2022-2023年高考物理一轮复习 库仑定律电场强度课件

1、库仑定律电场强度考点 1电荷、电荷守恒定律1.点电荷：当带电体的大小、形状对所研究问题的影响可忽略不计时,就可以看作带电的点,叫做_.(类似于力学中的质点)点电荷整数倍2.元电荷：元电荷不是一种电荷,而是电荷量的单位,其大小等于一个电子或一个质子所带电荷量,即 e1.601019 C.所有带电体的电荷量都是元电荷的_.代数和摩擦感应接触3.电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创造,也不能消灭,它们只能从一个物体转移到另一物体,或者从物体的一个部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的_保持不变.(2)物体带电的方式有_起电、_起电、_起电.考点 2库仑定律1.内容：在真空中两个点电荷的相互作用力

2、跟它们的_成正比,跟它们间的_成反比.作用力的方向在它们的连线上.2.表达式：F_,式中k9.0109 Nm2/C2,k叫做静电力常量 .3.适用条件：真空中的_.点电荷电荷量的乘积距离的二次方考点 3电场、电场强度1.电场：电荷周围存在的一种特殊物质.电场对放入其中的电荷有_.静止电荷产生的电场称为_.2.电场强度作用力静电场(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 与它的电荷量的_.比值(2)公式：_.(3)矢量性：电场强度是一个矢量,方向与该点_所受的电场力方向一致,与该点_所受的电场力方向相反.正电荷负电荷电场中某点的电场强度由电场本身决定,与检验电荷无关.矢量和(4)真空中点

3、电荷电场强度的决定式：_,其中Q 是形成电场的场源电荷.(5)电场的叠加：某点的电场等于各个电荷单独存在时在该点产生的电场的_.考点 4电场线切线强弱1. 电场线：在电场中画出的一些曲线,曲线上每一点的_方向都跟该点的电场强度方向一致,曲线的疏密表示电场的_.电场线不是实际存在的线,而是为了描述电场而假想的线.2.电场线的特点(1)电场线从_或无限远处出发,终止于_或无限远处.(2)电场线不相交.(3)在同一电场里,电场线越密的地方电场强度_.(4)电场线与等势面处处_.(5)由_电势指向_电势.正电荷负电荷越大垂直高低3.几种典型的电场线(如图 6-1-1 所示).图 6-1-1【基础自测】

4、1.M 和 N 是两个不带电的物体,它们互相摩擦后 M 带正电1.61010 C,下列判断正确的有()A.在摩擦前 M 和 N 的内部没有任何电荷B.摩擦的过程中电子从 M 转移到 NC.N 在摩擦后一定带负电 1.61010 CD.M 在摩擦过程中失去 1.61010 个电子解析：M 和 N 都不带电,是指这两个物体都呈电中性,没有“净电荷”(没有中和完的电荷),也就是没有得失电子.但内部仍有相等数量的正电荷(质子数)和负电荷(电子数),A 错误.M和 N 摩擦后 M 带正电荷,说明 M 失去电子,电子从 M 转移到N,B 正确.根据电荷守恒定律,M 和 N 这个与外界没有电荷交换的系统原来

5、电荷的代数和为 0,摩擦后电荷量仍应为 0,C 正确.电子带电荷量为 1.61019 C,摩擦后 M 带正电荷 1.61010 C,由于 M 带电荷量应是电子电荷量的整数倍,即知M 失去 109 个电子,D 错误.答案：BC2.如图 6-1-2 所示,两个电荷量均为q 的小球用长为 l 的轻质绝缘细绳连接,静止在光滑的绝缘水平面上.两个小球的半径 rl,k 表示静电力常量.则轻绳的拉力大小为()图 6-1-2解析：轻绳的拉力大小等于两个带电小球之间的库仑力,答案：B3.关于点电荷产生的电场,下列叙述正确的是()A.以点电荷为球心、以 r 为半径的球面上,各点的电场强度都相同B.正电荷周围的电场

6、一定比负电荷周围的电场强答案：C4.如图6-1-3 所示,真空中 xOy 平面直角坐标系上的 ABC 三点构成等边三角形,边长 L2.0 m.若将电荷量均为q2.0106 C的两点电荷分别固定在A、B点,已知静电力常量k9.0109 Nm2/C2,求：(1)两点电荷间的库仑力大小.(2)C 点的电场强度的大小和方向.图 6-1-3代入数据解得F9.0103 N.解：(1)根据库仑定律,A、B 两点电荷间的库仑力大小为(2)A、B 两点电荷在 C 点产生的电场强度大小相等,均为A、B 两点电荷形成的电场在 C 点的合电场强度大小为E2E1cos 30由式并代入数据得 E7.8103 N/C电场强

