届高三物理一轮复习课件：《电场力的性质》

第1课时电场力的性质考点自清一、元电荷及电荷守恒定律1.元电荷:科学家发现最小的电荷量,质子、正负电子电荷量与它相同,用e表示,e=

.2.电荷守恒定律

(1)起电方式:

、

、感应起电.第六章静电场1.60×10-19C摩擦起电接触起电(2)带电实质:物体带电的实质是

.(3)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体

,或者从物体的一部分

;在转移的过程中,电荷的总量

.得失电子转移到另一个物体转移到另一部分保持不变特别提醒当完全相同的带电金属球相接触时,同种电荷电量平均分配,异种电荷先中和后平分.二、点电荷及库仑定律1.点电荷:有一定的电荷量,忽略

的一种理想化模型.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,叫静电力常量.(3)适用条件:

中的

.形状和大小真空电荷量的乘积距离的平方它们的连线上9.0×109真空点电荷三、电场、电场强度和电场线1.电场

(1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间

的一种特殊物质.(2)基本性质:对放入其中的电荷有

.2.电场强度

(1)定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的

的比值.(2)定义式:

.(3)单位:

或

.相互作用力的作用电荷量qN/CV/m

(4)矢量性:规定

在电场中某点

的方向为该点电场强度的方向.3.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)电场线在电场中不相交.(3)在同一电场里,电场线

的地方场强越大.(4)

的电场线是均匀分布的平行直线.(5)电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场

.正电荷所受电场力正电荷负电荷越密匀强电场假想的线4.几种典型电场的电场线(如图1所示)特别提醒电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷以及所放电荷的大小和电性无关,由电场本身决定.图115.如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷.已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)A.k B.k C.k D.k18.如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a，b和c分别位于边长为的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为BA.B.C.D.热点一应用库仑定律需要注意的几个问题热点聚焦1.库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷.点电荷是一种理想化模型,当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时,可以视其为点电荷而适用库仑定律,否则不能适用.

交流与思考:在理解库仑定律时,有人根据公式,设想当r→0时得出F→∞的结论,请分析这个结论是否正确.

提示:从数学角度分析是正确的,但从物理角度分析,这一结论是错误的.错误的原因是:当r→0时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件,何况实际电荷都有一定大小,根本不会出现r=0的情况.也就是说r→0时,已不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力了.2.库仑定律的应用方法库仑定律严格地说只适用于真空中,在要求不很精确的情况下,空气可近似当作真空来处理.注意库仑力是矢量,计算库仑力可以直接运用公式,将电荷量的绝对值代入公式,根据同种电荷相斥,异种电荷相吸来判断作用力F是引力还是斥力;也可将电荷量带正、负号一起运算,根据结果的正负,来判断作用力是引力还是斥力.3.三个点电荷的平衡问题要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态,每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反,也可以说另外两个点电荷在该电荷处的合场强应为零.由库仑力的方向及二力平衡可知,三个点电荷必须在同一直线上,且同种电荷不能相邻,中间的异种电荷的电荷量应最小,且靠近两侧电荷量较小的那一个,即“三点共线,两同夹异,两大夹小,近小远大”.交流与思考:当三个电荷中有两个电荷已经固定,要使第三个自由电荷平衡,需要哪些条件?对自由电荷的电性和电荷量有无要求?

当三个电荷中有两个电荷已经固定,要使第三个自由电荷平衡,只要找到两个固定电荷的合场强为零的点即可,对自由电荷的电性和电荷量都无要求.提示:热点二电场强度的计算方法1.一般方法中学阶段求场强一般有下列三种方法:(1)是电场强度的定义式,适用于任何电场,电场中某点的场强是确定值,其大小和方向与试探电荷无关,试探电荷q充当“测量工具的作用”.(2)是真空中点电荷所形成电场的计算式,E由场源电荷Q和某点到场源电荷的距离r决定.(3)是场强与电势差的关系式,只适用于匀强电场,

注意式中的d为两点间的距离在场强方向的投影.

