2022届高考物理一轮复习-第1课时-库仑定律-电场强度-电场线课件-人教大纲版2

考纲要求三年考情热点考向考点要求2007年2008年2009年两种电荷、电荷守恒Ⅰ四川理综(T24·计算)江苏物理(T16·计算)重庆理综(T16·选择)海南物理(T7·选择)广东物理(T12·选择)北京理综(T22·计算)全国卷Ⅰ(T20·选择)上海物理(T14·选择)山东理综(T21·选择)广东理科基础(T1·选择)上海物理(T14·选择)全国卷Ⅰ(T18·选择)北京卷(T16·T20·选择)浙江卷(T16·选择)海南卷(T10·选择)山东卷(T20·选择)广东卷(T6·选择)上海卷(T3·选择)高考对库仑定律、电场强度、电场线的考查通常以选择题的形式出现，是高考的热点，预计在2011年仍是命题热点之一.真空中的库仑定律、电荷量Ⅱ第九章电场第1课时库仑定律电场强度电场线第一页，编辑于星期一：十三点五十七分。第一页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．元电荷：科学发现最小的电荷量就是

所带的电荷量．质子、正电子电荷量与它相同，用e表示，e＝

，所有带电体的电荷量都是元电荷的

．2．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创造，也不能消失，它只能从一个物体

到另一物体或从物体的这一部分

到另一部分，系统的电荷总量

．1.60×10－19C整数倍转移转移不变电子第二页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二页，编辑于星期四：二十点三十一分。(2)物体带电的实质：

．(3)物体带电的方式有：

、

、

．(4)当完全相同的带电金属球相接触时电荷的分配规律：同种电荷总量

，异种电荷先

后

．得失电子摩擦起电感应起电接触带电平均分配中和平分第三页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．电荷量的实质：物体得到或失去电子便带上了电荷，得到电子带负电，失去电子带正电．讨论物体带何种电荷，是指净电荷是正是负，也就是说物体具有的总电荷是哪种电荷多于哪种，净电荷的多少叫做电荷量．2．点电荷是无大小、无形状且有电荷量的一个理想化模型．在实际问题中，只有当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用的影响可以忽略不计时，带电体才可以视为点电荷．第四页，编辑于星期一：十三点五十七分。第四页，编辑于星期四：二十点三十一分。3．一个带电体能否被视为点电荷完全取决于自身的几何形状大小与带电体之间的距离的比较，与带电体的大小无关．即带电体很小，不一定可视为点电荷；带电体很大，也不一定不能视为点电荷．4．元电荷：电荷量e＝1.60×10－19C称为元电荷．所有带电体的电荷量都等于电荷量e或等于电荷量e的整数倍．即在物体带电现象中元电荷是最小电荷量．第五页，编辑于星期一：十三点五十七分。第五页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.6×10－10C，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个电子第六页，编辑于星期一：十三点五十七分。第六页，编辑于星期四：二十点三十一分。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)，所以选项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，选项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电荷的代数和为0，摩擦后电荷量仍应为0，选项C正确．电子带电荷量为1.6×10－19C，摩擦后M带正电荷1.6×10－10C，由于M带电荷量应是电子电荷量的整数倍．所以M失去109个电子，选项D错误．答案：BC第七页，编辑于星期一：十三点五十七分。第七页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．点电荷

当带电体间的距离比它们自身的大小大的多以至于带电体的

、

及

对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体，就可以看作带电的点，叫做点电荷．类似于力学中的

．也是一种理想化的模型．形状大小电荷分布质点第八页，编辑于星期一：十三点五十七分。第八页，编辑于星期四：二十点三十一分。2．库仑定律(1)内容：在

中两个点电荷的相互作用力跟它们的

成正比，跟它们间的

成反比．作用力的方向在

上．(2)表达式：F＝k

，式中k＝

，叫

．(3)适用条件：

中的点电荷．电荷量的乘积距离的平方它们的连线9.0×109N·m2/C2静电力常量真空真空第九页，编辑于星期一：十三点五十七分。第九页，编辑于星期四：二十点三十一分。对库仑力和库仑定律的理解？1．库仑力的正负不表示力的大小，而表示库仑力的性质．当两带电体所带电荷同号时，F＞0，库仑力为斥力；当两带电体所带电荷异号时，F＜0，库仑力为引力．因此，用库仑定律进行计算时，不必将符号代入，只需判断力的性质即可．2．两个带电体之间的库仑力是一对作用力和反作用力．库仑定律的公式