7、度 E 的方向沿 y 轴正方向.热点 1库仑定律的理解及应用热点归纳1.库仑定律的理解(1)在用库仑定律公式进行计算时,无论是正电荷还是负电荷,均代入电荷量的绝对值计算库仑力的大小.(2)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律,大小相等、方向相反.2.库仑定律的应用库仑定律与力学的综合应用问题,解决的思路与解决力学问题的方法、思路是相同的,只是在原来受力的基础上多了库仑力.但需注意库仑力的特点,带电体间距离发生变化时,库仑力也要发生变化,要分析力与运动的相互影响.考向 1 库仑定律的理解【典题 1】如图 6-1-4,三个固定的带电小球 a、b 和 c,相互间的距离分别为 ab5 cm,b

8、c3 cm,ca4 cm.小球 c 所受库仑力的合力的方向平行于 a、b 的连线.设小球 a、b 所带电荷量的比值的绝对值为 k,则()A.a、b 的电荷同号,k169B.a、b 的电荷异号,k169C.a、b 的电荷同号,k6427图 6-1-4D.a、b 的电荷异号,k6427解析：对小球 c 所受库仑力分析,画出 a 对 c 的库仑力和b对 c 的库仑力,若 a 对 c 的库仑力为排斥力,a、c 的电荷同号,则 b 对 c 的库仑力为吸引力,b、c 电荷为异号,a、b 的电荷为异号；若 a 对 c 的库仑力为引力,a、c 的电荷异号,则 b 对 c的库仑力为斥力,b、c 电荷为同号,所以

9、 a、b 的电荷为异号,设 a、c 与 a、b 的夹角为,利用平行四边形定则和几何关系、答案：D考向 2“三个自由点电荷平衡”的问题【典题 2】两个可自由移动的点电荷分别放在 A、B 两处,如图 6-1-5 所示.A 处电荷带电荷量为Q1,B 处电荷带电荷量为Q2,且Q24Q1,另取一个可以自由移动的点电荷P,放)在 AB 直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则(A.P 为负电荷,且放于 A 左方B.P 为负电荷,且放于 B 右方图 6-1-5C.P 为正电荷,且放于 A、B 之间D.P 为正电荷,且放于 B 右方解析：因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用,且已知放在 A、B 两处的点电荷

10、是异种电荷,对 P 的作用力一为引力,一为斥力,所以 P 要平衡就不能放在 A、B 之间.根据库仑定律知,由于 B 处的电荷电荷量较大,P 应放在离 B 处点电荷较远而离 A 处点电荷较近的地方才有可能处于平衡状态,故应放在 A 的左侧.要使放在 A、B 两处的点电荷也处于平衡状态,P 必须带负电,故应选 A.答案：A考向 3库仑力作用下的平衡问题【典题 3】如图6-1-6 所示,A、B两球所带电荷量均为2105 C,质量均为0.72 kg,其中 A 球带正电荷,B 球带负电荷,且均可视为点电荷.A 球通过绝缘细线吊在天花板上,B 球固定在绝缘棒一端,现将 B 球放在某一位置,能使绝缘细线伸直

11、,A 球静止且与竖直方向的夹角为 30,则 A、B 球之间的距离可能为()图 6-1-6A.0.5 mB.0.8 mC.1.2 mD.2.5 m答案：AB表达式公式意义电场强度定义式真空中点电荷电场强度的决定式匀强电场中 E与 U 的关系式适用条件一切电场真空、点电荷匀强电场决定因素由电场本身决定,与 q 无关由场源电荷 Q 和场源电荷到该点的距离 r 共同决定由电场本身决定,d 为沿电场方向的距离热点 2电场强度的理解和计算热点归纳1.电场强度三个表达式的比较：2.电场的叠加(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和.(2)运算法则：平行四边形

12、定则.3.计算电场强度常用的五种方法：(1)电场叠加合成的方法；(2)平衡条件求解法；(3)对称法；(4)补偿法；(5)等效法.考向 1 合成法计算合电场强度【典题 4】在直角坐标系xOy 中,M、N 两点位于 x 轴上,G、H 两点坐标如图 6-1-7 所示.M、N 两点各固定一负点电荷,一电荷量为 Q 的正点电荷置于 O 点时,G 点处的电场强度恰好为零.静电力常量用 k 表示.若将该正点电荷移到 G 点,则 H 点处场强的大小和方向分别为()图 6-1-7答案：B方法技巧：分析电场的叠加问题的一般步骤：(1)确定分析计算的空间位置；(2)分析该处有几个分电场,先计算出各个分电场在该点的电

