高中物理选修3-1静电场 物理学讲义

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高中物理选修3-1第一章课件静电场中的导体

高中物理选修3-1第一章课件静电场中的导体

不满足静电平衡条件高中。物理选修3-1第一章课件静电
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场中的导体
3.静电平衡状态导体空腔的的性质 静电屏蔽
1.静电平衡状态导体空腔内无带电体时的特点
结论1:空腔内表面处处无净电荷,全部电荷分布于外 表面。
证明:在导体内作高斯面,
SEdS0q
导体内 E0, q0
导体内表面电荷是否会等量异号?
设内表面A处e>0 ,B处e<0,两者之间就必有电力线
2、外球接地后再绝缘:
q3 0, q2 q
电势分布: r R1
U1
q
4 0 R1
q
4 0 R2
R3
q2 q3
q R1
R2
R1 r R2
U2
q
4 0 r
q
4 0 R2
q
4 0
(1 r
1 R2
)
R2 r
r R3
13
R3
U4
U43q0高4r中物q理0选4r场修中3-的1q第导04一r体章课q件00静r电
0
3、再把内球接地:电荷重新分布:
可以证明:此时壳内的任何电场都不影响外界,也不
受外界影响。
10
例高如中物:理选场如修中3-家的1第导一电体章课的件静接电 地保护;
例4、在带电量为 q 、半径为R1的导体球壳外,同心放
置一个内外半径为R2、R3的金属球壳。求:1、求外球 壳上电荷及电势分布;2、把外球接地后再绝缘,求外
球上的电荷分布及球壳内外 的电势分布;3、再把内球
1.导体的静电平衡条件
导体内有大量的自由电荷,当把 导体放在外电场中时,导体中的自由 电子都将受到电场力的作用,出现宏
E0

高中物理人教版选修3-1(课件)第一章 静电场 1-5

高中物理人教版选修3-1(课件)第一章 静电场 1-5
知 识 点 1
学 业 分 层 测 评
知 识 点 2
学习 目标
1.知道电势 差的概念,知道电势 差与 电 势 零点的选择 无关. 2.掌握两点间电 势 差的表达式,知 道两点之间电 势 差的正负与这两点 电 势 高低之间的对应 关 系.(重点) 3.知道在电场 中移动电 荷时静电力 做功与两点间电 势 差的关系,会应用 静电力做功的公式进行计算.(难点)
注意问题 (1)适用于匀强电场 (2)d表示沿电场线方向的距离
(1)既适用于匀强电场也适用 于非匀强电场 (2)既适用于只受电场力的情况, 也适用于受多种力的情况
学业分层测评(五) 点击图标进入…
知识 脉络
电势差
φA-φB 伏特
电势
φB-φA V
× √

静电力做功与电势差的关系
EpA EpB UAB
电场力
× √

四种求法
表达式
功的定义
W=Fd=qEd
功能关系 (1)WAB=EpA-EpB (2)WAB=-ΔEp
电势Ek

高中物理 第1章 静电场 3 电场强度课件 新人教版选修3-1

高中物理 第1章 静电场 3 电场强度课件 新人教版选修3-1

3.匀强电场 (1)定义:各点电场强度的大小___相__等____、方向___相__同____ 的电场。 (2)匀强电场的电场线:_间__隔__相__等___的平行直线。
重点难点突破
一、对电场及电场强度的理解 1.对电场的理解 (1)场与分子、原子组成的实物一样具有能量和速度,它是 物质存在的一种特殊形式。 (2)场与实物是物质存在的两种不同形式。 (3)电荷的周围一定存在电场,静止电荷的周围存在着静电 场。 (4)电荷间的相互作用是通过电场发生的。
电场线 匀强电场
1.电场线 为了形象描述电场而__假__想______的一条条有___方__向_____的 曲线。曲线上每点的___切___线____的方向表示该点的电场强度的 方向。
2.电场线的特点 (1) 电 场 线 从 正__电__荷______ 或 __无__限__远____ 出 发 , 终 止 于 __负__电__荷____或__无__限__远____。 (2)电场线在电场中不相交。 (3)电场强度较大的地方,电场线___较__密_____;电场强度较 小的地方,电场线___较__疏_____。 (4)电场线上任一点顺着电场线的___切__线_____方向,就表示 该点电场强度的方向。 (5)电场线不是实际存在的曲线,是为了形象描述电场而假 想的。
点电荷的场强
1.公式 Q
E=__k_r_2______,Q为真空中点电荷的带电量,r为该点到 点电荷Q的距离。
2.方向 若Q为 __正__电__荷____, 场强方向沿 Q和该点的连线指向该 点;若Q为__负__电__荷____,场强方向沿Q和该点的连线指向Q。 3.适用条件 __真__空__中__点__电__荷______。
※ 理解电场强度的概念及其定义,会根据电场强度的定 ※ 义进行有关的计算。知道电场强度是矢量,知道电场

人教版高中物理选修(3-1)第1章《静电场》ppt课件

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⑤ 搁置问题抓住老师的思路。碰到自己还没有完全理解老师所讲内容的时候,最好是做个记号,姑且先把这个问题放在一边,继续听老师讲后面 的内容,以免顾此失彼。来自:学习方法网
⑥ 利用笔记抓住老师的思路。记笔记不仅有利于理解和记忆,而且有利于抓住老师的思路。
2019/8/11
最新中小学教学课件
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谢谢欣赏!
• 雷电是怎样形成的?物体带电是怎么回事?电荷有 哪些特性?电荷间的相互作用遵从什么规律?人类 应该怎样利用这些规律?……
• 这些问题正是本章要探究并做出解答的知识。
知识导航
• 本章是高中阶段电学内容的开始,在整个高中物理 知识体系中具有承上(力学)启下(电磁学)的重要位 置。
• 本章知识在结构上可以分为三个单元:1~3节为第 一单元,主要学习电学中两个最基本的定律——电荷 守恒定律和库仑定律,学习描述电场力的性质的物 理量——电场强度;4~6节为第二单元,学习描述电 场能的性质的物理量——电势、电势差,电势差与电 场强度的关系;7~8节为第三单元,主要学习电场 知识的应用——电容器、电容,带电粒子在电场中的 加速和偏转,还简单介绍了静电现象在生产和生活 中的应用。
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题,有的要求回答,有的则是自问自答。一般来说,老师在课堂上提出的 问题都是学习中的关键,若能抓住老师提出的问题深入思考,就可以抓住老师的思路。
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的,若把自己预习时所理解过的知 识逻辑结构与老师的讲解过程进行比较,便可以抓住老师的思路。
• 3.理清本章分析问题的两个角度。
• 一是电场力的性质——从电荷在电场中受力的角度研 究,侧重于利用牛顿运动定律分析处理问题。

高二物理人教版选修3~1课件:第一章 静电场 本章整合

高二物理人教版选修3~1课件:第一章 静电场 本章整合
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2
1 2
示波管原理
知识建构
专题归纳



专题一
电场的几个物理量的求解思路
������ ������
知识建构
专题归纳



专题二
静电力与平衡知识综合
1.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。库仑力实质上就是静电力, 与重力、弹力一样,它也是一种基本力。注意力学规律的应用及受力分析。 2.明确带电粒子在电场中的平衡问题,实际上属于力学平衡问题,其中 仅多了一个静电力而已。 3.求解这类问题时,需应用有关力的平衡知识,在正确的受力分析(如合 成分解法、矢量图解法、相似三角形法、整体法等) 基础上,运用平行四边 形定则、 三角形定则或建立平面直角坐标系,应用共点力作用下物体的平衡 条件、灵活解决。 注意 :(1)受力分析时只分析性质力,不分析效果力;只分析外力,不分析 内力。(2)平衡条件的灵活应用。
知识建构
专题归纳



4.确定静电力的功的思路 (1)根据静电力的功与电势能的关系 :静电力做的功等于电势能的减少 量, WAB=E pA-EpB。 (2)应用公式 WAB=qUAB 计算 : 符号规定 :所移动的电荷若为正电荷,q 取正值 ;若为负电荷,q 取负值;若 移动过程的始点电势 φA 高于终点电势 φB,UAB 取正值;若始点电势 φA 低于终 点电势 φB,UAB 取负值。 (3)应用功的定义式求解匀强电场中静电力做的功 :W=qEl cos θ。注意 : 此法只适用于匀强电场中求静电力的功。 (4)由动能定理求解静电力的功 :W 电+W 其他=ΔE k。 即若已知动能的改变和其他力做功情况,就可由上述式子求出静电力 做的功。

