（通用版）2020版高考物理大一轮复习 7.1 第1节 电场力的性质课件 新人教版

1、第七章第七章静电场静电场 -2- -3- 第第1 1节节电场力的性质电场力的性质 -5- 基础夯实自我诊断 一、电荷电荷守恒定律 1.两种电荷 毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。 同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,带电的物体能吸引轻小物 体。 2.元电荷 最小的电荷量,其值为e=1.6010-19 C。 其他带电体的电荷量皆为元电荷的整数倍。 -6- 基础夯实自我诊断 3.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;在转移的过 程中,电荷的总量保持不变。 (2)起电方式:摩擦起电、接触起电、感应

2、起电。 (3)带电实质:物体带电的实质是得失电子。 -7- 基础夯实自我诊断 二、点电荷及库仑定律 1.点电荷 点电荷是一种理想化的物理模型,当带电体本身的形状和大小 对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷。 2.库仑定律 -8- 基础夯实自我诊断 三、电场电场强度及电场线 1.电场 (1)电荷周围客观存在的一种特殊物质。 (2)场的概念是法拉第提出的。 (3)基本性质:对放入其中的电荷产生力的作用。 2.电场强度 (1)定义式:E= ,适用于任何电场,是矢量。单位:N/C或V/m。 (2)点电荷的电场强度:E=k ,适用于计算真空中的点电荷产生 的电场。 (3)方向:规定正电荷在电场

3、中某点所受电场力的方向为该点的 电场强度方向。 (4)电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在 该点产生的电场强度的矢量和。 -9- 基础夯实自我诊断 3.电场线 (1)电场线是为了形象地描述电场而引入的,是假想的、客观不存 在的,它有以下特点: 电场线从正电荷或无限远处出发,终止于无限远处或负电荷 。 电场线在电场中不相交。 在同一电场中,电场线越密的地方电场强度越大。 电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。 沿电场线方向电势逐渐降低。 电场线和等势面在相交处相互垂直。 -10- 基础夯实自我诊断 (2)几种典型电场的电场线 -11- 基础夯实自我诊断 1.计算两个带电

4、小球之间的库仑力时,公式中的r一定是指两个球 心之间的距离吗?为什么? 提示：不一定。当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小 时,两球不能看作点电荷,这时公式中的r大于(带同种电荷)或小于 (带异种电荷)两个球心之间的距离。 2.什么情况下带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线重合? 提示：带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子受到的合外力 和初速度决定。带电粒子在电场力作用下满足下列条件,轨迹才能 与电场线重合。 (1)电场线是直线。 (2)带电粒子的初速度为零或不为零但速度方向与电场线平行。 (3)带电粒子仅受电场力作用或所受合外力的方向和电场线平行。 -12- 基础夯实自我诊断 1.(201

5、8湖南长沙模拟)下列说法正确的是() B.元电荷e的数值是由密立根用扭秤实验测得的 C.感应起电和摩擦起电都是电荷从物体的一部分转移到另一部 分 D.电子的电荷量与电子的质量之比叫作电子的比荷 答案解析解析 关闭 静电力常量k的数值不是由库仑测得的,选项A错误;元电荷e的数值是由密 立根用油滴实验测得的,选项B错误;感应起电的实质是电荷从物体的一部 分转移到另一部分,摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体, 选项C错误;电子的电荷量与电子的质量之比叫作电子的比荷,选项D正确。 答案解析 关闭 D -13- 基础夯实自我诊断 2.(多选)下列关于电场强度的两个表达式E= 和E= 的叙述,

6、正 确的是( ) 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -14- 基础夯实自我诊断 3.如图所示,电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点。 已知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零,且PR=2RQ。则( ) A.q1=2q2B.q1=4q2 C.q1=-2q2D.q1=-4q2 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -15- 基础夯实自我诊断 4.如图所示,实线为等量异种点电荷周围的电场线,虚线为以一点 电荷为中心的圆,M点是两点电荷连线的中点,若将一正试探点电荷 从虚线上N点移动到M点,则电荷所受电场力() A.大小不变 B.方向不变 C.逐渐减小 D.逐渐增大 答案解析解析 关闭 由

7、电场线的分布情况可知,N点电场线比M点电场线疏,则N点电场强度比 M点电场强度小,由电场力公式F=qE可知,正点电荷从虚线上N点移动到 M点的过程中,电场力逐渐增大,电场力方向与所在点的电场线的切线方 向一致,所以一直在变化,故选项D正确。 答案解析 关闭 D -16- 基础夯实自我诊断 5.(多选)如图所示,点电荷Q固定,虚线是电荷量为q的微粒仅在电 场力作用下的运动轨迹,微粒的重力不计,a、b是轨迹上的两个点,b 点离Q较近,则下列判断正确的是( ) A.Q一定带正电荷,q一定带负电荷 B.不管Q带何种电荷,微粒在a点受到的电场力一定比在b点的小 C.微粒通过a、b两点时,加速度方向都指向