场强是矢量,所以场强的合成遵守矢量合成的平行四边形定则.2.特殊方法

(1)补偿法:求解电场强度,常用的方法是根据问题给出的条件建立起物理模型.如果这个模型是一个完整的标准模型,则容易解决.但有时由题给条件建立的模型不是一个完整的标准模型,比如说是模型A,这时需要给原来的问题补充一些条件,由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B,

并且模型A与模型B恰好组成一个完整的标准模型.这样求解模型A的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值问题.(2)极值法:物理学中的极值问题可分为物理型和数学型两类.物理型主要依据物理概念、定理、定律求解.数学型则是根据物理规律列出方程后,依据数学中求极值的知识求解.(3)微元法:微元法就是将研究对象分割成许多微小的单位,或从研究对象上选取某一“微元”加以分析,从而可以化曲为直,使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量.(4)等效替代法:等效替代法是指在效果一致的前提下,从A事实出发,用另外的B事实来代替,必要时再由B到C……直至实现所给问题的条件,从而建立与之相对应的联系,得以用有关规律解之.如以模型替代实物,以合力(合运动)替代两个分力(分运动).(5)对称法:对称法是利用带电体(如球体、薄板等)产生的电场具有对称性的特点来求电场强度的方法.热点三对电场线的进一步认识1.电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系根据电场线的定义,一般情况下,带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合,只有同时满足以下三个条件时,

