高三一轮复习电场力性质的描述

第1讲电场的力的性质第1讲电场的力的性质高三一轮物理复习课件第一课时库仑定律电场强度一、电荷及电荷守恒定律1、两种电荷：在自然界中存在两种电荷，即正电荷和负电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，丝绸摩擦过的玻璃棒带正电．3、电荷的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，任何带电物体都能吸引轻小物体．问:为什么摩擦会使物体带电呢?2、起电方式：使物体带电的三种方式有摩擦起电、接触起电、感应起电，问:还有什么方式能使物体带电呢?注意：完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分．物体带电的本质是电子的转移．问:这些使物体带电的过程有什么共同的特点呢?4、电荷量⑴概念：电荷的多少叫电荷量．⑵在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，符号是C最小的电荷量叫做元电荷，用e表示，e＝1.60×10－19C.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．a、b之间不发生相互作用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D例与练5、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在任何转移的过程中，电荷的总量不变，这个规律叫做电荷守恒定律．M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.6×10－10C，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1.6×10－10CD．M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子BC二、库仑定律1、点电荷：是一种理想化模型，只要带电体的大小、形状等因素对它们之间相互作用力的影响可忽略时，带电体可视为点电荷，均匀带电球体可视为位置在球心的点电荷．注意：两带电体的距离远大于带电体的尺寸，带电体就可视为点电荷．关于点电荷，下列说法中正确的是(

)A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B．体积较大的带电体一定不能看成是点电荷C．当两个带电体的大小形状对它们之间的相互作用的影响可忽略时，可看成点电荷D．当带电体带电量很少时，可看成点电荷C例与练⑷注意：对于两个带电金属球间的相互作用力的计算，要考虑金属表面电荷的重新分布，只有均匀带电球体才可视为电荷集中于球心的点电荷．若两球带同种电荷时，实际距离比两球心距离大，如图(a)所示，若两球带异种电荷时，实际距离比两球心距离小，如图(b)所示⑴内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向沿着它们的连线．2、库仑定律⑵表达式：(其中k＝9.0×109N·m2/C2，叫静电力常量)⑶适用条件：①.真空；②点电荷．两个分别带有电荷量-Q和+3Q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r/2，则两球间库仑力的大小为()A.(1/12)FB.(3/4)FC.(4/3)FD.12FC例与练两个相同的金属小球(可视为点电荷)所带电量之比为1∶7，在真空中相距为r，把它们接触后再放回原处，则它们间的静电力可能为原来的(

)A．4/7

B．3/7

C．9/7

D．16/7CDA、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷．当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，它所受到的电场力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，其所受电场力为(

)A．－F/2

B．F/2

C．－FD．F例与练B3、三点电荷平衡问题如图所示，在一条直线上的三点A、B、C，自由放置点电荷QA、QB、QC，每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是：(1)正、负电荷必须相互间隔(两同夹－异)(2)QA>QB，QC>QB(两大夹－小)(3)若QC>QA则QB靠近QA(近小远大)解决方法是根据三点电荷合力（场强）均为零列方程求解。（A平衡）（B平衡）如图所示，有三个点电荷q1、q2和q3，固定在同一直线上，q2与q3的距离是q1与q2的距离的2倍.如果每个电荷受到的库仑力均为零，则三者所带电荷量之比为()A.(－9)∶4∶(－36)B.9∶4∶36C.(－3)∶2∶6D.3∶2∶6三个固定电荷受到的静电力均为零，可以等效为三个平衡的自由电荷，根据“三点共线，两大夹小，两同夹异，近小远大”的特点。例与练如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l。已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为()A.l+5kq2/(2k0l2)

B.l-kq2/(k0l2)C.l-5kq2/(4k0l2)

D.l-5kq2/(2k0l2)解析：以左边小球为研究对象，它受另外两个带电小球的库仑斥力和弹簧弹力作用而平衡，有F=k0x=kq2/l2+kq2/(2l)2=5kq2/(4l2),x=5kq2/(4k0l2)，故弹簧原长：l0=l-Δx=l-5kq2/(4k0l2)。例与练C三、电场、电场强度⑴定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质．⑵定义式：⑴定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度．2、电场强度1、电场⑵基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．⑶单位：牛/库，符号N/C.⑷矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度的方向．⑸真空中点电荷场强的计算式：