(人教版)高中物理选修3-1课件:第1章 静电场1.1

(人教版)高中物理选修3-1课件:第1章 静电场1.1

要点探究区
达标检测区
课时作业(一)
解析: 两小球接触时,电荷量少的负电荷先被中和,剩
余的正电荷再重新分配,由于两小球相同,剩余正电荷必均分,
即接触后两小球带电荷量
Q′A

Q′B

QA+QB 2

6.4×10-9-3.2×10-9 2
1.6×10-9 C
C=
在接触过程中,电子由 B 球转移到 A 球,自身的净电荷全
物理 选修3-1
第一章 静电场
知识自学区
要点探究区
达标检测区
课时作业(一)
电荷守恒定律 1.内容 电荷既不会_创__生___,也不会_消__灭___,它只能从一个物体转 移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转 移过程中,电荷的总量_保__持__不__变___. 2.电荷守恒定律现在的表述 一个与外界没有电__荷__交__换__的系统,电荷的代数和保__持__不__变__.
物理 选修3-1
第一章 静电场
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要点探究区
达标检测区
课时作业(一)
4.应用 (1)检验物体是否带电:检验时,把物体与金属球接触,如 果物体带电,就有一部分电荷转移到两片金属箔片上,金属箔 片由于带了同种电荷,彼此排斥而张开,所带的电荷越多,张 开的角度越大;如果物体不带电,则金属箔片不动. (2)识别所带电荷种类:当已知物体带电时,若要识别它所 带电荷的种类,只要先把带电体与金属球接触一下,使金属箔 片张开.然后,再用已知的带足够多正电荷的物体接触验电器 的金属球,如果金属箔片张开的角度增大,则表示该带电体的 电荷为正;如果金属箔片张开的角度减小,或先闭合而后张开, 则表示带电体的电荷为负.
知识自学区