两者才会重合:(1)电场线为直线;(2)电荷初速度为零,或速度方向与电场线平行;(3)电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行.2.等量忍同种占电荷骡和等蹦量异转种电予荷的爆电场期(1棋)等量尼同种裹电荷错的电殊场如庄图2甲所穿示图2①两龟点电然荷连蠢线中录点O处的视场强脂为零,此处泳无电币场线.②两点慈电荷王连线测中点O附近暂电场因线非杨常稀直疏,但场鸣强不签为零.替③从两允点电献荷连坏线中颤点O沿中某垂面(线)到无动限远,电场棒线先嫁变密且后变插疏,即场候强先瞧变大惠后变迫小.④两点返电荷冠连线日中垂猛线上鲁各点缸的场年强方爬向和倒中垂倡线平河行.通⑤关于O点对构称的膨两点A与A′、B与B′的场彼强等律大、君反向.(2寇)等量氧异种董电荷报的电竖场如典图2乙所副示.①两点番电荷瓜连线羡上各写点的妖场强好方向醋从正牛电荷盗指向乏负电爽荷,沿电杨场线存方向盟场强锯先变宣小再梳变大.②两点副电荷造连线他的中缘瑞垂面(线)上,电场各线的界方向松均相予同,即场远强方谨向相幅同,且与迷中垂狸面(线)垂直.③关于O点对拒称的倡两点A与A′、B与B′的场侄强等翅大同贪向.题型1库仑出定律伪的应脆用【例1】如图3所示,悬挂纳在O点的采一根伴不可晚伸长酬的绝浇缘细牺线下著端有委一个印带电动量不凝变的贩小球A.在两冲次实岗验中,均缓骄慢移财动另挂一带甲同种赛电荷令的小上球B,当B到达波悬点O的正合下方犬并与A在同治一水朋平线吐上,A处于棒受力晌平衡呈时,悬线宿偏离排竖直驴方向畜的角顺度为θ.若两礼次实厦验中B的电金荷量吧分别亿为q1和q2,θ分别效为30°和45°,则q2/q1为多蠢少?题型碗探究图3思路预点拨A受力占平衡,可以A为研贷究对凳象,受力刚分析,然后要利用蕉合力流为零鸽求解.解析A受重冠力、自库仑碎力和夺绳子帝拉力内的作己用,如下业图所盐示.由图你可得F=Gta腊nθ①由库究仑定制律得贵②冶由图r=lsi杯nθ③由以惭上三借式可指解得,因qA不变,则.答案方法最提炼解决雪带电废体在摄电场轰中处樱于平园衡状次态问饮题的浅方法秀与解催决力冒学中热平衡饲问题唱的方讽法是涝一样猴的,都是怀依据隆共点剃力平烤衡条猪件求溜解,所不席同的眨只是倒在受晋力分斑析列恶方程规时,一定惨要注麦意考城虑电棚场力.变式凶练习1光滑料绝缘全的水窄平面福上固粱定着到三个袄带电婶小球A、B、C,它们蚁的质放量均编为m,间距摸均为r,A、B带等劳量正矮电荷q.现对C球施丢一水分平力F的同执时,将三柳个小惯球都办放开,如图4所示,欲使伍得三语个小绍球在躁运动互过程捉中保艺持间复距r不变,求:(1嘴)C球的伏电性压和电剂荷量.(2屿)力F及小煌球的涌加速建度a.图4解析设取A、B、C系统端为研或究对煌象,由牛阁顿第耗二定之律有:F=3ma.以A为研嚷究对胖象,画出叨其受愚力图央如右革图所的示,A球受健到B球的岗库仑孔斥力F1和C球的糟库仑膏力F2后,要产腊生水允平向书右的岔加速宰度,故F2必为降引力,所以C球带背负电笛荷.又由撞库仑统定律罗得答案(1率)负电2q(3咐)题型2有关贯电场睬线的检问题【例2】如图5所示,点电相荷的青静电跪场中割电场像线用勤实线拳表示,但其级方向叠未标仓明,虚线旁是某瘦一带尖电粒押子通甲过该茶电场选区域筹时的运偶动轨旷迹.a、b是轨周迹上调的两彻点.若带宾电粒拜子在侄运动所中只受到绘电场碧力的情作用,根据庭此图斧可作技出正绝确判骑断的仙是(验)奶A.带电插粒子坛所带炮电荷哀的性贺质B.a、b两点详电场膏强度殿方向C.带电挤粒子a、b两点瓶处的瓶受力失方向D.带电鸣粒子岭在a、b两点谨的速叙度何处较栽大图5解析因不陡知电工场线墨的方哑向,故无渴法确撒定粒铁子的痒电性赞和场环强的苏方向,所以死选项A、B错;粒子符从a→b,电场菜力做坑负功,动能兽减少,故在b处速榴度较苗小.答案CD规律扣总结解答时这类秤问题,首先勾要根困据带斜电粒围子的退弯曲近方向,判断各出受索力情京况;第二系步,把电动场线倡方向斜、受邻力方灶向与辈电性平相联成系;第三寻步,把电摸场线驼疏密择和受嫁力大慨小、起加速肆度大牵小相街联系.有时谜还要枯与等村势面佣联系映在一美起.变式喝练习2一负销电荷叮从电读场中A点由袄静止释暮放,只受贪电场喜力作萄用,沿电弹场线顷运动到B点,它运剧动的飞速度—时间达图象暖如图6所示.则A、B两点寇所在吃区域窑的电泼场线分溉布情泛况可感能是绢下图势中的(宾)图6解析由速扣度—时间胜图象吩可知,电荷搁的速从度越休来越核大,且加捆速度疯也是立越来阶越大,故电聚荷在暗运动住过程畜中,应受登到逐热渐增脉大的塘吸引胃力作该用,所以客电场况线的葛方向干应由B指向A.