑定律(Ⅱ) 5.静电场(Ⅰ) 6.电场强度、点电荷的场强(Ⅱ) 7.电场线(Ⅰ)
复 习 目 标
1.理解电荷守恒定律的内容，掌握库仑定律并能运用 该定律进行计算． 2.理解电场强度的概念，理解场强的三个表达式的意 义并能进行相关计算． 3.了解几种常见电场的电场线分布，会用电场线分析 问题.
• 库仑力作用下物体的平衡问题
如图所示， 悬挂在 O 点的一根不可伸长的绝缘细线 下端有一个带电荷量不变的小球 A.在两次实验中，均缓慢移动 另一带同种电荷的小球 B.当 B 到达悬点 O 的正下方并与 A 在 同一水平线上，A 处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度 为 θ，若两次实验中 B 的电荷量分别为 q1 和 q2，θ 分别为 30° q2 和 45° ，则 为 q1
• 解析：四个点电荷各自在P点的电场强度EA、 EB、EC、ED如图所示，根据对称性可知，EA、 EC的合电场强度E1沿OP向外，EB、ED的合电 场强度E2沿OP指向O，由对称性可知，E1、E2 大小相同，所以P点的电场强度为0.
• 答案：0
• 【变式训练】2.(2012·海南高考)N(N＞1)个 电荷量均为q(q＞0)的小球，均匀分布在半 径为R的圆周上，示意如图．若移去位于圆 周上P点的一个小球，则圆心O点处的电场 强度大小为________，方向________．(已 知静电力常量为k)
q1 和 q2 之间的静电力是一对相互作用力， 它们的大小相等， m1m2 故 C 错；库仑定律与 F＝G 2 的表达式相似，研究和运用的 r 方法也很相似，都是平方反比定律，故 D 对．
答案：D
• 知识点三 电场的基本性质 电场强度
力的作用 • 1．电场的基本性质：对放入其中的电荷有 ． F V/m • 2．电场强度 q
Zx x k
• 解析：导体原来不带电，只是在C所带正电荷 的作用下，导体中的自由电子向B部分移动， 使B部分多了电子而带负电；A部分少了电子 而带正电．根据电荷守恒可知，A部分转移的 电子数目和B部分多出的电子数目是相同的， 因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量 总是相等的，不过从不同位置切开时，QA、 QB的值是变化的，故只有D正确． • 答案：D
答案：B
• 对称法求解电场强度 • 如图所示，位于正方形四个顶点处分 别固定有点电荷A、B、C、D，四个点电荷的 带电荷量均为q，其中点电荷A、C带正电，点 电荷B、D带负电，试确定过正方形中心O并与 正方形垂直的直线上到O点距离为x的P点处的 电场强度．
•
四个点电荷在P点产生的场强 大小相等，A、C两电荷产生的场强关于OP 线对称，B、D两电荷产生的场强也关于OP 线对称，根据对称性的特点，可求出四个 电荷在P点产生的合场强．
(2)物体的带电方式： 荷重新分配，遵循电荷守恒定律．
接触带电 ――→电子 转移 ，电 感应 起电
• 电荷守恒定律在接触起电中的应用 • 两个完全相同的导体球相互接触后的电荷分配 情况： • (1)若带电导体球和不带电导体球接触，则电 荷平分； • (2)若两个带电导体球带同种电荷，则总电荷 平分； • (3)若两个带电导体球带异种电荷，则先中和 再平分．
比较 等量异种点电荷 等量同种点电荷 为零 沿连线先变小， 再变大
连线中点O处的场 最小，指向负电 强大小 荷一方
连线上的场强大 小 沿中垂线由O点向 外场强大小 沿连线先变小， 再变大
O点最大，向外 O点最小，向外先 逐渐减小 变大后变小
• 3.电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系 • 一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会 与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时， 两者才会重合． • (1)电场线为直线； • (2)电荷初速度为零，或速度方向与电场线平 行； • (3)电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向 与电场线平行．
Zxx k
Qq 解析：设弹簧的原长为 l，A、B 间的库仑力为 F＝k l＋x02 ＝kx0，将 q 变为 2q 时，设弹簧伸长量为 x，则电荷间的库仑力
2 2qQ x 2l＋x0 F′＝k ＝kx，上述两式相比得 ＝ <2，x<2x0，A x0 l＋x2 l＋x2
Qq 错误， 正确． B 同理， q 变为－q 时， 将 F″＝k ＝kx′， l－x′2 x′ l＋x02 ＝ >1，x′>x0，C、D 错误． x0 l－x′2