高中物理选修3-1_静电场完整版

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第1章静电场第01节 电荷及其守恒定律[知能准备]1.自然界中存在两种电荷,即 电荷和 电荷.2.物体的带电方式有三种:(1)摩擦起电:两个不同的物体相互摩擦,失去电子的带 电,获得电子的带 电.(2)感应起电:导体接近(不接触)带电体,使导体靠近带电体一端带上与带电体相 的电荷,而另一端带上与带电体相 的电荷.(3)接触起电:不带电物体接触另一个带电物体,使带电体上的 转移到不带电的物体上.完全相同的两只带电金属小球接触时,电荷量分配规律:两球带异种电荷的先中和后平均分配;原来两球带同种电荷的总电荷量平均分配在两球上.3.电荷守恒定律:电荷既不能 ,也不能 ,只能从一个物体转移到另一个物体;或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量 .4.元电荷(基本电荷):电子和质子所带等量的异种电荷,电荷量e =×10-19C.实验指出,所有带电体的电荷量或者等于电荷量e ,或者是电荷量e 的整数倍.因此,电荷量e 称为元电荷.电荷量e 的数值最早由美国科学家 用实验测得的.5.比荷:带电粒子的电荷量和质量的比值m q .电子的比荷为kg C m e e/1076.111⨯=. [同步导学]1.物体带电的过程叫做起电,任何起电方式都是电荷的转移,而不是创造电荷.2.在同一隔离系统中正、负电荷量的代数和总量不变.例1 关于物体的带电荷量,以下说法中正确的是( )A .物体所带的电荷量可以为任意实数B .物体所带的电荷量只能是某些特定值C .物体带电+×10-9C ,这是因为该物体失去了×1010个电子D .物体带电荷量的最小值为×10-19C解析:物体带电的原因是电子的得、失而引起的,物体带电荷量一定为e 的整数倍,故A 错,B 、C 、D 正确. 如图1—1—1所示,将带电棒移近两个不带电的导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下述几种方法中能使两球都带电的是 ( )A .先把两球分开,再移走棒B .先移走棒,再把两球分开C .先将棒接触一下其中的一个球,再把两球分开D .棒的带电荷量不变,两导体球不能带电 解析:带电棒移近导体球但不与导体球接触,从而使导体球上的电荷重新分布,甲球左侧感应出正电荷,乙球右侧感应出负电荷,此时分开甲、乙球,则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷,故A 正确;如果先移走带电棒,则甲、乙两球上的电荷又恢复原状,则两球分开后不显电性,故B 错;如果先将棒接触一下其中的一球,则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷,故C 正确.可以采用感应起电的方法使两导体球带电,而使棒的带电荷量保持不变,故D 错误.3.“中性”和“中和”的区别“中性”和“中和”反映的是两个完全不同的概念.“中性”是指原子或物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等,对外不显示电性,表现不带电的状态.可见,任何不带电的物体,实际上其中都有等量的异种电荷.“中和”是两个带等量(或不等量)的异种电荷的带电体相接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移、抵消(或部分抵消),最后都达到中性(或单一的正、负电性)状态的一个过程.[同步检测]图1—1—11、一切静电现象都是由于物体上的 引起的,人在地毯上行走时会带上电,梳头时会带上电,脱外衣时也会带上电等等,这些几乎都是由 引起的.2.用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒,都能吸引轻小物体,这是因为 ( )A.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷B.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有同种电荷C.被吸引的轻小物体一定是带电体D.被吸引的轻小物体可能不是带电体3.如图1—1—2所示,在带电+Q 的带电体附近有两个相互接触的金属导体A 和B ,均放在绝缘支座上.若先将+Q 移走,再把A 、B 分开,则A 电,B 电;若先将A 、B 分开,再移走+Q ,则A 电,B 电.4.同种电荷相互排斥,在斥力作用下,同种电荷有尽量 的趋势,异种电荷相互吸引,而且在引力作用下有尽量 的趋势.5.一个带正电的验电器如图1—1—3所示,当一个金属球A 靠近验电器上的金属球B 时,验电器中金属箔片的张角减小,则( )A .金属球A 可能不带电B .金属球A 一定带正电C .金属球A 可能带负电D .金属球A 一定带负电6.用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时,发现它的金属箔片的张角减小,由此可判断( ) A .验电器所带电荷量部分被中和B .验电器所带电荷量部分跑掉了C .验电器一定带正电D .验电器一定带负电7.以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电荷B.摩擦起电是因为产生电荷,感应起电是因为电荷的转移C.摩擦起电的两摩擦物体必定是绝缘体,而感应起电的物体必定是导体D.不论是摩擦起电还是感应起电,都是电荷的转移8.现有一个带负电的电荷A ,和一个能拆分的导体B ,没有其他的导体可供利用,你如何能使导体B 带上正电?9.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的A. ×10-19C 有三个相同的绝缘金属小球A 、B 、C ,其中小球A 带有×10-5C 的正电荷,小球B 、C 不带电.现在让小球C 先与球A 接触后取走,再让小球B 与球A 接触后分开,最后让小球B 与小球C 接触后分开,最终三球的带电荷量分别为q A = ,q B = ,q C = .[综合评价]1.对于摩擦起电现象,下列说法中正确的是A.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一定带有等量异种电荷D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带有同种电荷2.如图1—1—4所示,当将带正电的球C 移近不带电的枕形绝缘金属导体AB 时,枕形导体上的电荷移动情况是A.枕形金属导体上的正电荷向B 端移动,负电荷不移动B.枕形金属导体中的带负电的电子向A 端移动,正电荷不移动C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B 端和A 端移动D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A 端和B 端移动 图1—1—43.关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法中正确的是A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能,也说明通过做功可以创造电荷图1—1—2图1—1—3B.摩擦起电现象说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体C.摩擦起电现象说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了4.如图1—1—5所示,用带正电的绝缘棒A 去靠近原来不带电的验电器B ,B 的金属箔片张开,这时金属箔片带 电;若在带电棒离开前,用手摸一下验电器的小球后离开,然后移开A ,这时B 的金属箔片也能张开,它带 电. 图1—1—55.绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a ,a 的表面镀有铝膜.在a 的近旁有一底座绝缘金属球b ,开始时a 、b 都不带电,如图1—1—6所示,现使b 带电,则:A. ab 之间不发生相互作用B. b 将吸引a ,吸在一起不放开C. b 立即把a 排斥开D. b 先吸引a ,接触后又把a 排斥开 图1—1—66.5个元电荷的电荷量是 C ,16C 电荷量等于 个元电荷的电荷量.7.有两个完全相同的带电绝缘金属球A 、B ,分别带有电荷量Q A =×910-C,Q B =–×910-C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移多少库仑?此后,小球A 、B 各带电多少库仑?8.有三个相同的绝缘金属小球A 、B 、C ,其中小球A 带有3×10-3C 的正电荷,小球B 带有-2×10-3C 的负电荷,小球C 不带电.先将小球C 与小球A 接触后分开,再将小球B 与小球C 接触然后分开,试求这时三球的带电荷量分别为多少?第一章 静电场第一节 电荷及其守恒定律[知能准备]答案:1. 正 负 2.(1)正 负 (2)异 同 (3)一部分电荷 3. 创造 消失 保持不变[同步检测]答案:1.带电 摩擦 3.不带 不带 负 正 4 .远离 靠近 8.电荷A 靠近导体B 时,把B 先拆分开后把电荷A 移走,导体B 靠近电荷A 的一端带正电10. 5×10-6C ×10-6C ×10-6C[综合评价]答案: 4.正 负 6. 8×10-19C 1020 7.(1) 4. 8×10-9C (2) ×10-9C×10-9C 8. ×10-3C –×10-4C –×10-4C 同步导学第1章静电场第02节 库仑定律[知能准备]1.点电荷:无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 .它是一个理想化的模型.2.库仑定律的内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比,跟它们的距离的 成反比,作用力的方向在它们的 .3.库仑定律的表达式:F = 221r q q k ; 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量,r 表示它们的距离,k 为比例系数,也叫静电力常量,k = ×109N m 2/C 2.[同步导学]1.点电荷是一个理想化的模型.实际问题中,只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,带电体方可视为点电荷.一个带电体能否被视为点电荷,取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较,与带电体的大小无关.2.库仑定律的适用范围:真空中(干燥的空气也可)的两个点电荷间的相互作用,也可适用于两个均匀带电的介质球,不能用于不能视为点电荷的两个导体球.例1半径为r 的两个相同金属球,两球心相距为L (L =3r),它们所带电荷量的绝对值均为q,则它们之间相互作用的静电力FA .带同种电荷时,F <22L q kB .带异种电荷时,F >22Lq k C .不论带何种电荷,F =22Lq k D .以上各项均不正确 解析:应用库仑定律解题时,首先要明确其条件和各物理量之间的关系.当两带电金属球靠得较近时,由于同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引,两球所带电荷的“中心”偏离球心,在计算其静电力F 时,就不能用两球心间的距离L 来计算.若两球带同种电荷,两球带电“中心”之间的距离大于L ,如图1—2—1(a )所示, 图1—2—1 图1—2—2则F < 22Lq k ,故A 选项是对的,同理B 选项也是正确的. 3.库仑力是矢量.在利用库仑定律进行计算时,常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算,求得库仑力的大小;然后根据同种电荷相斥,异种电荷相吸来确定库仑力的方向.4.系统中有多个点电荷时,任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律,计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力,然后再用力的平行四边形定则求其矢量和.例2 如图1—2—2所示,三个完全相同的金属球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上.a 和c 带正电,b 带负电,a 所带电荷量的大小比b 的小.已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示,它应是A .F 1B .F 2C .F 3D .F 4解析:根据“同电相斥、异电相吸”的规律,确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向,考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量,因为F b 大于F a ,F b 与F a 的合力只能是F 2,故选项B 正确.例2 两个大小相同的小球带有同种电荷(可看作点电荷),质量分别为m 1和m 2,带电荷量分别是q 1和q 2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上,如图1—2—3所示,若θ1=θ2,则下述结论正确的是1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1=q 2/ m 2 1一定等于m 2 D.必须同时满足q 1=q 2, m 1= m 2图1—2—3解析:两小球处于静止状态,故可用平衡条件去分析.小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用,建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示,此时只需分解F 1.由平衡条件得:所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理,对m 2分析得:.22212gr m q kq tg =θ 图1—2—4 因为21θθ=,所以21θθtg tg =,所以21m m =. 可见,只要m 1= m 2,不管q 1、q 2如何,1θ都等于2θ.所以,正确答案是C.讨论:如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样?如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样?(两球仍处同一水平线上) 因为.21211gr m q kq tg =θ .22212gr m q kq tg =θ 不管q 1、q 2大小如何,两式中的221gr q kq 是相等的.所以m 1> m 2时,1θ<2θ, m 1< m 2时,1θ>2θ.5.库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向,库仑力毕竟也是一种力,同样遵从力的合成和分解法则,遵从牛顿定律等力学基本规律.动能定理,动量守恒定律,共点力的平衡等力学知识和方法,在本章中一样使用.这就是:电学问题,力学方法.例3 a 、b 两个点电荷,相距40cm ,电荷量分别为q 1和q 2,且q 1=9 q 2,都是正电荷;现引入点电荷c ,这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态.试问:点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?解析:点电荷c 应为负电荷,否则三个正电荷相互排斥,永远不可能平衡.由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用,三个点电荷只有处在同一条直线上,且c 在a 、b 之间才有可能都平衡.