XX鸭版高考物理总复习第八章静电场第讲电荷守恒定律与电场力的性质课件

第18讲电荷守恒定律

与电场力的性质-2--3-考点一考点二考点三电荷与电荷守恒定律核心知识整合1.物体带电本质物体带电本质是

的移动或重新分配导致物体内部正负电荷失去了平衡,带电有三种方式:①

起电,②

起电,③

起电,这三种方式都与电子的移动有关。

2.电荷守恒定律表述1:电荷既不会

,也不会

,它只能从一个物体

到另一个物体,或者从物体的一部分

到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持

。

表述2:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的

保持不变。

电子

摩擦

接触

感应

创生

消灭

转移

转移

不变

代数和

-4-考点一考点二考点三3.元电荷:e=

C,所有带电体的电荷量都是元电荷的

,其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。

1.6×10-19整数倍

-5-考点一考点二考点三命题点一

电荷

元电荷【例1】

(多选)下列说法正确的是(

)A.电荷量很小的点电荷称为元电荷B.电荷量e=1.6×10-19C称为元电荷C.元电荷也可作为电荷量的单位D.物体所带的电荷量只能是元电荷e的整数倍答案解析解析关闭元电荷是最小的电荷单位,即没有比e=1.6×10-19C再小的电荷量了,不能说电荷量很小的点电荷称为元电荷,因此选项A错误,选项B正确;电荷量的单位只能是库仑,因此选项C错误;物体所带的电荷量只能是元电荷e的整数倍,选项D正确。答案解析关闭BD-6-考点一考点二考点三命题点二

物体带电方式【例2】

毛皮与橡胶棒摩擦后,橡胶棒带负电,这是因为

(

)A.橡胶棒上的正电荷转移到毛皮上去了B.毛皮上的电子转移到橡胶棒上去了C.橡胶棒丢失了D.毛皮得到了质子答案解析解析关闭毛皮与橡胶棒摩擦后,橡胶棒带负电,这是因为毛皮上的电子转移到橡胶棒上去了,橡胶棒得到电子后带负电,毛皮失去电子后带正电,故B正确。答案解析关闭B-7-考点一考点二考点三【例3】

关于摩擦起电、接触起电、感应起电,下列说法错误的是(

)A.这是起电的三种不同方式B.这三种方式都创造了电荷C.这三种方式的实质是一样的,都是电荷在转移D.这三种方式都遵循电荷守恒定律答案解析解析关闭摩擦起电、接触起电、感应起电是起电的三种不同方式,故A正确;这三种方式都没有产生电荷,故B错误;这三种起电方式的实质都是电子的转移,故C正确;这三种方式都符合电荷守恒定律,故D正确。答案解析关闭B-8-考点一考点二考点三易错警示摩擦起电和感应起电的实质都电子发生了转移,只是感应起电是电子从物体的一部分转移到另一个部分。摩擦起电是电子从一个物体转移到另一个物体。-9-考点一考点二考点三库仑定律核心知识整合1.点电荷当带电体的

、

及电荷分布对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体可以看成点电荷。能否看成点电荷具有相对性,点电荷类似力学中的

。

2.库仑定律(1)内容:

中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的

成正比,与它们的

成反比,作用力的方向在

。

(2)表达式:

,式中k=

N·m2/C2,叫做静电力常量。

(3)适用条件:

中的

。

形状

大小

质点

真空

电荷量的乘积

距离的二次方

它们的连线上

9.0×109真空

点电荷

-10-考点一考点二考点三关键能力提升命题点一

库仑定律应用【例4】

如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架上,两球心间的距离为l,为球壳外半径r的3倍。若使它们带上等量异种电荷,使其所带电荷量的绝对值均为Q,那么a、b两球之间的万有引力F1与库仑力F2为(

)答案解析解析关闭虽然两球心间的距离l只有其外半径r的3倍,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看作质量集中于球心的质点,因此,可以应用万有引力定律;而本题中由于a、b两球壳所带异种电荷相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布比较密集,又因两球心间的距离l只有其外半径r的3倍,不满足l远大于r的要求,故不能将两带电球壳看成点电荷,所以不能应用库仑定律,D正确。答案解析关闭D-11-考点一考点二考点三命题点二

同一直线上三个自由点电荷平衡规律【例5】

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答案解析关闭-12-考点一考点二考点三思路点拨(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)-13-考点一考点二考点三命题点三

库仑定律结合共点力平衡【例6】

(2018浙江11月选考)电荷量为4×10-6C的小球绝缘固定在A点,质量为0.2kg、电荷量为-5×10-6C的小球用绝缘细线悬挂,静止于B点。A、B间距离为30cm,AB连线与竖直方向夹角为60°。静电力常量为9.0×109N·m2/C2,小球可视为点电荷。下列图示正确的是(