8、Q D.微粒通过a点时的速率比通过b点时的速率大 答案解析解析 关闭 由于微粒重力不计,则Q与微粒间是吸引力,电性相反,Q不一定带正电,A 错误;由于a点离Q远,则受到的电场力小,B正确;由库仑定律知,微粒受力 方向指向Q,C正确;无论微粒由a点向b点运动还是由b点向a点运动,根据 微粒的受力方向和运动方向关系可知,微粒通过a点时速率小,D错误。 答案解析 关闭 BC -17- 考点一考点二考点三考点四 库仑定律及库仑力作用下的平衡问题库仑定律及库仑力作用下的平衡问题(多维探究多维探究) 1.对库仑定律的理解 (1)F=k ,r指两点电荷间的距离。对可视为点电荷的两个均匀 带电球,r为两球的球

9、心间距。 (2)当两个电荷间的距离r0时,电荷不能视为点电荷,它们之间 的静电力不能认为趋于无限大。 2.“三个自由点电荷平衡”的问题 (1)平衡的条件:每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零,或 每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置。 (2) -18- 考点一考点二考点三考点四 例1两个分别带有电荷量-Q和+5Q的相同金属小球(均可视为点 电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F,两小球相互 接触后将其固定距离变为,则两球间库仑力的大小为( ) 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -19- 考点一考点二考点三考点四 思维点拨完全相同的金属球接触后再分开,如果金属

10、球带同种电 荷,电荷量直接平分;如果金属球带异种电荷,需要先中和,剩余电荷 量再重新平分。 -20- 考点一考点二考点三考点四 例2如图所示,在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B,A带 电+Q,B带电-9Q。现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷均在 电场力的作用下处于平衡状态,则C的带电性质及位置应为( ) A.正,B的右边0.4m处 B.正,B的左边0.2m处 C.负,A的左边0.2m处 D.负,A的右边0.2m处 答案解析解析 关闭 要使三个点电荷均处于平衡状态,必须满足“两同夹异”“两大夹小”的原则, 所以选项C正确。 答案解析 关闭 C -21- 考点一考点二考点三考点四 例

11、3如图所示,大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球A和B相 互排斥,静止时绝缘细线与竖直方向的夹角分别为和,且,两 小球在同一水平线上,由此可知 () A.B球受到的库仑力较大,电荷量较大 B.B球的质量较大 C.B球受到的拉力较大 D.两球接触后再分开,再处于静止状态时,悬线的偏角仍满足0)的固定点电荷。 静电力常量用k表示。已知b点处的电场强度为零,则d点处电场强 度的大小为( ) 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -34- 考点一考点二考点三考点四 4.如图所示,在水平向右、大小为E的匀强电场中,在O点固定一 电荷量为Q的正电荷,A、B、C、D为以O为圆心、r为半径的同一 圆周上的四点,

12、B、D连线与电场线平行,A、C连线与电场线垂直。 则() C.D点的电场强度大小不可能为0 D.A、C两点的电场强度相同 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -35- 考点一考点二考点三考点四 电场线的理解及应用电场线的理解及应用(师生共研师生共研) 1.电场线的应用 (1)在同一电场里,电场线越密的地方电场强度越大。 (2)电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。 (3)沿电场线方向电势逐渐降低。 (4)电场线和等势面在相交处互相垂直。 -36- 考点一考点二考点三考点四 2.等量点电荷的电场线 -37- 考点一考点二考点三考点四 3.电场线与轨迹问题判断方法 (1)“运动与力两线法”

13、画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的 切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向),从两者的夹角情况 来分析曲线运动的情况。 (2)“三不知时要用假设法”电荷的正负、电场强度的方向或 等势面电势的高低、电荷运动的方向,若已知其中的任意一个,可 顺次向下分析判定各待求量;若三个都不知,则要用假设法分别讨 论各种情况。 -38- 考点一考点二考点三考点四 例6(多选)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如 图所示。c点是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d两 点到正电荷的距离相等,则( ) A.a点的电场强度比b点的大 B.a点的电势比b点的高 C.c点的电场强度比d点的大