设c 与a 相距x ,则c 、b 相距-x),如点电荷c 的电荷量为q 3,根据二力平衡原理可列平衡方程:a 平衡: =2214.0q q k 231x q q kb 平衡: .)4.0(4.0232221x q q k q q k -=c 平衡: 231xq q k =.)4.0(232x q q k - 显见,上述三个方程实际上只有两个是独立的,解这些方程,可得有意义的解: x =30cm所以 c 在a 、b 连线上,与a 相距30cm ,与b 相距10cm .q 3=12161169q q =,即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷,q 3为负电荷) 例4 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ,A 带电荷量7Q ,B 带电荷量﹣Q ,C 不带电.将A 、B 固定,然后让C 反复与A 、B 接触,最后移走C 球.问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析: C 球反复与A 、B 球接触,最后三个球带相同的电荷量,其电荷量为Q′=3)(7Q Q -+=2Q . A 、B 球间原先的相互作用力大小为F =./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′= 4F /7.所以 :A 、B 间的相互作用力变为原来的4/7.点评: 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容.利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时,通常不带电荷的正、负号,力的方向根据“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”来判断.如图1—2—5所示.在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放,已知刚释放时Q A 的加速度为a ,经过一段时间后(两电荷未相遇),Q B 的加速度也为a ,且此时Q B 的速度大小为v ,问:(1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 内Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能?解析:题目虽未说明电荷的电性,但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律).两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大).对Q A 和Q B 构成的系统来说,库仑力是内力,系统水平方向动量是守恒的.图13—1—5(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1,则:F 1= m a .当Q B 的加速度为a 时,作用力大小为F 2,则:F 2=2 m a .此时Q A 的加速度a′=.222a mma m F == 方向与a 相同. 设此时Q A 的速度大小为v A ,根据动量守恒定律有:m v A =2 m v ,解得v A =2 v ,方向与v 相反.(2) 系统增加的动能 E k =kA E +kB E =221A mv +2221mv ⨯=3m 2v 6.库仑定律表明,库仑力与距离是平方反比定律,这与万有引力定律十分相似,目前尚不清楚两者是否存在内在联系,但利用这一相似性,借助于类比方法,人们完成了许多问题的求解.[同步检测]1.下列哪些带电体可视为点电荷A .电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B .在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C .带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D .带电的金属球一定不能视为点电荷2.对于库仑定律,下面说法正确的是A .凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力,就可以使用公式F = 221r q q k; B .两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律C .相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等D .当两个半径为r 的带电金属球心相距为4r 时,对于它们之间相互作用的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量3.两个点电荷相距为d ,相互作用力大小为F ,保持两点电荷的电荷量不变,改变它们之间的距离,使之相互作用力大小为4F ,则两点之间的距离应是A .4dB .2dC .d/2D .d/44.两个直径为d 的带正电的小球,当它们相距100 d 时作用力为F ,则当它们相距为d 时的作用力为( )A .F /100B .10000FC .100FD .以上结论都不对5.两个带正电的小球,放在光滑绝缘的水平板上,相隔一定的距离,若同时释放两球,它们的加速度之比将A .保持不变B .先增大后减小C .增大D .减小6.两个放在绝缘架上的相同金属球相距d ,球的半径比d 小得多,分别带q 和3q 的电荷量,相互作用的斥力为3F .现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为A .OB .FC .3FD .4F7.如图1—2—6所示,大小可以不计的带有同种电荷的小球A 和B 互相排斥,静止时两球位于同一水平面上,绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β卢,且α < β,由此可知A .B 球带电荷量较多B .B 球质量较大C .A 球带电荷量较多D .两球接触后,再静止下来,两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′,则仍有α ′< β′8.两个质量相等的小球,带电荷量分别为q 1和q 2,用长均为L 的两根细线,悬挂在同一点上,静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°,则小球的质量为 .9.两个形状完全相同的金属球A 和B ,分别带有电荷量q A =﹣7×108-C 和q B =3×108-C ,它们之间的吸引力为2×106-N .在绝缘条件下让它们相接触,然后把它们又放回原处,则此时它们之间的静电力是图1—2—6(填“排斥力”或“吸引力”),大小是 .(小球的大小可忽略不计)10.如图1—2—7所示,A 、B 是带等量同种电荷的小球,A 固定在竖直放置的10 cm 长的绝缘支杆上,B 平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时,恰与A 等高,若B 的质量为303g ,则B 带电荷量是多少?(g 取l0 m /s 2)[综合评价]1.两个带有等量电荷的铜球,相距较近且位置保持不变,设它们带同种电荷时的静电力为F 1,它们带异种电荷时(电荷量绝对值相同)的静电力为F 2,则F 1和F 2的大小关系为:A .F 1=F 2 D .F 1> F 2 C .F 1< F 2 D .无法比较2.如图1—2—8所示,在A 点固定一个正点电荷,在B 点固定一负点电荷,当在C 点处放上第三个电荷q 时,电荷q 受的合力为F ,若将电荷q 向B 移近一些,则它所受合力将A .增大 D .减少 C .不变 D .增大、减小均有可能.3.真空中两个点电荷,电荷量分别为q 1=8×109-C 和q 2=﹣18×109-C ,两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上,如图1—2—9所示.有一个点电荷放在a 、b 连线(或延长线)上某点,恰好能静止,则这点的位置是 A .a 点左侧40cm 处 B .a 点右侧8cm 处C .b 点右侧20cm 处D .以上都不对.4.如图所示,+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷,Q 2=4Q 1.现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上,欲使整个系统平衡,那么 ( )应为负电荷,放在Q 1的左边 B 、Q 3应为负电荷,放在Q 2的右边应为正电荷,放在Q 1的左边 D 、Q 3应为正电荷,放在Q 2的右边.5.如图1—2—10所示,两个可看作点电荷的小球带同种电,电荷量分别为q 1和q 2,质量分别为m 1和m 2,当两球处于同一水平面时,α >β,则造成α >β的可能原因是:A .m 1>m 2B .m 1<m 2C q 1>q 2D .q 1>q 26.如图1—2—11所示,A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动.已知m A =2m B ,A v =20v ,B v =0v .当两电荷相距最近时,有A .A 球的速度为0v ,方向与Av 相同 B .A 球的速度为0v ,方向与A v 相反 C .A 球的速度为20v ,方向与A v 相同 D .A 球的速度为20v ,方向与A v 相反.7.真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ,已知q A =+×108-C ,q B =+×108-C ,现引入电荷C ,电荷量Qc =+×108-C ,则电荷C 置于离A cm ,离Bcm 处时,C 电荷即可平衡;若改变电荷C 的电荷量,仍置于上述位置,则电荷C 的平衡状态 (填不变或改变),若改变C 的电性,仍置于上述位置,则C 的平衡 ,若引入C 后,电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡,则C 电荷电性应为 ,电荷量应为 C .8.如图1—2—12所示,两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上,其中A 球带9Q 的正电荷,B 球带Q 的负电荷,由静止开始释放,经图示位置时,加速度大小均为a ,然后发生碰撞,返回到图示位置时的加速度均为 .9.如图1—2—13所示,两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ,连接小球的绝缘细线长度都是l ,静电力常量为k ,重力加速度为g .则连结A 、B 的细线中的张力为多大? 连结O 、A 的细线中的张力为多大?10.如图1—2—14所示,一个挂在丝线下端的 带正电的小球B 静止在图示位置.固定的带正电荷的A 球电荷量为Q ,B 球质量为m 、电荷量为q ,θ=30°,A 和B 在同一水平线上,整个装置处在真空中,求A 、B 两球间的距离.图1—2—7 图1—2—9 图1—2—8 图1—2—10 图1—2—11 图1—2—12 图1—2—13第二节 库仑定律知能准备答案:1.点电荷 2.乘积 平方 连线上同步检测答案: 8.221/3gl q kq 9.排斥力,×107-N 6-综合评价答案: 2. D 4. A 6. A 7. 10/3, 20/3, 不变,不变,负,8×910- 9 9.mg l q k +222mg 10.mgkQq 3 同步导学第1章静电场第03节 电场强度[知能准备]1.物质存在的两种形式: 与 .2.电场强度(1)电场明显的特征之一是对场中其他电荷具有 .(2)放入电场中某点的电荷所受的静电力F 跟它的电荷量q 的 .叫做该点的电场强度.物理学中规定电场中某点的电场强度的方向跟 电荷在该点所受的静电力的方向相同.(3)电场强度单位 ,符号 .另一单位 ,符号 .(4)如果1 C 的电荷在电场中的某点受到的静电力是1 N ,这点的电场强度就是 .3.电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个场源点电荷 在该点产生的电场强度的 .4.电场线(1)电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线(或直线).曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向.(2)电场线的特点:①电场线从正电荷(或无限远处)出发,终止于无限远或负电荷.②电场线在电场中不相交,这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向.③在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较 ,电场强度较小的地方电场线较 ,因此可以用电场线的 来表示电场强度的相对大小.5.匀强电场:如果电场中各点电场强度的大小 .方向 ,这个电场就叫做匀强电场.[同步导学]1. 电场和电场的基本性质场是物质存在的又一种形态.区别于分子、原子组成的实物,电场有其特殊的性质,如:几个电场可以同时“处于”某一空间,电场对处于其间的电荷有力的作用,电场具有能量等.本章研究静止电荷产生的电场 ,称为静电场.学习有关静电场的知识时应该明确以下两点:(1)电荷的周围存在着电场,静止的电荷周围存在着静电场.(2)电场的基本性质是:对放入其中的电荷(不管是静止的还是运动的)有力的作用,电场具有能量.2. 电场强度(1)试探电荷q 是我们为了研究电场的力学性质,引入的一个特别电荷.试探电荷的特点:①电荷量很小,试探电荷不影响原电场的分布;②体积很小,便于研究不同点的电场.(2)对于qF E =,等号右边的物理量与被定义的物理量之间不存在正比或反比的函数关系,只是用右边两个物理量之比来反映被定义的物理量的属性.在电场中某点,比值q F 是与q 的有无、电荷量多少,电荷种类和F 的大小、方向都无关的恒量,电场中各点都有一个唯一确定的E.因为场强E 完全是由电场自身的条件(产生电场的场源电荷和电场中的位置)决定的,所以它反映电场本身力的属性.例1 在电场中某点用+q 测得场强E ,当撤去+q 而放入-q/2时,则该点的场强 ( )A .大小为E / 2,方向和E 相同B .大小为E /2,方向和E 相反C .大小为E ,方向和E 相同D .大小为E ,方向和E 相反解析:把试探电荷q 放在场源电荷Q 产生的电场中,电荷q 在不同点受的电场力一般是不同的,这表示各点的电场强度不同;但将不同电荷量的试探电荷q 分别放入Q 附近的同一点时,虽受力不同,但电场力F 与电荷量q 的比值F/q 不变.因为电场中某点的场强E 是由电场本身决定,与放入电场中的电荷大小、正负、有无等因素无关,故C 正确.3.点电荷周围的场强场源电荷Q 与试探电荷q 相距为r ,则它们间的库仑力为22rQ qk r Qq k F ==, 所以电荷q 处的电场强度2rQ k q F E ==. (1) 公式:2r Q k E =,Q 为真空中场源点电荷的带电荷量,r 为考察点到点电荷Q 的距离. (2) 方向:若Q 为正电荷,场强方向沿Q 和该点的连线指向该点;若Q 为负电荷,场强方向沿Q 和该点的连线指向Q .(3) 适用条件:真空中点电荷Q 产生的电场.4.两个场强公式q F E =和2rQ k E =的比较 (1) 2r Q k E =适用于真空中点电荷产生的电场,式中的Q 是场源电荷的电荷量,E 与场源电荷Q 密切相关;qF E =是场强的定义式,适用于任何电场,式中的q 是试探电荷的电荷量,E 与试探电荷q 无关. (2) 在点电荷Q 的电场中不存在E 相同的两个点,r 相等时,E 的大小相等但方向不同;两点在以Q 为圆心的同一半径上时,E 的方向相同而大小不等.例2 下列关于电场强度的说法中,正确的是 ( )A .公式qF E =只适用于真空中点电荷产生的电场 B .由公式q F E =可知,电场中某点的电场强度E 与试探电荷q 在电场中该点所受的电场力成正比 C .在公式F =221rQ Q k 中,22r Q k 是点电荷Q 2产生的电场在点电荷Q 1处的场强大小;而21r Q k 是点电荷Q 1产生的电场在点电荷Q 2处场强的大小D .由公式2r Q k E =可知,在离点电荷非常近的地方(r→0),电场强度E 可达无穷大 解析:电场强度的定义式q F E =适用于任何电场,故A 错;电场中某点的电场强度由电场本身决定,而与。

