高中电荷及其守恒定律库仑定律电场强度学案教案

高中电荷及其守恒定律库仑定律电场强度学案

教案

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§电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度

夏津一中白炎贞刘春红【学习目标】

1、了解元电荷的含义，理解电荷守恒定律的不同表述。

2、掌握库仑定律，能够解决有关的问题。

3、理解电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并进行有关的计算。

4、知道用电场线描述电场的方法。理解引入电场线的意义。

【自主学习】

一、电荷及电荷守恒

1、自然界中存在电荷，正电荷和负电荷，同种电荷相互，异种电荷相互。

电荷的多少叫做，单位是库仑，符号是C。

所有带电体的带电量都是电荷量e= 的整数倍，电荷量e称为。

2、（1）点电荷是一种模型，当带电体本身和对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。

3、使物体带电有方法：摩擦起电、感应起电、接触起电，其实质都是电子的转移。

4、电荷既不能，也不能，只能从一个物体到另一个物体，或从物体的转移到，在转移的过程中，电荷的总量，这就是电荷守恒定律。

二、库仑定律

1、真空中两个之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量Q

1、Q

2

的乘积

成，跟它们的距离r的成反比，作用力的方向沿着它们的。

公式F= 其中静电力常量k

适用范围：真空中的。

（1）F

E q

=

是电场强度的定义式，适用于 的静电场。 （2）2

Q

E k

r =是点电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算式，只适用于 在真空中形成的电场。

（3）U

E d

=是匀强电场中场强的计算式，只适用于 ，其中，d 必须

是沿 的距离。

3、电场的叠加

电场需按矢量的运算法则，即按平行四边形定则进行运算。 四、电场线

（1）电场线：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的 方向都跟该点的 方向一致，这样的曲线就叫做电场线。电场线是人们为了描述 而人为地画出来的，电场中并非真正存在着这样一些曲线。它可以形象直观地反映电场的 和 。

（2）电场线的性质：电场线起始于 （或无穷远处）；终止于 （或无穷远处）。其上每一点的切线方向和该点的 方向一致。疏密程度反映了电场的 ，电场线密集的地方场强 ；电场线稀疏的地方场强 。在没有电荷的空间，电场线不能 ，两条电场线不能 。

（3）与电势的关系：在静电场中，电场线和等势面 且由电势较 的等势面指向电势较低的等势面。顺着电场线的方向电势越来 ，但顺着电场线的方向场强 越来越小。

（4）电场线和电荷在电场中的运动轨迹是 的，它们只有在一定的条件下才能重合。即：

①电场线是 。

②电荷的初速度为零或不为零，但速度方向和电场线 。 ③电荷仅受电场力作用或受其他力的方向和电场线平行。 只有同时满足这三个条件，轨迹才和电场线重合。 【典型例题】

例1：如图1-1所示，有两个带电小球，电量分别为+Q 和+9Q ，在真空中相距0.4m 。如果引进第三个带电小球，正好使三个小球都处于平衡状态，第三个小球带的是哪种电荷应放在什么地方电量是Q 的几倍

A C

B （图1-1）

（1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）

+Q +2Q

A C D

B （2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）

（3）解题过程

例2：（2004·广西模拟）如图1-2所示， 初速度为υ的带电粒子，从A 点射入电场， 沿虚线运动到B 点，判断： （1）粒子带什么电

（2）粒子加速度如何变化

（3）画出A 、B 两点的加速度方向。 图1-2

（1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）

（2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）

（3）解题过程

例3：如图1-3所示，A 、B 两点放有电荷量+Q 和+2Q 的点电荷，A 、B 、C 、D 四点在同一直线上，且AC=CD=DB ，将一正电荷从C 点沿直线移到D 点，则（ ）

A 、电场力一直做正功

B 、电场力先做正功再做负功

C 、电场力一直做负功 图1-3

D 、电场力先做负功再做正功

（1

（2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）

（3）解题过程

【针对训练】

1、真空中有两个相同的金属小球A 和B ，相距为r ，带电量分别是q 和2q ，但带何种电荷未知，它们之间的相互作用力大小为F ，有一个跟A 、B 相同的不带电的金属球C ，当C 跟A 、B 依次各接触一次后移开，再将A 、B 间距离变为2r ，那么A 、B 间的作用力大小可能是（ ）

A 、5F/64

B 、5F/32

C 、3F/64

D 、3F/16

2、如图1-4所示，绝缘的细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a ，a 的表面镀有铝膜，在a 的近旁有一绝缘金属球b ，开始时，a 、b 都不带电，如图所示，现使b 带电则（ ）

a b A P B A c d B

A 、a 、b 间不发生相互作用

B 、b 将吸引a ，吸住后不放开

C 、b 立即把a 排斥开

D 、b 先吸引a ，接触后又把a 排斥开

3、有关电场强度的理解，下述正确的是（ ） A 、由F

E q

可知，电场强度E 跟放入的电荷q 所受的电场力成

正比。

B 、当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才存在电场强度

C 、由E=Kq/r 2可知，在离点电荷很近，r 接近于零，电场强度达无穷大

D 、电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关。

4、一半径为R 的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为Q 的正电荷，另一电荷量为q 的带正电的点电荷放在球心O 上，由于对称性，点电荷的受力为零，现在球壳上挖去半径为r 的小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为 （已知静电力常量为k ），方向 【能力训练】

1、如图1-5所示为电场中的一根电场线，在该电场线上有a 、b 两点，用Ea 、Eb 分别表示两处场强的大小，则（ ）

A 、a 、b 两点的场强方向相同

B 、因为电场线由a 指向b ，所以Ea ＞Eb

C 、因为电场线是直线，所以Ea=Eb 图1-5

D 、因为不知道a 、b 附近的电场线分布情况，所以不能确定Ea 、Eb 的大小关系。 2、在x 轴上有两个点电荷，一个带正电Q 1，另一个带负电-Q 2，且Q 1=2Q 2，用

E 1和E 2分别表示两个点电荷所产生的场强大小，则在x 轴上（ ）

A 、E 1=E 2之点只有一个，该处的合场强为零

B 、E 1=E 2之点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E 2

C 、E 1=E 2之点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为2E 2

D 、

E 1=E 2之点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为2E 2 3、如图1-6所示，用两根细绳把两个带同 种电荷的小球悬挂在一点，A 球质量大于 B 球的质量，A 球所带的电荷量大于B 球 所带的电荷量。两球静止时，A 、B 两球

处在同一水平面上，悬线与竖直线的偏角分别为α和β，则（ ）

A 、α＞β B、α＜β C、α=β D、无法确定

4、如图1-7所示，直线A 、B 是一条电场线，在其上某点P 处由静止开始释放一负试探电荷时，它沿直线向B 处运动，对此现象，下列判断正确的是（不计电荷重力）

A 、电荷一定向

B 做匀加速运动

B 、电荷一定向B 做加速度越来越小的运动

C 、电荷一定向B 做加速度越来越大的运动

D 、电荷向B 做加速运动，加速度的变化情况不能确定。 5、如图所示，A 、B 为带电量分别是Q