• 2.电场的叠加原理及计算法则 • (1)电场的叠加原理：多个电荷在空间某处 产生的电场为各电荷在该处所产生的电场 强度的矢量和． • (2)计算法则：遵循平行四边形定则．
Zx x k
• 3.如图是表示在一个电场中a、b、c、d四点 分别引入检验电荷时，测得的检验电荷的 电荷量跟它所受电场力的函数关系图象， 那么下列叙述正确的是( )
解析：点电荷是实际带电体的模型，只有带电体的大小和 形状对电荷的作用力影响很小时， 实际带电体才能视为点电荷， 故 A 错； 当两个“点电荷”之间的距离趋近于零时， 这两个“点 电荷”已相对变成很大的带电体，不能再视为点电荷，公式 F q1q2 ＝k 2 已不能用于计算此时的静电力，故 B 错； r
Zx x k
• 4．如图是某静电场的一部分电场线分布情况， 下列说法中正确的是( ) • A．这个电场可能是负点电荷的电场 • B．A点的电场强度大于B点的电场强度 • C．A、B两点的电场强度方向不相同 • D．负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点 切线方向
• 解析：本题考查了对电场线的正确理解．负点 电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指 向负点电荷的直线，故A错．电场线越密的地 方电场强度越大，由图可知EA>EB，故B正 确．电场强度的方向沿切线方向，故C正 确．B点的切线方向即B点电场强度方向，而 负电荷所受电场力方向与其相反，故D错． • 答案：BC
A．2 C．2 3
B．3 D．3 3
qAqB 解析：由库仑定律得 F＝k 2 ； r 又 r＝lsin θ，F＝Gtan θ Gl2sin2 θtan θ 由以上各式可解得 qB＝ ， kqA q2 sin2 45° 45° tan 因 G、l、qA 不变，则 ＝ 2 ＝2 3.故 C 正确． q1 sin 30° 30° tan
• (1)定义式：E＝ 或 .
Q k2 r
真空 ，是矢量，单位：N/C
正电荷
所受电场力
• (2)点电荷的场强，E＝
，适用于计算
•
表达式 Q F U E＝k 2 E＝ q E＝ d 1．场强三个表达式的比较 r 比较 公式 电场强度 真空中点电荷的电 匀强电场中 E 与 意义 定义式 场强度决定式 U 的关系式 适用 ①真空 任意电场 匀强电场 条件 ②点电荷 由电场本 由场源电荷 Q 和场 比较决 由电场本身决 身决定， 源电荷到该点的距 与 定因素 定 q 无关 离 r 共同决定 相同点 矢量，单位：1 N/C＝1 V/m
答案：C
Hale Waihona Puke •分析点电荷平衡问题的方法步
骤 • 点电荷的平衡问题的分析方法与纯力学平 衡问题的分析方法是相同的，只是在原来 (1)确定研究对象．如果有几个物体相互作用时，要依据题 受力的基础上多了一个库仑力或电场 意，适当选取“整体法”或”隔离法”； 力．具体步骤如下：
kq1q2 (2)对研究对象进行受力分析，多了个电场力(F＝ 2 )； r (3)列平衡方程(F 合＝0 或 Fx＝0，Fy＝0)．
• 【变式训练】1.如图所示，真空中A、B两 个点电荷的电荷量分别为＋Q和＋q，放在 光滑绝缘水平面上，A、B之间用绝缘的轻 弹簧连接．当系统平衡时，弹簧的伸长量 为x0.若弹簧发生的均是弹性形变，则( )
• A．保持Q不变，将q变为2q，平衡时弹簧的 伸长量等于2x0 • B．保持q不变，将Q变为2Q，平衡时弹簧的 伸长量小于2x0 • C．保持Q不变，将q变为－q，平衡时弹簧 的缩短量等于x0 • D．保持q不变，将Q变为－Q，平衡时弹簧 的缩短量小于x0
• 知识点一 电荷及电荷守恒定律 • 1．电荷 • (1)种类：自然界中的电荷有两种，分别是正 电荷和负电荷． 排斥 吸引 • (2)性质：同种电荷相互 、异种电荷相互 ． • (3)电荷量： 库仑 • ①概念：电荷的多少． • ②单位：在国际单位制中，电荷量的单位是 ，
Zxx k
• 2．电荷守恒定律 • (1)内容：电荷既不会创生，也不会消失， 它只能从一个物体转移到另一个物体，或 电荷的总量 者从物体的一部分转移到另一部分；在转 摩擦起电 移过程中， 保持不变． 实质
• 3．几种典型电场的电场线
• 1．孤立点电荷的电场 • (1)正(负)点电荷的电场线呈空间球对称分布指 向外(内)． • (2)离点电荷越近，电场线越密(场强越大)； • (3)以点电荷为球心作一球面，则电场线处处 与球面垂直，在此球面上场强大小相等，但方 向不同．
• 2．两种等量点电荷的电场比较