F=k只适用于真空中的点电荷(在空气中近似成立). r→0时，不能认为力F无穷大，因为此时公式已不再成立．第十页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十页，编辑于星期四：二十点三十一分。2．如图9－1－1所示，两个完全相同的绝缘金属壳a、b的半径为R，质量为m，两球心之间的距离为l＝3R.若使它们带上等量的异种电荷，电荷量为q，那么两球之间的万有引力F引，库仑力F库分别为()图9－1－1第十一页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，而均匀的球体可将其质量集中在球心考虑；库仑定律适用于点电荷，两球壳带等量异种电荷，但由于电荷间的相互作用力使其电荷集中在两球壳的内侧，它们之间距离小于l，故此时的库仑力大于电荷集中在球心时的库仑力．答案：D第十二页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．电场：电荷周围存在的一种物质，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(1)定义：放入电场中某点的电荷受的电场力F与它的

的比值．(2)公式：E＝.力的作用静电场电荷量q第十三页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。根据表达式E＝，能说场强E与q成反比，与F成正比吗？为什么？提示：不能．因电场的场强大小决定于电场本身，而与检验电荷的受力和所带电荷量无关．E＝F/q为场强的定义式，非决定式．(3)单位：

或

.(4)矢量性：规定

在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向．3．点电荷场强的计算式(1)设在场源点电荷Q形成的电场中，有一点P与Q相距r，则P点的场强E＝

.(2)适用条件：真空中的

形成的电场．N/CV/m正电荷点电荷思考：第十四页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十四页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．电场强度有哪些性质？(1)矢量性：电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量．规定正电荷受力方向为该点场强的方向．(2)唯一性：电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置．(3)叠加性：如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和．第十五页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十五页，编辑于星期四：二十点三十一分。2．场强三个表达式的比较定义式决定式关系式表达式适用范围任何电场真空中的点电荷匀强电场说明E的大小及方向与检验电荷的电荷量及存在与否无关.Q：场源电荷的电荷量．r：研究点到场源电荷的距离，用于均匀带电球体(或球壳)时，r是球心到研究点的距离，Q是整个球体的带电荷量.U：电场中两点的电势差．d：两点沿电场方向的距离.第十六页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十六页，编辑于星期四：二十点三十一分。3．下列关于电场强度的两个表达式E＝和E＝k的叙述，正确的是()A．E＝是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量B．E＝是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场C．E＝k是真空中点电荷场强的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量， 它不适用于匀强电场D．从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式F＝k，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

处的场强大小第十七页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十七页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：E＝是场强的定义式，由其物理意义可判定选项A错误，选项B正确．E＝k只适用于真空中点电荷的电场，不适用于其他电场，选项C正确．点电荷场强计算式E＝k是通过库仑定律F＝k和场强定义式E＝推导出来的，且库仑力是电荷间通过场相互作用的，所以选项D正确．答案：BCD第十八页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十八页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．电场线及特点电场线电场线是画在电场中的一条条

，曲线上每点的

表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了

而假想的线．电场线的特点①电场线从

或

出发终止于

或

．②电场线在电场中不

．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.有方向的曲线切线方向描述电场正电荷无限远处负电荷负电荷相交越密匀强电场第十九页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十九页，编辑于星期四：二十点三十一分。2.几种典型电场的电场线(如图9－1－2所示)图9－1－2第二十页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十页，编辑于星期四：二十点三十一分。等量同种和异种点电荷的电场两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较比较项目等量同种点电荷等量异种点电荷电场线图示交点O处的场强为零最大由O沿中垂线向外场强的变化向外先增大后减小向外逐渐减小关于O点对称的两点A与A′，B与B′场强的关系等大、反向等大、同向第二十一页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。4．(2009·上海，3)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关系的是图()第二十二页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：根据两等量异种点电荷周围的电场线可直观地看出，连线的中点场强最小，但不为零，关于中点对称的两点场强大小相等，方向相同，所以两点电荷的连线上的场强先减小后增大，A正确．答案：A第二十三页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。【例1】(2009·浙江，16)如图9－1－3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()