高二上学期物理教学课件:选修3-1 第1章静电场

高二上学期物理教学课件:选修3-1 第1章静电场
•电场线从正电荷或无限远处出发,终止于无限远 或负电荷;
•电场线在电场中不相交
•在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密, 电场强度较小的地方电场线较疏,因此可以用电场 线的疏密来表示电场强度的相对大小。
3)几个特殊的电场线分布图
正点电荷
等量异种电荷
负点电荷
等量同种电荷
四、电场能的性质
1、基本性质:电场力做功只与电荷始末位置有关, 与路径无关。
五、电容器的电容
1、电容的定义式:C
Q U
2、平行板电容器:C r S 4πkd
1)电容器充完电后,始终与电源相连,U不变
2)电容器充完电后,与电源断开,Q不变
CQ U
利用的关系式
C rS 4πkd
E U v21 2mv0 2 U
2、偏转
q
2)方向:规定,电场中某点的电场强度的方向 跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。
3)单位:N/C或V/m
kQ
4)特殊电场的场强公式:点电荷 E r 2 匀强电场 E U d
5)电场强度的叠加——遵循平行四边形定则
3、电场线 1)意义:表示电场强弱和方向 2)特点:
•电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方 向。
电容 定义式
等势面
平行板电容器
带电粒子 在电场中 的运动
加速 偏转
一、电荷及其守恒定律
1、自然界存在两种电荷:正电荷和负电荷 2、电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消 灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者 从物体的一部分转移到另一部分;在转移的过程 中,电荷的总量保持不变。
3、元电荷e——最小的电荷量。 •e=1.6×10-19C •所有带电体的电荷量都是e的整数倍 •质子的电荷量e,电子的电荷量-e

选修3-1 第一章静电场讲义

选修3-1 第一章静电场讲义

选修3-1 第一章静电场1、有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B,分别带有电荷量QA=6.4×10-9C,QB=-3.2×10-9C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少?解:两个完全相同的金属球接触后再分开,异种电荷先中和,再平均分配电量,将剩余电荷除以2即为每个金属球所带的电量。

当两小球接触时,带电量少的负电荷先被中和,剩余的正电荷再重新分配。

由于两小球相同,剩余正电荷必均分,即接触后两小球带电量QA,=QB,=QA+QB2=1.6×10-9C;在接触过程中,电子由B球转移到A球,不仅将自身电荷中和,且继续转移,使B球带的正电,这样,共转移的电子电量为∆Q=-QB+QB,=3.2×10-9+1.6×10-9=4.8×10-9C;转移的电子数为N=∆Qe=3.0×1010故答案为:电子由B球转移到A球,转移的电子数为N=∆Qe=3.0×1010分析题目的考点在哪里,由题目可以知道考的是电荷转移的题目,因此需掌握其中的考点,来熟练的解题,掌握住电荷转移之后最后电量是相同的,因此,转移的电量就可以得知了,并且是从高电势向低电势转移的。

2、真空中有甲、乙两个点电荷相距为量变为原来的倍,乙的电荷量变为原来的,它们间的距离变为,则它们之间的静电引力将变为()。

A: B: C: D:答案详解设甲带电量为,乙带电量为,根据库仑定律,则当甲的电荷量变为,乙的电荷量变为B项正确。

3、光滑绝缘水平面上,固定着A、B、C三个带电小球,它们的质量均为m,间距为r,A、B带正电,电量均为q.现对C施加一水平力F的同时放开三个小球,欲使三小球在运动过程中保持间距不变,求(1)C球的电性及电量.(2)水平力F的大小.解:(1)运动中间距不变,则三球加速度相同,水平向右.设C球所带电量为Q,对A 求受力分析可以知道,得C球带负电,且:计算得出,为负电(2)对A球受力分析可以知道对整体受力分析可以知道4、竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场.其电场强度为E,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m的带电小球,丝线跟竖直方向成角时小球恰好平衡,如图所示,请问:(1)小球带电荷量是多少?(2)若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间?解:(1)因为小球处于平衡状态,对小球受力分析如图所示F ①F ②由得,故.(2)由第(1)问中的方程②知,而剪断丝线后,小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线的拉力大小相等,故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于.小球的加速度,小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动,当碰到金属极上时,它经过的位移为,又由,5、如图所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过,电子重力不计,则电子除受电场力外,所受的另一个力的大小和方向变化情况是先变大后变小,方向水平向左先变大后变小,方向水平向右先变小后变大,方向水平向左先变小后变大,方向水平向右根据等量异种电荷周围的电场线分布知,从A→O→B,电场强度的方向不变,水平向右,电场强度的大小先增大后减小.则电子所受电场力的大小先变大,后变小,方向水平向左,则外力的大小先变大后变小,方向水平向右,故B正确,A、C、D错误,故选B6、有一水平向右的匀强电场,场强E=9.0×103N/C,在竖直平面内半径为0.1m 的圆周上取最高点C,如图所示,另在圆心O处放置电荷量为Q=10−8C的带正电荷的点电荷,试求C处的场强.解:点电荷在C点处产生的场强大小为E=kQr2=9×109×1×10−80.01N/C=9×103N/C,方向从O指向C,C点的场强是由正点电荷和匀强电场场强的合成,根据平行四边形定则得,C点的场强大小为EC=2E=92×103N/C,方向与水平成45°角斜向右上方.7、如图所示,带正电的点电荷固定于Q点,电子在库仑力作用下,做以Q为焦点的椭圆运动。

人教版高中物理选修3-1静电场新课讲义(教师版)

人教版高中物理选修3-1静电场新课讲义(教师版)

人教版高中物理选修3-1新课讲义第一章静电场目录第1节电荷及其守恒定律 (3)第2节库仑定律 (16)第3节电场强度 (29)第4节电势能和电势 (44)第5节电势差 (58)第6节电势差和电场强度的关系 (68)第7节静电现象的应用 (81)第8节电容器的电容 (91)第9节带电粒子在电场中的运动(1) (102)第10节带电粒子在电场中的运动(2) (115)第11节电场力的性质 (127)第12节电场能的性质 (141)第13节章末总结 (155)第14节静电场检测卷 (156)第1节电荷及其守恒定律【基础知识】一、电荷及三种起电方式1.两种电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。