13、场强度的大小和方向；(3)依次利用平行四边形定则求出矢量和.考向 2对称法计算合电场强度【典题 5】如图 6-1-8 所示,在一半径为 r 的圆周上均匀分布有 N 个带电小球(可视为质点)无间隙排列,其中 A 点的小球带电荷量为3q,其余小球带电荷量为q,此时圆心 O 点的电场强度大小为 E,现仅撤去 A 点的小球,则 O 点的电场强度大小为()图 6-1-8A.EB.E2C.E3D.E4解析：假设圆周上均匀分布的都是电荷量为q 的小球,由于圆周的对称性,根据电场的叠加原理知,圆心 O 处电场场强为 0,所以圆心 O 点的电场强度大小等效于 A 点处电荷量为答案：B考向 3等效法计算合电场强度

14、【典题 6】如图6-1-9所示,正电荷 q 均匀分布在半球面ACB 上,球面半径为 R,CD为通过半球顶点 C 和球心 O 的轴线.P、M 为 CD 轴线上的两点,Q,点 O、M 间距离为 R,已知 P 点的场强为零,若带电均匀的封闭球壳内部电场强度处处为零,则 M 点的场强为()图 6-1-9的场强大小为 E1解析：根据 P 点的场强为零,得半球面在 P 点产生的场强和点电荷 Q 在 P 点产生的场强等大反向,即半球面在 P 点产生,方向向右；现只研究半球面,若补全右半球面,根据带电均匀的封闭球壳内部电场强度处处为零,补全右半球面后,正电球面在 P、M 两点产生的电场强度均为零,左半球面在

15、P 点产生的场强和右半球面在 P 点产生的场强等大反向,根据对称性,左半球面在 M 点产生的场强和右半球面在P 点产生的场强等大反向,即左半球面在 M 点产生的场强为答案：C比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线中点 O 处的电场强度连线上 O 点电场强度最小,指向负电荷一方为零连线上的电场强度大小(从左到右)沿连线先变小,再变大沿连线先变小,再变大考向 4等量异种和同种点电荷的电场线比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷沿中垂线由 O 点向外电场强度大小O 点最大,向外逐渐减小O 点最小,向外先变大后变小关于 O 点对称的 A与 A、B 与 B的电场强度等大同向等大反向(续表

16、)【典题 7】如图6-1-10 所示,A、B 为两个等量的正点电荷,在其连线中垂线上的 P 点放一个负)点电荷 q(不计重力).由静止释放后,下列说法中正确的是(A.点电荷在从 P 点到 O 点运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大B.点电荷在从 P 点到 O 点运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大图 6-1-10C.点电荷运动到 O 点时加速度为零,速度达最大值D.点电荷越过 O 点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到粒子速度为零解析：在两电荷连线的中垂线上电场强度方向 OP,负点电荷 q 从 P 点到 O 点运动的过程中,电场力方向 PO,速度越来越大.但电场线的疏密情况不确定

17、,电场强度大小变化情况不确定,则电荷所受电场力大小变化情况不确定,加速度变化情况无法判断,A、B 错误；越过 O 点后,负电荷 q 做减速运动,则点电荷运动到 O 点时速度最大,电场力为零,加速度为零,C 正确；根据电场线的对称性可知,越过 O 点后,负电荷q 做减速运动,加速度的变化情况无法判断,D 错误.答案：C热点 3电场线及电场线与带电粒子运动轨迹的综合题热点归纳1.电场线的应用：考向 1电场线与粒子运动轨迹的综合题【典题 8】如图 6-1-11 所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中 M 点以相同速度垂直于电场线方向飞出 a、b 两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线

18、所示,则()A.a 一定带正电,b 一定带负电B.a 的速度将减小,b 的速度将增大图 6-1-11C.a 的加速度将减小,b 的加速度将增大D.两个粒子的动能一个增大一个减小答案：C方法技巧：电场线与轨迹问题判断方法：(1)“运动与力两线法”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)“三不知时要假设”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.考向 2电场线与速度-时间图象综合的问题【典题 9】A、B 是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从 A 点沿电场线运动到 B点,其速度-时间图象如图 6-1-12 所示.则这一电场可能是选项中的()图 6-1-12ABCD解析：粒子带负电,且做减速运动,电场力方向与速度方向相反,粒子做加速度变大的减速运动,电场力变大,由 A 到B 电场强度增大,A 正确,B、C、D 错误.答案：A方法技巧：一是根据速度-时间图象判断电荷做加速运动还是减速运动,判断出电