图9－1－3第二十四页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十四页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：对最右边的小球受力分析可知，小球受到另外两个带电小球对它向右的库仑力，大小分别为F1＝和F2＝，由力的平衡可知弹簧弹力的大小F＝F1＋F2＝；故弹簧的伸长量为Δl＝，所以选C.答案：C第二十五页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十五页，编辑于星期四：二十点三十一分。分析带电体力学问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化．分析方法是：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”，一般是先整体后隔离．2．对研究对象进行受力分析．3．列平衡方程(F合＝0或Fx＝0，Fy＝0)第二十六页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十六页，编辑于星期四：二十点三十一分。1－1(2009·合肥模拟)在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如 图9－1－4所示．现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为() A. B. C．3 D.图9－1－4第二十七页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十七页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：由库仑定律和力的平衡知识可得：，解得：，故D正确．答案：D第二十八页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十八页，编辑于星期四：二十点三十一分。【例2】(2009·海南单科，10)如图9－1－5，两等量异号的点电荷相距为2a.M与两点电荷共线，N位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到M和N的距离都为L，且L≫a.略去(a/L)n(n≥2)项的贡献，则两点电荷的合电场在M和N点的强度()图9－1－5第二十九页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十九页，编辑于星期四：二十点三十一分。A．大小之比为2，方向相反B．大小之比为1，方向相反C．大小均与a成正比，方向相反D．大小均与L的平方成反比，方向相互垂直第三十页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：两电荷在M点的合电场为

，由于L≫a，所以EM＝，所以EM∝a，方向水平向右，两电荷在N点的合电场为

，由于L≫a，所以EN＝，所以EN∝a，方向水平向左，且EM＝2EN，故选项A、C正确，B、D错误．答案：AC电场的叠加要根据电荷的正、负，先判断场强的方向，然后利用矢量合成法则，结合对称性分析叠加结果．第三十一页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。2－1AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电荷量分别为＋q和－q 的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图9－1－6所示．要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷Q()图9－1－6第三十二页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。A．应放在A点，Q＝2q B．应放在B点，Q＝－2qC．应放在C点，Q＝－q D．应放在D点，Q＝－q解析：由平行四边形定则得出＋q和－q在O点产生的合场强水平向右，大小等于其中一个点电荷在O点产生的场强的大小．要使圆心处的电场强度为零，则应在C点放一个电荷量Q＝－q的点电荷，故C选项正确．答案：C第三十三页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。【例3】如图9－1－7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，运动轨迹如图9－1－7中虚线所示，则()图9－1－7第三十四页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十四页，编辑于星期四：二十点三十一分。A．a一定带正电，b一定带负电B．a的速度减小，b的速度将增加C．a的加速度将减小，b的加速度将增加D．两个粒子的动能，一个增加一个减小解析：设电场线为正点电荷的电场线，则由轨迹可判定a带正电，b带正电．若电场线为负点电荷的电场线，则a为负电荷，b为负电荷，A错．由粒子的偏转轨迹可知电场力对a、b均做正功，动能增加，B、D错，但由电场线的疏密可判定，a受电场力逐渐减小，加速度减小，b正好相反，选C.答案：C第三十五页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十五页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．粒子所受合力的方向指向轨迹的凹侧，由此判断电场的方向或电性．2．由电场线的疏密情况判断带电粒子的加速度情况．3．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，动能增大，电势能减小．第三十六页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十六页，编辑于星期四：二十点三十一分。3－1一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度一时间图象如图9－1－8所示．则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的()图9－1－8第三十七页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十七页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：由速度一时间图象可知，电荷的速度越来越大，且加速度也是越来越大，故电荷在运动过程中，应受到逐渐增大的电场力作用，所以电场线的方向应由B指向A.由于加速度越来越大，所以电场力越来越大，即B点的电场强度应大于A点的电场强度，即B点处电场线应比A点处密集，所以正确答案为C.学生由于对v－t图象的斜率即加速度值理解不够，不能正确得出电荷加速度变大的结论，而得不到正确的结果．答案：C

第三十八页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十八页，编辑于星期四：二十点三十一分。如图9－1－9所示，真空中