这是关于正负电荷的定义,大学物理中也是这样定义的,这是一种宏观的解释,是一个古老的定义.在物理学中还有一个定义:将质子带的电规定为正电荷,电子带的电规定为负电荷.由于这两种电有着本质的区别,要加以区分,所以就起了“正”“负”这样的名字,与性质无关,只是一个名称而已.电荷的产生有以下几种方法:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.2.物体带电的三种方式:即摩擦起电、接触起电、感应起电.其实质都是电子的转移.(1)摩擦起电:摩擦起电是最简单最常见的方法.玻璃棒与丝绸摩擦使玻璃棒带正电,用橡胶棒与毛皮摩擦使橡胶棒带负电.物体都是由带正电的原子核和带负电的电子组成的.普通物质两种一样多所以呈电中性.而丝绸束缚电子的能力要比玻璃棒束缚电子的能力强,所以摩擦后丝绸获得了电子带负电,玻璃棒失去了电子,所以玻璃棒多出来了正电荷,所以带正电.同理,橡胶棒束缚电子的能力比毛皮强,所以获得电子带负电.摩擦起电时,某种电荷从一物体转移至另一物体,从而使两物体的中和状态都遭到破坏,各显电性.譬如在负电荷转移的过程中,失去它的一方带上正电,获得他的一方带上负电,因此两个物体带上等量异号的电荷.(2)接触起电:一个带电物体接触另一个导体,电荷会转移到这个导体上,使这个导体也带电.(3)感应起电:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷,这种现象叫做静电感应.利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电.3. 感应起电的判断方法(1)当带电体靠近导体时,导体靠近带电体的一端带异种电荷,远离带电体的一端带同种电荷,如图甲所示.(2)导体接地时,该导体与地球可视为一个导体,而且该导体可视为近端导体,带异种电荷,地球就成为远端导体,带同种电荷,如图乙、丙所示.【例1】如图是伏打起电盘示意图,其起电方式是( )A.摩擦起电B.感应起电C.接触起电D.以上三种方式都不是解析:导电平板靠近带电绝缘板并接地时,导体与大地连通,异种电荷互相吸引,绝缘板带正电,则会吸引大地的电子到导电平板上,从而使导电平板带上负电荷,故选项B正确.【例2】(多选)为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的,它通过电场会发生偏转,非极性分子不偏转),可做如下实验:在酸式滴定管中注入适量蒸馏水,打开活塞,让水慢慢如线状流下,将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流,发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转,这证明( )A.水分子是非极性分子B.水分子是极性分子C.水分子是极性分子且带正电D.水分子是极性分子且带负电解析:根据偏转,可判断出水分子是极性分子;根据向玻璃棒偏转,可以判断出其带负电.答案:BD【例3】(多选)如图所示,不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔.当枕形导体的A 端靠近一带电导体C时( )A.A端金箔张开, B端金箔闭合B.用手触枕形导体后,A端金箔仍张开,B端金箔闭合C.用手触枕形导体后,将手和C都移走,两对金箔均张开D.选项C中两对金箔带同种电荷解析:根据静电感应,带正电的导体C放在枕形导体附近,在A端出现了负电,B端出现了正电,两端金箔上带异种电荷而张开,选项A错误.用手触枕形导体后,B端不是最远端了,人是导体,人的脚部甚至地球是最远端,这样B端不再有电荷,金箔闭合,选项B正确.用手触枕形导体时,只有A 端带负电,将手和C 移走后,不再有静电感应现象,A 端所带负电荷分布在枕形导体上,A 、B 端均带有负电荷,两对金箔均张开,选项C 、D 正确.答案:BCD二、电荷守恒定律1.电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变.这个结论叫做电荷守恒定律.2.电荷守恒定律另一表述是:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变.3. 两金属导体接触后电荷量的分配规律(1)当两个导体材料、形状不同时,接触后再分开,只能使两者均带电,但无法确定电荷量的多少.(2)若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q 1、q 2,则有【例4】完全相同的两金属小球A 、B 带有相同的电荷量,相隔一定的距离,今让第三个完全相同的不带电金属小球C ,先后与A 、B 接触后移开.(1)若A 、B 两球带同种电荷,接触后两球的电荷量大小之比为多大?(2)若A 、B 两球带异种电荷,接触后两球的电荷量大小之比为多大?答案 (1)2∶3 (2)2∶1解析 (1)设A 、B 带电荷量均为q ,则A 、C 接触后,A 、C 带电荷量为q A =q C =12q . C 与B 球接触后,B 、C 所带电荷量为q B =q C ′=q +12q 2=34q . 故A 、B 带电荷量大小之比为q A q B =12q 34q =23. (2)设A 带正电,B 带负电,且所带电荷量大小均为q .则C 与A 接触后,A 、C 带电荷量为q A =q C =+12q .C 与B 接触后,B 、C 带电荷量为q B =q C ″=12q -q 2=-14q ,故A 、B 带电荷量大小之比为q A q B =12q 14q =21. 【例5】目前普遍认为,质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成.u 夸克带电量为23e ,d 夸克带电量为-13e ,质子的带电量为e ,中子不带电.下列说法正确的是( ) A .质子是由一个u 夸克和一个d 夸克组成,中子是由一个u 夸克和两个d 夸克组成B .质子是由两个u 夸克和一个d 夸克组成,中子是由一个u 夸克和两个d 夸克组成C .质子是由一个u 夸克和一个d 夸克组成,中子是由两个u 夸克和两个d 夸克组成D .质子是由两个u 夸克和一个d 夸克组成,中子是由两个u 夸克和两个d 夸克组成解析:根据质子所带电荷量为e ,2×23e -13e =e ,所以质子是由两个u 夸克和一个d 夸克组成;中子不显电性,23e -2×13e =0,所以中子是由一个u 夸克和两个d 夸克组成,故选项B 正确. 三、元电荷1.电荷量:电荷的多少叫电荷量,用字母q 表示,在国际单位制中,它的单位是库仑,简称库.用C 表示.原子核常用X A Z 表示,X 为元素符号,上角标A 表示核的质量数,小角标Z表示核的电荷数(即原子序数)。

(人教版)高中物理选修3-1课件:第1章 静电场1.8

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第一章 静电场
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高中物理选修3-1 静电场第01节 电荷及其守恒定律[知能准备]1.自然界中存在两种电荷,即 电荷和 电荷.电荷的性质: ; 。