(其中Q叫做场源电荷)．注意：在中q为试探电荷，E由电场本身决定与q无关，在中Q为场源电荷，Q的大小及电性决定电场的性质，E与Q有关．即：电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷及所放电荷的大小和电性无关，由电场本身决定．3.场强三个表达式的比较表达式比

较

公式意义适用条件比较决定因素

相同点电场强度定义式真空中点电荷的电场强度决定式匀强电场中E与U关系式一切电场①真空②点电荷匀强电场由电场本身决定，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矢量，单位：1N/C=1V/m

例.下列关于电场强度的说法中，正确的是(

)A.公式E＝F/q只适用于真空中点电荷产生的电场B.由公式E＝F/q可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的静电力成正比

C.在公式中，是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小；而是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处场强的大小C例与练当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时，测得该点的电场强度为E，若在同一点放入电荷量为q′＝2q的负试探电荷时，测得该点的电场强度(

)．A．大小为2E，方向与E相同B．大小为2E，方向与E相反C．大小为E，方向与E相同D．大小为E，方向与E相反C

例与练解析该点的电场强度是由电场本身决定的，与是否有试探电荷、试探电荷量的大小及试探电荷的正负都没有关系．一带电量为q的检验电荷在电场中某点受到的电场力大小为F，该点场强大小为E，则下面能正确反映这三者关系的是(

)例与练BC空间同时存在几个电场时，怎样确定空间某点的场强的大小和方向呢?四.电场的叠加结论：可以用矢量运算的平行四边形定则求合电场场强。+Q-QE1E2E+Q+QE1E1E2E2E直角三角形中AB＝4cm，BC＝3cm，在A、B处分别放有点电荷QA、QB，测得C处场强为EC＝10N／C，方向平行于AB向上.可判断QA与QB______(填“同号”或“异号”)。今撤去QA，则EC′的大小为________N／C.ABCEC7.5异号解析：由场强的叠加可知,Q1和Q2为异号电荷.撤去QA,EC′为QB在该处产生的场强.由平行四边形定则可求出EC′=7.5N/C.矢量的合成和分解都遵循平行四边形定则.本题利用矢量三角形和几何三角形相似解题比较简便.①场强方向的判断图中a、b是两个点电荷，它们的电量分别为Q1、Q2，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线上的一点。下列哪种情况能使P点场强方向指向MN的左侧？（）N右M左P···abA.Q1、Q2都是正电荷，且Q1<Q2B.Q1是正电荷，Q2是负电荷，且Q1>|Q2|C.Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|<Q2D.Q1、Q2都是负电荷，且|Q1|>|Q2|ACD不在同一条直线上矢量的合成.场强的合成遵循平行四边形定则.认真画出场强合成的示意图.从两个点电荷的电量Q1=Q2入手分析.①场强方向的判断1．在x轴上有两个点电荷，一个带正电荷Q1，另一个带负电荷Q2，且Q1=2Q2，用E1和E2分别表示两个电荷所产生场强的大小，则在x轴上，下列说法正确的是()A．E1=E2之点只有一处，该处合场强为零B．E1=E2之点有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E2C．E1=E2之点有三处，其中两处合场强为零，一处合场强为2E2D．E1=E2之点有三处，其中两处合场强为2E2，一处合场强为零解析：根据点电荷场强公式,所求点应该离带电量较小的Q2近.在Q1、Q2之间,可有E1与E2大小相等、方向相同的一点.合场强为2E2；在Q1、Q2延长线上Q2的另一侧,可有E1和E2大小相等、方向相反的一点,合场强为0.B

②场强大小的判断（2013·海南物理·4）如右图，M、N和P是以MN为直径的半圈弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，

．电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场场强大小变为E2,则E1和E2之比为（）A．

B．

C．

D．B②场强大小的判断如图所示，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点处的电场强度的大小和方向。[来源:z§zs§]场强大小的判断[答案]场强为零(2011·重庆高考)如图所示，电量为＋q和－q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有(

)场强大小的判断A．体中心、各面中心和各边中点

B．体中心和各边中点C．各面中心和各边中点D．体中心和各面中心D如右图所示，A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电荷量为－q处，其余各点处的电荷量均为＋q，则圆心O处(