)答案解析解析关闭由受力分析图可知A对B作用力与B的重力相等,所以FA与G的合力方向与G方向的夹角为60°,即答案为B。答案解析关闭B-14-考点一考点二考点三方法技巧静电场中带电体平衡问题的解题思路1.确定研究对象:如果有几个物体相互作用时,要依据题意,适当选取“整体法”或“隔离法”,确定研究对象。2.受力分析:在重力、弹力、摩擦力基础上,还要分析库仑力或静电力。3.列平衡方程求解。-15-考点一考点二考点三电场强度、电场线核心知识整合1.对电场的认识(1)电场是电荷周围存在的一种特殊

。

(2)电场的基本性质是对放入其中的电荷

,电荷间的作用是通过

实现的。

2.电场强度E(1)定义:放入电场中某点的检验电荷受的电场力F与它的电荷量q的

叫作该点的电场强度。

(2)定义式:

。单位:N/C或V/m。(3)方向:电场强度E是矢量,规定

在电场中某点所受电场力的方向即为该点的电场强度的方向。

物质

产生力的作用

电场

比值

正电荷

-16-考点一考点二考点三(4)电场强度的三个表达式

(5)电场的叠加原理:如果场源电荷是多个点电荷,则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

和。检验电荷(试探电荷)场源

沿电场线方向

任何电场

真空中的点电荷(电场)匀强电场

矢量

-17-考点一考点二考点三3.电场线(1)电场线的基本性质①电场线上每点的

方向就是该点电场强度的方向。②电场线的

反映电场强度的强弱(疏弱密强)。③静电场中电场线始于正电荷或无限远,止于无限远或负电荷,它不封闭,也不在无电荷处中断。④任意两条电场线不会在无电荷处相交。

切线

疏密

-18-考点一考点二考点三(2)几种常见的电场线

-19-考点一考点二考点三关键能力提升命题点一

电场强度答案解析解析关闭答案解析关闭-20-考点一考点二考点三易错警示电场强度与场源电荷有关,与检验电荷无关。方法技巧-21-考点一考点二考点三命题点二

电场叠加【例8】

(多选)离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚禁在一定范围内的装置。图示为最常见的“四极离子陷阱”的俯视示意图,四根平行细杆与直流电压和叠加的射频电压相连,相当于四个电极,相对的电极带等量同种电荷,相邻的电极带等量异种电荷。在垂直于四根杆的平面内四根杆的连线是一个正方形abcd,A、C是a、c连线上的两点,B、D是b、d连线上的两点,A、C、B、D到正方形中心O的距离相等。则下列判断正确的是(

)A.D点的电场强度为零B.A、B、C、D四点电场强度相等C.A点电势比B点电势高D.O点的电场强度为零答案解析解析关闭根据电场的叠加原理,ac两个电极带等量正电荷,其中点O的合电场强度为零,bd两个电极带等量负电荷,其中点O的合电场强度为零,则O点的合电场强度为零,D正确;同理,D的电场强度水平向右,A错误;A、B、C、D四点的电场强度大小相等,方向不同,B错误;由电场特点知,电场方向由A指向O,由O指向B,故φA>φO,φO>φB,则φA>φB,C正确。答案解析关闭CD-22-考点一考点二考点三思路点拨(1)将四个电极分为ac、bd两两进行合成分析。(2)画出连线上的电场方向,沿电场线电势逐渐降低。-23-考点一考点二考点三命题点三

电场线【例9】

(2018浙江杭州西湖中学月考)如图各电场中,A、B两点电场强度相同的是(

)答案解析解析关闭A、B是同一圆上的两点,电场强度大小相等,但方向不同,则电场强度不同,AB错误;电场线的疏密表示电场强度的大小,电场线的方向表示电场方向,故C中的两点电场强度相同,而D中两点的电场强度大小不同,故选C。答案解析关闭C-24-考点一考点二考点三方法技巧电场线的三个特点(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处。(2)电场线在电场中不相交。(3)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。-25-12345答案解析解析关闭答案解析关闭-26-123452.(2018浙江11月选考)用国际单位制的基本单位表示电场强度的单位,下列正确的是(

)A.N/C B.V/m C.kg·m/(C·s2) D.kg·m/(A·s3)答案解析解析关闭根据公式E=F/q,q=It可知,电场强度单位是N/C=kg·m/(s2·A·s)=kg·m/(A·s3)。答案D,另也可用排除法做,因为国际单位制中的基本单位不包括N,V,C,故A,B,C都错。答案解析关闭D-27-123453.(2018浙江杭州预测)某同学在研究电容式充放电实验时。充满电量的平行板电容器竖直放置,同时将一个包裹有铝箔纸的小球放入其中,发现小球能够在电场的作用下运动起来,你觉得小球的运动状态应该是(

)

A.被吸到一侧的极板上不动B.处于中间位置不动C.一直在两极板间来回撞击D.沿绳子方向弹回答案解析解析关闭乒乓小球能够在电场的作用下运动起来,以小球向右摆动为例,当小球向右摆动与右板接触带上负电,然后根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,知小球向左运动,当运动到左板后小球上带的负电荷先与左极板正电荷中和后,再带上正电荷,然后再次根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引小球向右摆动,然后周而复始,故C正确。答案