2.物体的带电方式有三种:(1)摩擦起电:两个不同的物体相互摩擦,失去电子的带 电,获得电子的带 电.(2)感应起电:导体接近(不接触)带电体,使导体靠近带电体一端带上与带电体相 的电荷,而另一端带上与带电体相 的电荷.(3)接触起电:不带电物体接触另一个带电物体,使带电体上的 转移到不带电的物体上.完全相同的两只带电金属小球接触时,电荷量分配规律:两球带异种电荷的先中和后平均分配;原来两球带同种电荷的总电荷量平均分配在两球上.3.电荷守恒定律:电荷既不能 ,也不能 ,只能从一个物体转移到另一个物体;或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量 .4.元电荷(基本电荷):电子和质子所带等量的异种电荷,电荷量e =1.60×10-19C.实验指出,所有带电体的电荷量或者等于电荷量e ,或者是电荷量e 的整数倍.因此,电荷量e 称为元电荷.电荷量e 的数值最早由美国科学家 用实验测得的. 5.比荷:带电粒子的电荷量和质量的比值m q.电子的比荷为kg C m e e/1076.111⨯=. [同步导学]1.物体带电的过程叫做起电,任何起电方式都是电荷的转移,而不是创造电荷. 2.在同一隔离系统中正、负电荷量的代数和总量不变.例1 关于物体的带电荷量,以下说法中正确的是( ) A .物体所带的电荷量可以为任意实数 B .物体所带的电荷量只能是某些特定值C .物体带电+1.60×10-9C ,这是因为该物体失去了1.0×1010个电子D .物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C解析:物体带电的原因是电子的得、失而引起的,物体带电荷量一定为e 的整数倍,故A 错,B 、C 、D 正确.例2 如图1—1—1所示,将带电棒移近两个不带电的导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下述几种方法中能使两球都带电的是 ( ) A .先把两球分开,再移走棒 B .先移走棒,再把两球分开C .先将棒接触一下其中的一个球,再把两球分开D .棒的带电荷量不变,两导体球不能带电图1—1—1解析:带电棒移近导体球但不与导体球接触,从而使导体球上的电荷重新分布,甲球左侧感应出正电荷,乙球右侧感应出负电荷,此时分开甲、乙球,则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷,故A 正确;如果先移走带电棒,则甲、乙两球上的电荷又恢复原状,则两球分开后不显电性,故B 错;如果先将棒接触一下其中的一球,则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷,故C 正确.可以采用感应起电的方法使两导体球带电,而使棒的带电荷量保持不变,故D 错误.3.“中性”和“中和”的区别“中性”和“中和”反映的是两个完全不同的概念.“中性”是指原子或物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等,对外不显示电性,表现不带电的状态.可见,任何不带电的物体,实际上其中都有等量的异种电荷.“中和”是两个带等量(或不等量)的异种电荷的带电体相接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移、抵消(或部分抵消),最后都达到中性(或单一的正、负电性)状态的一个过程.[同步检测]1、一切静电现象都是由于物体上的 引起的,人在地毯上行走时会带上电,梳头时会带上电,脱外衣时也会带上电等等,这些几乎都是由 引起的.2.用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒,都能吸引轻小物体,这是因为( ) A.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷 B.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有同种电荷 C.被吸引的轻小物体一定是带电体 D.被吸引的轻小物体可能不是带电体3.如图1—1—2所示,在带电+Q 的带电体附近有两个相互接触的金属导体A 和B ,均放在绝缘支座上.若先将+Q 移走,再把A 、B 分开,则A 电,B 电;若先将A 、B 分开,再移走+Q ,则A 电,B 电.4.同种电荷相互排斥,在斥力作用下,同种电荷有尽量 的趋势,异种电荷相互吸引,而且在引力作用下有尽量 的趋势.5.一个带正电的验电器如图1—1—3所示, 当一个金属球A 靠近验电器上的金属球B 时,验电器中金属箔片的张角减小,则( ) A .金属球A 可能不带电 B .金属球A 一定带正电 C .金属球A 可能带负电D .金属球A 一定带负电6.用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时,发现它的金属箔片的张角减小,由此可判断( ) A .验电器所带电荷量部分被中和图1—1—2图1—1—3B .验电器所带电荷量部分跑掉了C .验电器一定带正电D .验电器一定带负电7.以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是 A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电荷 B.摩擦起电是因为产生电荷,感应起电是因为电荷的转移C.摩擦起电的两摩擦物体必定是绝缘体,而感应起电的物体必定是导体D.不论是摩擦起电还是感应起电,都是电荷的转移8.现有一个带负电的电荷A ,和一个能拆分的导体B ,没有其他的导体可供利用,你如何能使导体B 带上正电?9.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( )A. 2.4×10-19CB.-6.4×10-19CC.-1.6×10-18CD.4.0×10-17C10.有三个相同的绝缘金属小球A 、B 、C ,其中小球A 带有2.0×10-5C 的正电荷,小球B 、C 不带电.现在让小球C 先与球A 接触后取走,再让小球B 与球A 接触后分开,最后让小球B 与小球C 接触后分开,最终三球的带电荷量分别为q A = ,q B = ,q C = .[综合评价]1.对于摩擦起电现象,下列说法中正确的是 A.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一定带有等量异种电荷D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带有同种电荷2.如图1—1—4所示,当将带正电的球C 移近不带电的枕形绝缘金属导体AB 时,枕形导体上的电荷移动情况是( )A.枕形金属导体上的正电荷向B 端移动,负电荷不移动B.枕形金属导体中的带负电的电子向A 端移动,正电荷不移动C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B 端和A 端移动 图1—1—4D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A 端和B 端移动 3.关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法中正确的是A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能,也说明通过做功可以创造电荷B.摩擦起电现象说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体C.摩擦起电现象说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了 图1—1—54.如图1—1—5所示,用带正电的绝缘棒A 去靠近原来不带电的验电器B ,B的金属箔片张开,这时金属箔片带电;若在带电棒离开前,用手摸一下验电器的小球后离开,然后移开A,这时B的金属箔片也能张开,它带电.5.绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜.在a的近旁有一底座绝缘金属球b,开始时a、b都不带电,如图1—1—6所示,现使b带电,则:A. ab之间不发生相互作用B. b将吸引a,吸在一起不放开C. b立即把a排斥开D. b先吸引a,接触后又把a排斥开图1—1—66.5个元电荷的电荷量是C,16C电荷量等于个元电荷的电荷量.7.有两个完全相同的带电绝缘金属球A、B,分别带有电荷量QA =6.4×910-C,QB=–3.2×910-C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移多少库仑?此后,小球A、B各带电多少库仑?8.有三个相同的绝缘金属小球A、B、C,其中小球A带有3×10-3C的正电荷,小球B带有-2×10-3C的负电荷,小球C不带电.先将小球C与小球A接触后分开,再将小球B与小球C接触然后分开,试求这时三球的带电荷量分别为多少?第02节 库仑定律[知能准备]1.点电荷:无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 .它是一个理想化的模型.2.库仑定律的内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比,跟它们的距离的 成反比,作用力的方向在它们的 . 3.库仑定律的表达式:F = 221rq q k; 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量,r 表示它们的距离,k 为静电力常量, k = 9.0×109N m 2/C 2.[同步导学]1.点电荷是一个理想化的模型.实际问题中,只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,带电体方可视为点电荷.一个带电体能否被视为点电荷,取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较,与带电体的大小无关.2.库仑定律的适用范围:真空中(干燥的空气也可)的两个点电荷间的相互作用,也可适用于两个均匀带电的介质球,不能用于不能视为点电荷的两个导体球.例1半径为r 的两个相同金属球,两球心相距为L (L =3r),它们所带电荷量的绝对值均为q ,则它们之间相互作用的静电力FA .带同种电荷时,F <22L q kB .带异种电荷时,F >22L q kC .不论带何种电荷,F =22Lq k D .以上各项均不正确解析:应用库仑定律解题时,首先要明确其条件和各物理量之间的关系.当两带电金属球靠得较近时,由于同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引,两球所带电荷的“中心”偏离球心,在计算其静电力F 时,就不能用两球心间的距离L 来计算.若两球带同种电荷,两球带电“中心”之间的距离大于L ,如图1—2—1(a )所示,图1—2—1图1—2—2则F < 22Lq k ,故A 选项是对的,同理B 选项也是正确的.3.库仑力是矢量.在利用库仑定律进行计算时,常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算,求得库仑力的大小;然后根据同种电荷相斥,异种电荷相吸来确定库仑力的方向.4.系统中有多个点电荷时,任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律,计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力,然后再用力的平行四边形定则求其矢量和.例2 如图1—2—2所示,三个完全相同的金属球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上.a 和c 带正电,b 带负电,a 所带电荷量的大小比b 的小.已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示,它应是A .F 1B .F 2C .F 3D .F 4解析:根据“同电相斥、异电相吸”的规律,确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向,考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量,因为F b 大于F a ,F b 与F a 的合力只能是F 2,故选项B 正确.例3 两个大小相同的小球带有同种电荷(可看作点电荷),质量分别为m 1和m 2,带电荷量分别是q 1和q 2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上,如图1—2—3所示,若θ1=θ2,则下述结论正确的是( ) A.q 1一定等于q 2 B.一定满足q 1/ m 1=q 2/ m 2 C.m 1一定等于m 2D.必须同时满足q 1=q 2, m 1= m 2 图1—2—3解析:两小球处于静止状态,故可用平衡条件去分析.小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用,建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示,此时只需分解F 1.由平衡条件得: 0sin 11221=-θF rq q k0cos 111=-g m F θ所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理,对m 2分析得:.22212grm q kq tg =θ 图1—2—4 因为21θθ=,所以21θθtg tg =,所以21m m =. 可见,只要m 1= m 2,不管q 1、q 2如何,1θ都等于2θ.所以,正确答案是C.5.库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向,库仑力毕竟也是一种力,同样遵从力的合成和分解法则,遵从牛顿定律等力学基本规律.动能定理,动量守恒定律,共点力的平衡等力学知识和方法,在本章中一样使用.这就是:电学问题,力学方法.例4 a 、b 两个点电荷,相距40cm ,电荷量分别为q 1和q 2,且q 1=9 q 2,都是正电荷;现引入点电荷c ,这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态.试问:点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?解析:点电荷c 应为负电荷,否则三个正电荷相互排斥,永远不可能平衡.由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用,三个点电荷只有处在同一条直线上,且c 在a 、b 之间才有可能都平衡.