)C②场强大小的判断运用对称性思想方法求电场强度

只有点电荷的场强才能用公式计算,故有时需根据对称性思想将非点电荷模型问题转化为点电荷模型.若有一半径为R，且均匀分布电荷量为Q的圆环，则该圆心位置的场强为多少？例1．如图所示，用长为L的金属丝弯成半径为r的圆环，但在A、B之间留有宽度为d的间隙，且d《r。将电量为Q的正电荷均匀分布于金属丝上，求圆心处的电场强度。

dABr·对称叠加等效替换方向由圆心指向间隙中心例4．如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点，OP=L，试求P点的场强。ROLP·方向:沿OP连线向右只有点电荷的场强才能用公式计算,故有时需根据对称性思想需将非点电荷模型问题转化为点电荷模型.例2．如图所示，带电量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中a点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为_______，方向________

。ab+qddd水平向左kq/d2解析：因为Ea=0,故薄板与+q产生的场强在该处大小相等、方向相反,即E板=Eq=kq/d2,同时可知,薄板也带正电,根据薄板形成电场的对称性,薄板在b点的场强也为kq/d2,方向水平向左.对称叠加等效替换例3．ab是长为L的均匀带电细杆，P1、P2是位于ab所在直线上的两点，位置如图所示。ab上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1，在P2处的场强大小为E2。则以下说法正确的是（）A.两处的电场方向相同，E1＞E2

B.两处的电场方向相反，E1＞E2C.两处的电场方向相同，E1＜E2

D.两处的电场方向相反，E1＜E2··aP1P2b同一条直线上矢量的合成.对称等效叠加D五、电场线1、定义：画在电场中有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向．点电荷的电场线分布：正电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远，负电荷的电场线从无穷远处发出，终止于负电荷

2、几种常见电场的电场线分布两个等量点电荷的电场线分布：电场线从正电荷(或者从无限远)出发到负电荷终止(或者延伸到无限远)点电荷与带电平板的电场线分布平行板电容器间的电场线分布思考:1、没有画出电场线的地方一定没有电场吗？2、电场线是电荷运动的轨迹吗？34、等量异种电荷和等量同种电荷电场强度分布规律比较项目等量同种点电荷等量异种点电荷电场线图示中点O处的场强为___最___由O沿中垂线向外场强的变化先____后______逐渐____关于O点对称的两点A与A′，B与B′场强的关系_____、_________、____等大反向等大同向零连线上最小;中垂线上最大减小增大减小(1)(2)两带电量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是(

)A例与练由右图分析法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场。图为点电荷a、b所形成电场线分布图，以下几种说法正确的是()A.a、b为异种电荷，a带的电荷量大于b带的电荷量B.a、b为异种电荷，a带的电荷量小于b带的电荷量C.a、b为同种电荷，a带的电荷量大于b带的电荷量D.a、b为同种电荷，a带的电荷量小于b带的电荷量B例与练例1、一根长为l的丝线吊着一质量为m，带电荷量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中，如图所示，丝线与竖直方向成37°角，求：(1)匀强电场的电场强度的大小；

(2)能使小球静止于此处，电场强度的最小值。

七、带电粒子在电场中的平衡问题分析1、单体平衡拓展：如图光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定，杆上套有一带正电的小球，质量为m，带电荷量为q.为使小球静止在杆上，可加一匀强电场．所加电场的场强满足什么条件时，小球可在杆上保持静止()

A．垂直于杆斜向上，场强大小为(mgcosθ)/q B．竖直向上，场强大小为(mg)/qC．垂直于杆斜向下，场强大小为(mgsinθ)/qD．水平向右，场强大小为(mgcotθ)/q B1、单体平衡α

β

A1、如图所示，真空中有两个点电荷q1和q2，它们的质量分别为m1和m2，现在用两根绝缘细线栓挂在天花板上，在库仑力作用下两根细线与竖直方向夹角为α和β，且两点电荷此时处于同一水平线上，则以下说法正确的是（T1和T2分别为两根细线的弹力）（）2、多体平衡如图所示，质量分别是m1、m2，电荷量分别为q1、q2的两个带电小球，分别用长为l的绝缘细线悬挂于同一点，已知：q1＞q2，m1＞m2，两球静止平衡时的图可能是()2、多体平衡DD拓展：如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘，两个带有同种电荷的小球A、B分别处于竖直墙面和水平地面，且处于同一竖直平面内。若用图示方向的水平推力F作用于小球，则两球静止于水平位置，如果将小球B向左推动少许并待两球重新达到平衡时，则两个小球的受力情况与原来相比（）A.推力F将增大B.竖直墙面对小球的弹力将减小C.地面对小球B的弹力一定不变D.两