14、D.c点的电势比d点的低 答案解析解析 关闭 根据电场线的分布图,a、b两点中,a点的电场线较密,则a点的电场强度较 大,选项A正确;沿电场线的方向电势降低,a点的电势低于b点的电势,选项 B错误;由于c、d关于正电荷对称,正电荷在c、d两点产生的电场强度大 小相等、方向相反。两负电荷在c点产生的电场强度为0,在d点产生的电 场强度方向向下,根据电场的叠加原理,c点的电场强度比d点的大,选项C 正确;c、d两点中c点离负电荷的距离更小,c点电势比d点低,选项D正确。 答案解析 关闭 ACD -39- 考点一考点二考点三考点四 思维点拨电场线密处,电场强度大,沿电场线方向电势降低 。 -40-

15、考点一考点二考点三考点四 例7(多选)如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生 的电场线,虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b 是轨迹上的两点。若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用,根 据此图可以作出的正确判断是( ) A.带电粒子所带电荷的正、负 B.带电粒子在a、b两点的受力方向 C.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大 D.带电粒子在a、b两点的速度何处较大 答案解析解析 关闭 粒子的电性、电场线方向无法判断,但根据曲线运动的规律可判断电场力 的方向为沿电场线向左,故A错,B对。由于a处的电场线比b处电场线密,故 EaEb,则粒子在a处受电场力较大,加速度较大,C

16、对。粒子的速度沿虚线 的切线,与电场力方向夹角大于90,因此ab粒子减速,D对。 答案解析 关闭 BCD -41- 考点一考点二考点三考点四 特别提醒1.由电场线的疏密情况判断带电粒子的受力大小及加 速度大小。 2.由功能关系判断速度变化:如果带电粒子在运动中仅受电场力 作用,则粒子电势能与动能的总量不变,电场力做正功,动能增加,电 势能减少。 3.带电粒子(自身重力不计)在电场中做曲线运动时,由于所受合 力的方向指向轨迹的凹侧,由此判断电场的方向或粒子的电性。 -42- 考点一考点二考点三考点四 突破训练突破训练 5.如图所示,在真空中有两个固定的等量异种点电荷+Q和-Q。直 线MN是两点电

17、荷连线的中垂线,O是两点电荷连线与直线MN的交 点。a、b是两点电荷连线上关于O的对称点,c、d是直线MN上的两 个点。下列说法正确的是( ) -43- 考点一考点二考点三考点四 A.a点的电场强度大于b点的电场强度;将一检验电荷沿MN由c移 动到d,所受电场力先增大后减小 B.a点的电场强度小于b点的电场强度;将一检验电荷沿MN由c移 动到d,所受电场力先减小后增大 C.a点的电场强度等于b点的电场强度;将一检验电荷沿MN由c移 动到d,所受电场力先增大后减小 D.a点的电场强度等于b点的电场强度;将一检验电荷沿MN由c移 动到d,所受电场力先减小后增大 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭

18、-44- 考点一考点二考点三考点四 6.(2018安徽亳州模拟)实线为三条未知方向的电场线,从电场中 的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子,a、b的运动轨迹如图 中的虚线所示(a、b只受静电力作用),则() A.a一定带正电,b一定带负电 B.静电力对a做正功,对b做负功 C.a的速度将减小,b的速度将增大 D.a的加速度将减小,b的加速度将增大 答案解析解析 关闭 a、b两个带电粒子在M点以相同速度飞出,受电场力方向相反,但不知电 场线方向,无法判断哪个粒子带正电,哪个粒子带负电,A错误;静电力方向 与速度方向夹角都小于90,静电力对a、b均做正功,速度都将增大,B、 C错误;a向电场线

19、越来越稀疏处运动,b向电场线越来越密集处运动,故a的 加速度减小,b的加速度增大,D正确。 答案解析 关闭 D -45- 考点一考点二考点三考点四 带电体的力电综合问题带电体的力电综合问题(师生共研师生共研) 分析力电综合问题的方法 一、受力分析是解决力电综合问题的第一条主线 力电综合题分析的一般程序是: 1.弄清物理情景:选定研究对象(力学对象和电学对象)。 2.对研究对象按顺序进行受力分析:先场力,后弹力,再摩擦力。 并画出受力图。 3.对问题中的力学部分根据牛顿运动定律、动能定理、能量守 恒定律等进行研究。 二、能量转化思想是分析力电综合问题的第二条主线 自然界各种物质运动都和一定形式的

20、能量相联系,而各种不同形 式的能量之间进行转化和转移时都遵循能量转化和守恒定律。因 此,运用能的观点是分析解决力电综合问题的有效途径。 -46- 考点一考点二考点三考点四 三、运用等效思维方法、注意各种临界条件、构建物理模型是 解决力电综合问题的第三条主线。 -47- 考点一考点二考点三考点四 例8如图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD 为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通过四分之一绝缘光 滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径R=0.50m,轨道所在 空间存在水平向右的匀强电场,电场强度的大小E=1.0104N/C,现 有质量m=0.20kg、电荷量q=8.010-4C的带电体(可视为