高考物理 电场力的性质课件

电场力的性质一、电荷守恒定律：（一）元电荷：1.定义：电子所带电量的绝对值,称为元电荷.2.带电体带电的特点：任何带电体所带电荷量Q都是元电荷的整数倍.（二）三种起电方式：1.接触起电：两个完全相同的导体球接触.（1）带同种电荷q1、q2的两个导体球接触后分开：(2)带异种电荷q1、-q2的两个导体球接触后分开：2.摩擦起电：用毛皮摩擦橡胶棒橡胶棒带负电.用丝绸摩擦玻璃棒玻璃棒带正电.橡胶棒得到电子带负电，玻璃棒失去电子带正电.摩擦起电的实质：电子的得失.3.感应起电：（1）静电感应：+QAB导体内的电荷在外电场的作用下重新分布的现象.（2）静电感应的规律：施感电荷：感应电荷：+QAB近端：带上与施感电荷相反的电荷.远端：带上与施感电荷相同的电荷.施感电荷是静电感应的原因，感应电荷是静电感应的结果.（3）静电感应的结果：到达静电平衡.静电平衡导体内的自由电荷不再发生定向运动的状态.静电平衡的特点A.导体内任意一点的电场强度一定为零.B.净电荷只能分别在导体表面上.C.导体是一个等势体，其表面是一个等势面.D.导体外的电场线与导体的表面垂直.（4）静电感应的实质：导体内的自由电荷重新分布.（三）电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变．1．(电荷、电荷守恒定律)(多选)M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电且所带电荷量为1.6×10－10C，下列判断正确的有()A．摩擦前在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且所带电荷量为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：（一）点电荷：

代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响的理想化模型．1.定义：2.把实际带电体抽象为点电荷的条件：当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷．（二）库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．1.内容：2.公式：静电力常量.同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引.3.适用条件：真空中静止的点电荷.在空气中近似成立.（1）当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷．（2）对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离．（3）对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图1所示．同种电荷（甲）：异种电荷（乙）：4.不能根据公式错误地认为r→0时，库仑力F→∞，因为当r→0时，两个带电体已不能看作点电荷了．三个带电小球都静止在光滑水平面上，三个小球的带电量、电性必须满足的条件：（1）两同夹异；（2）两大夹一小；（3）近小远大.例1.使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－3Q和＋5Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1.现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2，则F1与F2之比为()A．2∶1 B．4∶1C．16∶1 D．60∶1D例2.如图2，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm.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，k＝B．a、b的电荷异号，k＝C．a、b的电荷同号，k＝D．a、b的电荷异号，k＝D例3(多选)如图3所示，把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10m的绝缘细线悬挂于OA和OB两点．用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触，棒移开后将悬点OB移到OA点固定．两球接触后分开，平衡时距离为0.12m．已测得每个小球质量是8.0×10－4kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度g＝10m/s2，静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，则()A．两球所带电荷量相等B．A球所受的静电力为1.0×10－2NC．B球所带的电荷量为4×10－8CD．A、B两球连线中点处的电场强度为0ACD2．(库仑力的叠加)如图4所示，在边长为l的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中a和b电荷量均为＋q，c和d电荷量均为－q.静电力常量为k，则a电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力大小是()D3．(库仑力作用下的平衡)如图5所示，在一绝缘斜面C上有一带正电的小物体A处于静止状态，现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从P点移至A正上方的Q点处，已知P、A在同一水平线上，且在此过程中物体A和C始终保持静止不动，A、B可视为质点．关于此过程，下列说法正确的是()A．地面对斜面C的摩擦力先增大后减小B．地面对斜面C的摩擦力逐渐减小C．物体A受到斜面的支持力一直减小D．物体A受到斜面的支持力一直增大B三、电场的力学性质——电场强度E：（一）电场：1.电场的产生：电荷在周围空间产生电场.2.电场的基本性质：电场对处于其中的电荷有电场力的作用.电场是一种以场的形式存在的一种物质.（二）电场强度E——电场的力学性质：1.试探电荷：（1）用来检验空间是否存在电场以及电场的性质.（2）把带电体用来作试探电荷的条件：3.公式：单位：N/C或V/m.放入电场中某点的试探电荷受到的静电力与它的电荷量之比．2.定义：A.带电体的电荷量必须足够小.B.带电体的体积必须足够小.5.电场强度E是电场本身的性质，与试探电荷无关；由场源电荷的分布情况和该点在电场中的位置共同决定.4.电场强度是矢量：方向与正电荷在该点受到的电场力的方向相同.6.点电荷的场强公式：真空中距场源电荷Q为r处的场强大小为:三个计算场强公式的比较：是电场强度的定义式，适用所有情况.只适用于真空中的点电荷产生的电场.只适用于匀强电场.d是沿场强方向的距离.（三）电场线：1.电场线的画法：从正电荷出发，指向负电荷.从正电荷出发，指向无限远.从无限远出发，指向负电荷.电场线在某点的切线方向与该点场强的方向相同.在同一幅图中电场线的疏密程度表示了电场强度的大小，在电场线越密集的地方，电场强度就越大；在电场线越稀疏的地方，电场强度就越小.在同一电场中，任意两条电场线都不能相交.在电场中并不存在电场线，电场线是为了形象地描述电场中各点场强的大小和方向引入的一种工具.2.几种特殊电场的电场线：（1）等量的异种电荷：在连线上：中点O的场强最小，越靠近点电荷的地方场强越大.关于中点O对称的A点、A/点强度的大小方向都相同.关于中点O对称的C点、C/点强度的大小、方向都相同.在连线的中垂线上：中点O的场强最大，离中点越远，场强就越小.关于中点O对称的B、B/点场强的大小相等，方向相同.在中垂线上的各点场强的方向相同，与中垂线垂直，与两个电荷连线平行.（2）等量的同种电荷的电场：在连线上：在中点O的场强最小为零，越靠近点电荷的地方场强就越大.关于中点O对称的A、A/两点，场强的大小相等方向相反.关于中点O对称的C、C/两点，场强的大小相等方向相反.在连线的中垂线上：沿中垂线从中点O指向无限远.中点O处的场强为零，无限远处场强也为零.