设c 与a 相距x ,则c 、b 相距(0.4-x),如点电荷c 的电荷量为q 3,根据二力平衡原理可列平衡方程: a 平衡: =2214.0q q k231x q q k b 平衡: .)4.0(4.0232221x q q k q q k -= c 平衡: 231x q q k =.)4.0(232x q q k - 显见,上述三个方程实际上只有两个是独立的,解这些方程,可得有意义的解: x =30cm 所以 c 在a 、b 连线上,与a 相距30cm ,与b 相距10cm . q 3=12161169q q =,即q 1:q 2:q 3=1:91:161(q 1、q 2为正电荷,q 3为负电荷)例5 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ,A 带电荷量7Q ,B 带电荷量﹣Q ,C 不带电.将A 、B 固定,然后让C 反复与A 、B 接触,最后移走C 球.问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析: C 球反复与A 、B 球接触,最后三个球带相同的电荷量,其电荷量为Q′=3)(7Q Q -+=2Q . A 、B 球间原先的相互作用力大小为F =./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k=⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′= 4F /7.所以 :A 、B 间的相互作用力变为原来的4/7.点评: 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容.利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时,通常不带电荷的正、负号,力的方向根据“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”来判断.例6 如图1—2—5所示.在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放,已知刚释放时Q A 的加速度为a ,经过一段时间后(两电荷未相遇),Q B 的加速度也为a ,且此时Q B 的速度大小为v ,问: (1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 内Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能?解析:题目虽未说明电荷的电性,但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律).两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大).对Q A 和Q B 构成的系统来说,库仑力是内力,系统水平方向动量是守恒的.(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1,则:F 1= m a .当Q B 的加速度为a 时,作用力大小为F 2,则:F 2=2 m a .此时Q A 的加速度a′=.222a mma m F == 方向与a 相同. 设此时Q A 的速度大小为v A ,根据动量守恒定律有:m v A =2 m v ,解得v A =2 v ,方向与v 相反. (2) 系统增加的动能 E k =kA E +kB E =221A mv +2221mv ⨯=3m 2v[同步检测]1.下列哪些带电体可视为点电荷( ) A .电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 B .在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷 C .带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷 D .带电的金属球一定不能视为点电荷2.对于库仑定律,下面说法正确的是( )A .凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力,就可以使用公式F = 221rq q k;图13—1—5B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律C.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等D.当两个半径为r的带电金属球心相距为4r时,对于它们之间相互作用的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量3.两个点电荷相距为d,相互作用力大小为F,保持两点电荷的电荷量不变,改变它们之间的距离,使之相互作用力大小为4F,则两点之间的距离应是( )A.4d B.2d C.d/2 D.d/44.两个直径为d的带正电的小球,当它们相距100 d时作用力为F,则当它们相距为d时的作用力为( ) A.F/100 B.10000F C.100F D.以上结论都不对5.两个带正电的小球,放在光滑绝缘的水平板上,相隔一定的距离,若同时释放两球,它们的加速度之比将( )A.保持不变B.先增大后减小C.增大D.减小6.两个放在绝缘架上的相同金属球相距d,球的半径比d小得多,分别带q和3q的电荷量,相互作用的斥力为3F.现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为( )A.O B.F C.3F D.4F7.如图1—2—6所示,大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥,静止时两球位于同一水平面上,绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β卢,且α < β,由此可知( )A.B球带电荷量较多B.B球质量较大C.A球带电荷量较多D.两球接触后,再静止下来,两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′,则仍有α ′< β′8.两个质量相等的小球,带电荷量分别为q1和q2,用长均为L的两根细线,悬挂在同一点上,静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°,则小球的质量为.9.两个形状完全相同的金属球A和B,分别带有电荷量qA =﹣7×108-C和qB=3×108-C,它们之间的吸引力为2×106-N.在绝缘条件下让它们相接触,然后把它们又放回原处,则此时它们之间的静电力是(填“排斥力”或“吸引力”),大小是.(小球的大小可忽略不计)图1—2—610.如图1—2—7所示,A、B是带等量同种电荷的小球,A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上,B平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时,恰与A等高,若B的质量为303g,则B带电荷量是多少?[综合评价]1.两个带有等量电荷的铜球,相距较近且位置保持不变,设它们带同种电荷时的静电力为F1,它们带异种电荷时(电荷量绝对值相同)的静电力为F2,则F1和F2的大小关系为( )A.F1=F2D.F1> F2C.F1< F2D.无法比较2.如图1—2—8所示,在A点固定一个正点电荷,在B点固定一负点电荷,当在C点处放上第三个电荷q 时,电荷q受的合力为F,若将电荷q向B移近一些,则它所受合力将( )A.增大D.减少C.不变D.增大、减小均有可能.3.真空中两个点电荷,电荷量分别为q1=8×109-C和q2=﹣18×109-C,两者固定于相距20cm的a、b两点上,如图1—2—9所示.有一个点电荷放在a、b连线(或延长线)上某点,恰好能静止,则这点的位置是A.a点左侧40cm处B.a点右侧8cm处C.b点右侧20cm处D.以上都不对.4.如图所示,+Q1和-Q2是两个可自由移动的电荷,Q2=4Q1.现再取一个可自由移动的点电荷Q3放在Q1与Q2连接的直线上,欲使整个系统平衡,那么()A.Q3应为负电荷,放在Q1的左边B、Q3应为负电荷,放在Q2的右边C.Q3应为正电荷,放在Q1的左边D、Q3应为正电荷,放在Q2的右边.5.如图1—2—10所示,两个可看作点电荷的小球带同种电,电荷量分别为q1和q2,质量分别为m1和m2,当两球处于同一水平面时,α >β,则造成α >β的可能原因是:图1—2—7 图1—2—9图1—2—8A .m 1>m 2B .m 1<m 2C q 1>q 2D .q 1>q 26.如图1—2—11所示,A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动.已知m A =2m B ,A v =20v ,B v =0v .当两电荷相距最近时,有( )A .A 球的速度为0v ,方向与A v 相同B .A 球的速度为0v ,方向与A v 相反C .A 球的速度为20v ,方向与A v 相同D .A 球的速度为20v ,方向与A v 相反.7.真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ,已知q A =+2.0×108-C ,q B =+8.0×108-C ,现引入电荷C ,电荷量Qc =+4.0×108-C ,则电荷C 置于离A cm ,离B cm 处时,C 电荷即可平衡;若改变电荷C 的电荷量,仍置于上述位置,则电荷C 的平衡状态 (填不变或改变),若改变C 的电性,仍置于上述位置,则C 的平衡 ,若引入C 后,电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡,则C 电荷电性应为 ,电荷量应为 C .8.如图1—2—12所示,两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上,其中A 球带9Q 的正电荷,B 球带Q 的负电荷,由静止开始释放,经图示位置时,加速度大小均为a ,然后发生碰撞,返回到图示位置时的加速度均为 .9.如图1—2—13所示,两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ,连接小球的绝缘细线长度都是l ,静电力常量为k ,重力加速度为g .则连结A 、B 的细线中的张力为多大? 连结O 、A 的细线中的张力为多大?10.如图1—2—14所示,一个挂在丝线下端的 带正电的小球B 静止在图示位置.固定的带正电荷的A 球电荷量为Q ,B 球质量为m 、电荷量为q ,θ=30°,A 和B 在同一水平线上,整个装置处在真空中,求A 、B 两球间的距离.图1—2—10图1—2—11图1—2—12图1—2—13图1—2—14第03节电场强度[知能准备]1.物质存在的两种形式:与.2.电场强度(1)电场明显的特征之一是对场中其他电荷具有.(2)放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的.叫做该点的电场强度.物理学中规定电场中某点的电场强度的方向跟电荷在该点所受的静电力的方向相同.(3)电场强度单位,符号.另一单位,符号.(4)如果1 C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1 N,这点的电场强度就是.3.电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个场源点电荷在该点产生的电场强度的.4.电场线(1)电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线(或直线).曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向.(2)电场线的特点:①电场线从正电荷(或无限远处)出发,终止于无限远或负电荷.②电场线在电场中不相交,这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向.③在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较,电场强度较小的地方电场线较,因此可以用电场线的来表示电场强度的相对大小.5.匀强电场:如果电场中各点电场强度的大小.方向,这个电场就叫做匀强电场.[同步导学]1.电场和电场的基本性质场是物质存在的又一种形态.区别于分子、原子组成的实物,电场有其特殊的性质,如:几个电场可以同时“处于”某一空间,电场对处于其间的电荷有力的作用,电场具有能量等.本章研究静止电荷产生的电场,称为静电场.学习有关静电场的知识时应该明确以下两点:(1)电荷的周围存在着电场,静止的电荷周围存在着静电场.(2)电场的基本性质是:对放入其中的电荷(不管是静止的还是运动的)有力的作用,电场具有能量.2.电场强度(1)试探电荷q是我们为了研究电场的力学性质,引入的一个特别电荷.试探电荷的特点:①电荷量很小,试探电荷不影响原电场的分布;②体积很小,便于研究不同点的电场.(2)对于qFE =,等号右边的物理量与被定义的物理量之间不存在正比或反比的函数关系,只是用右边两个物理量之比来反映被定义的物理量的属性.在电场中某点,比值qF是与q 的有无、电荷量多少,电荷种类和F 的大小、方向都无关的恒量,电场中各点都有一个唯一确定的E.因为场强E 完全是由电场自身的条件(产生电场的场源电荷和电场中的位置)决定的,所以它反映电场本身力的属性.例1 在电场中某点用+q 测得场强E ,当撤去+q 而放入-q/2时,则该点的场强 ( )A .大小为E / 2,方向和E 相同B .大小为E /2,方向和E 相反C .大小为E ,方向和E 相同D .大小为E ,方向和E 相反解析:把试探电荷q 放在场源电荷Q 产生的电场中,电荷q 在不同点受的电场力一般是不同的,这表示各点的电场强度不同;但将不同电荷量的试探电荷q 分别放入Q 附近的同一点时,虽受力不同,但电场力F 与电荷量q 的比值F/q 不变.因为电场中某点的场强E 是由电场本身决定,与放入电场中的电荷大小、正负、有无等因素无关,故C 正确.3.点电荷周围的场强场源电荷Q 与试探电荷q 相距为r ,则它们间的库仑力为22r Qqkr Qq k F ==, 所以电荷q 处的电场强度2rQk q F E ==. (1) 公式:2r QkE =,Q 为真空中场源点电荷的带电荷量,r 为考察点到点电荷Q 的距离. (2) 方向:若Q 为正电荷,场强方向沿Q 和该点的连线指向该点;若Q 为负电荷,场强方向沿Q 和该点的连线指向Q .(3) 适用条件:真空中点电荷Q 产生的电场.4.两个场强公式q F E =和2rQk E =的比较 (1) 2rQk E =适用于真空中点电荷产生的电场,式中的Q 是场源电荷的电荷量,E 与场源电荷Q 密切相关;qFE =是场强的定义式,适用于任何电场,式中的q 是试探电荷的电荷量,E 与试探电荷q 无关. (2) 在点电荷Q 的电场中不存在E 相同的两个点,r 相等时,E 的大小相等但方向不同;两点在以Q 为圆。

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