由于册加速止度越村来越目大,所以洪电场脾力越怜来越练大,即B点的漏电场旱强度扑应大芽于A点的穷电场址强度,即B点处级电场屋线应器比A点处细密集.所以的正确真答案妻为C.答案C题型3电场估强度驴的叠祝加与卡计算【例3】如图7所示,分别抹在A、B两点点放置殿点电荷Q1=+搜2×非10-1每4C和Q2=-酱2×艇10-1筋4C.在AB的垂岸直平第分线欣上有绪一点C,且AB=AC=BC=6掠×1谁0-2m.试求:(1卡)C点的跌场强.(2孤)如果送将一但个电猛子放雾置在C点,它所垂受的鸭库仑鹅力的趴大小和方缎向如混何?解析(1物)本题枕所研尘究的毕电场熄是点失电荷Q1和Q2所形止成的电场哪的合摄电场.因此C点的期场强傻是由Q1在C处的酿场强E1C和Q2在C处的蓄场强E2C的合旦场强.根据图7根据渡平行间四边战形定程则作骑出E1C和E2C的合伸成图.△CE1CEC是等凡边三循角形,故EC=E1C=0.朴05N/妻C,方向裕与AB平行宏指向累右.(2贴)电子族在C点所里受的江力F=qEC=1.际6×询10-1让9×0扬.0族5N=腾0.茅8×10-2踏0N.因为歌电子词带负乎电,所以吐方向程与EC方向餐相反.答案(1亦)0您.0丧5勒N/狸C,方向六平行叹于AB指向瞒右(2焰)0适.8吐×1现0-2那0N方向宋与AB平行莲指向只左方法征提炼1.解决这此类萄问题,需要腐巧妙骡地运功用对栽称性付特点,将相枣互对掏称的殊两个木点电刊荷的碗场强胶进行灿叠加.2.不在听同一虏直线仍上电逃场的坑叠加束要根库据电考荷的年正、吊负,先判设断场坑强的减方向,然后正利用脚矢量谢合成维法则,结合醉对称蔬性分狮析叠歌加结推果.变式奥练习3正电踏荷Q位于稠图8岔中的搜坐标榨原点钥,另趁一负电荷薯-2Q放在草何处仿才能酷使P点的脖场强会为零戴?(字)A.位于x轴上馅,x>1迷B.位于x轴上塞,x<0扁C.位于x轴上丽,0赛<x<1信D.位于y轴上戏,y<0解析由点窝电荷匪的场偏强叠办加原者理可摔知在P点EQ=E2Q,方向强相反类。图8B题型4电场摘强度虏力学因知识冲的综瓶合问腐题【例4】如图9所示,匀强俭电场近方向絮与水鹅平线内间夹灯角θ=3踩0°,斜向团右上第方,电场两强度嚼为E,质量应为m的小攀球带姻负电,以初时速度v0开始捞运动,初速吉度方对向与禁电场测方向状一致.图9解析(1摄)如右资图所榆示,欲使器小球眯做匀速直幅线运伴动,必使痒其合结外力印为0,所以(1变)若小书球的岗带电稿荷量斧为,为使连小球昼能做封匀速驴直线臂运动,应对阅小球渐施加恢的恒乘力F1的大新小和座方向在各如奏何?(2毫)若小出球的楼带电句荷量锐为,为使汇小球休能做棋直线盾运动,应对等小球姐施加仆的最秆小恒魂力F2的大丙小和籍方向非各如孔何?(2违)为使建小球伸能做阅直线采运动,则小傍球受的勉合力晨必和姥运动谊方向筹在一懒条直滋线上,故要爆求力F2和mg的合悠力和蚁电场力在宪一条花直线许上.当F2取最监小值判时，F2垂直瓶于F④方向燃如右别图所创示,与水昌平线择夹角60°斜向找左上.⑥答案（1）苗方挠向与绝水平富线夹角60°斜向俘右上滩方（2）鹅方丽向与我水平败线夹帝角60°斜向萍左上方浊【评分赶标准】本题珍共12分.①假②③丝式④⑤籍⑥式各2分.【名师绒导析】解决诵电场址强度汉与力站学知卖识的邮综合命问题扮的一独般思技路(1则)明确违研究恰对象.(多为凝一个待带电较体,也可著取几早个带纽奉电体短组成卷的系看统)(2介)分析塌研究嫁对象曾所受刘的全晃部外庭力,包括漏电场骡力.(3域)由平技衡条饥件或睁牛顿文第二途定律码列方条程求郑解即凝可,对于惑涉及披能量愿问题,一般属用动民能定纤理或毁能量座守恒床列方悦程求投解.自我财批阅(1辆7分)如图10所示,电荷部量均偿为+q、质量分专别为m和3m的两续小球A和B,中间锻连接质懂量不晋计的桶细绳,在竖撑直方零向的县匀强电场桶中以臣速度v0匀速亿上升.若不催计两满带电小灾球间纤的库今仑力要作用,某时耀刻细栏绳断开,求:(1局)电场徐强度酷及细搁绳断征开后A、B两球要的加希速度.(2村)当B球速负度为岸零时,A球速常度的练大小.图10解析(1沈)由于唤两小旗球是纸匀速她上升笋的,由平熟衡条倦件有慕2qE=4mg(2分)解得找电场靠强度(1分)绳断排开后,对A球由崭牛顿怎第二喘定律话有qE-mg=maA(2分)解得aA=g,方向罗向上.势(脏2分)对B球有3mg-qE=3maB(2分)解得aB=g,方向陆向下.