沿中垂线场强先增大后减小.存在一个转折点，在转折点处场强最大.关于中点对称的B、B/两点，场强大小相等、方向相反.（四）匀强电场：1.定义：2.产生：3.电场线：例4(多选)如图6甲所示，在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出)，O、A、B为轴上三点．放在A、B两点的试探电荷受到的电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示．以x轴的正方向为电场力的正方向，则()A．点电荷Q一定为正电荷B．点电荷Q在A、B之间C．A点的电场强度大小为2×103N/CD．同一电荷在A点受到的电场力比在B点的大BCD例5用电场线能直观、方便地比较电场中各点场强的强弱．如图7甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点：O是两点电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对于O点对称的两点，B、C和A、D也相对于O点对称．则下列说法不正确的是()A．B、C两点场强大小和方向都相同B．A、D两点场强大小相等，方向相反C．E、O、F三点比较，O点场强最强D．B、O、C三点比较，O点场强最弱B4.(两等量点电荷的电场)如图8所示，真空中固定两等量同种正点电荷，AOB为两电荷连线的中垂线，其中A、B两点关于O点对称．某带电粒子(重力忽略不计)在直线AB之间往返运动，下列判断一定正确的是()A．带电粒子可能带正电B．在O点，带电粒子的速度最大C．在O点，带电粒子的加速度最大D．在A点(或B点)，带电粒子速度为零，加速度最大B5．(电场线分布与运动图像)一个负电荷从电场中的A点由静止释放，仅在电场力作用下沿电场线由A点运动到B点，它运动的v－t图像如图9所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列选项中的()C（五）电场的叠加：1.电场强度的叠加：2“等效法”“对称法”和“填补法”：(1)等效法：在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景．例如：一个点电荷＋q与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个异种点电荷形成的电场，如图甲、乙所示．(2)对称法:利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化．例如：如图所示，均匀带电的球壳在O点产生的场强，等效为弧BC产生的场强，弧BC产生的场强方向，又等效为弧的中点M在O点产生的场强方向．(3)填补法：将有缺口的带电圆环或圆板补全为完整的圆环或圆板，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍．例6直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图13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()B例7.如图14所示，在点电荷－q的电场中，放着一块带有一定电荷量、电荷均匀分布的绝缘矩形薄板，MN为其对称轴，O点为几何中心．点电荷－q与a、O、b之间的距离分别为d、2d、3d，静电力常量为k，已知图中a点的电场强度为零，则带电薄板在图中b点产生的电场强度的大小和方向分别为()A6．(多个点电荷电场强度的叠加和计算)如图15所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a，静电力常量为k，则正方形两条对角线交点处的电场强度()C7.(等效法的应用)一无限大接地导体板MN前面放有一点电荷＋Q，它们在周围产生的电场可看作是在没有导体板MN存在的情况下，由点电荷＋Q与其像电荷－Q共同激发产生的．像电荷－Q的位置就是把导体板当作平面镜时，电荷＋Q在此镜中的像点位置．如图16所示，已知＋Q所在位置P点到金属板MN的距离为L，a为OP的中点，abcd是边长为L的正方形，其中ab边平行于MN.静电力常量为k，则()A．