愿(贩2分)(2隙)设B球速熔度为灯零时,所经仓历的糊时间棉为t则v0-aBt=0愿(境2分)gt=3v0(1分)此时vA=v0+gt(2分)解得vA=4v0(1分)答案素能透提升1.如图11所示,三个纵完全妈相同草的绝沸缘金疫属小鲜球a、b、c位于御等边三抛角形怠的三畜个顶泰点上,c球在xO周y坐标篇系原善点O上,已知a和c带正渴电,b带负榴电,a所带逃电荷排量比b所带挎电荷和量少.关于c受到a和b的静冰电力闭的合略力方山向,下列弓判断马正确间的是(味)A.从原厘点指株向第Ⅰ象限B.从原扔点指菌向第Ⅱ象限C.从原沙点指缸向第Ⅲ象限D.从原戏点指雷向第Ⅳ象限图11解析设a、b、c三个寨小球孩的带君电量耐分别莫为qa、qb、qc,三角狮形的距边长故为r.根据肚库仑氧定律妥可得a与c、b与c之间烂的静翻电力物分别社为Fac=kqaqc/r2,方向抖沿ac连线寄由a指向cFbc=kqbqc/r2,方向贫沿bc连线居由c指向b由于qa<qb,所以Fac<Fbc,根据赌力的稍平行层四边抓形定沉则易锤得Fac与Fbc的合湾力的捎方向忌从原潮点指脆向第Ⅳ象限,光D正确.答案D2.如图12所示,把一而个带附电小视球A固定饮在光扬滑的写水平杨绝缘且桌面政上,在桌欢面的峡另一秀处放建置带竿电小间球B.现给B一个行沿垂希直AB方向昌的速闪度v,小球B将(催)A.若A、B为异蕉种电凯性的顽电荷,B球一澡定做命圆周源运动枪B.若A、B为异率种电金性的始电荷,B球可敬能做惧加速纱度、烫速度惠均变小的睬曲线绒运动鬼C.若A、B为同蔽种电朵性的居电荷,B球一隙定做沾远离A球的打变加踩速曲线呆运动坊D.若A、B为同迟种电台性的敌电荷,B球的庭动能耐一定侦会减传小图12解析若两户个小虽球所角带电桑荷为从异种亩电荷,则B受到A的库踢仑力,方向箭指向A.因v方向羽垂直AB,当B受到A的库透仑力选恰好耻等于堤向心力,即时,B球做梳匀速惊圆周砍运动,当v>v0时,B球将址做库困仑力盏、加弄速度秋、速色度都籍变小单的离旺心运锅动.当v<v0时,B球将丝式做库气仑力遥、加鹊速度妙、速帮度都娃逐渐白增大狐的向苹心运党动.若两洽个小础球所的带电去荷为掌同种茫电荷,B受A的库猴仑斥到力而灯做远荡离A的变每加速绵曲线御运动(因为A、B距离献增大,故斥遥力变夏小,加速巩度变峡小,速度霉增加).答案BC3.如图13所示,匀强谋电场叼方向担与倾瞧斜的共天花板垂宣直,一带茫正电元的物你体在斧天花政板上牧处于静止窜状态,则下们列判虑断正笛确的筑是(请)A.天花冻板与震物体锦间的爬弹力蒸一定锻不为叹零B.天花织板对所物体俊的摩叼擦力越可能延为零甘C.物体株受到崭天花为板的村摩擦膜力随偶电场纳强度E的增秤大而态增大耕D.逐渐戏增大面电场诱强度E的过景程中,物体售将向唇上运移动解析受力呈分析倾如右特图所舒示,若只棚受G和qE,则物腰体不僵能静元止,则一漠定受Ff,有Ff必定奸有FN,A对,B错;由于Ff和重倾力沿辩天花趟板向守下的嫁分力相等,且Ff是静报摩擦鸽力,无论E如何洪增大,Ff都不变,物体证始终距保持董静止,C、D错,选A.图13A4.如图14所示,点电脾荷+4Q与+Q分别从固定文在A、B两点,C、D两点将AB连线爱三等馒分.现使览一个缎带负迈电的岸粒子畅从C点开球始以良某一初芦速度丹向右煤运动,不计释粒子陪的重惠力,则该悔粒子掘在CD之间孟运动的静速度亡大小v与时接间t的关匹系图对象可开能是(诵)图14解析由点谅电荷杀的电雁场的阔叠加咽可得D点的电结场强相度为逐零,在AD间电马场强章度方神向由A指向D,在BD间电扫场强获度由B指向D.带负舌电的史粒子翁从C点开陷始以续某一值初速钥度向总右运培动,由于州初速吸度和全带电忧量未蜂知,带电衫粒子举在CD间的壶运动省可能顶有两来种情销况,一是却一直羞做减抢速运拍动,由于家在CD间各凝点的骆电场施强度恨不同,粒子衫的加兵速度拜不同,A错误,B正确;另一彻种情污况是还在没滑有到睛达D点时,速度碎已经酸减为顽零,然后类反向外加速套运动,C正确;若到构达D点速仇度恰拜好减术为零,则带两电粒倚子将肤静止,D错误.答案BC5.ab是长桂为L的均刚匀带求电细抛杆,P1、P2是位载于ab所在极直线产上的两点,位置修如图15所示.ab上电宿荷产封生的眨静电充场在P1处的穷场强大咽小为E1,在P2处的戚场强缎大小答为E2.则以攻下说序法中恐正确俱的是(母)图15A.两处卸的电墨场方驱向相亭同,E1>E2B.两处箩的电艇场方猾向相股反,E1>E2C.两处健的电贫场方圆向相宪同,E1<E2D.两处刃的电饭场方帆向相证反,E1<E2解析由对司称性绩可