高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6章 靜電場 基礎(chǔ)課時(shí)16 電場的力的性質(zhì)課件.ppt

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[高考導(dǎo)航],基礎(chǔ)課時(shí)16 電場的力的性質(zhì),[知識梳理],知識點(diǎn)一、電荷及電荷守恒定律 1.元電荷、點(diǎn)電荷 (1)元電荷：e＝1.6×10－19 C，所有帶電體的電荷量都是元電荷的________，其中質(zhì)子、正電子的電荷量與元電荷相同。 (2)點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體本身的大小和形狀對研究的問題影響很小時(shí)，可以將帶電體視為點(diǎn)電荷。 2.靜電場 (1)定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間_________的一種特殊物質(zhì)。 (2)基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有___的作用。,整數(shù)倍,相互作用,力,3.電荷守恒定律 (1)內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個(gè)物體_____到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分_____到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持_____。 (2)起電方式：_________、_________、感應(yīng)起電。 (3)帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是_________。 知識點(diǎn)二、庫侖定律 1.內(nèi)容：_____中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的_____________成正比，與它們的_____________成反比。作用力的方向在它們的連線上。,轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移,不變,摩擦起電,接觸起電,得失電子,真空,電荷量的乘積,距離的二次方,2.表達(dá)式：F＝_____，式中k＝_______ N·m2/C2，叫靜電力常量。,9.0×109,3.適用條件：_____中的_______。 知識點(diǎn)三、電場強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場強(qiáng) 1.定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷受到的電場力F與它的電荷量q的______。,真空,點(diǎn)電荷,比值,2.定義式：E＝___。單位：N/C或V/m 3.點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度：真空中點(diǎn)電荷形成的電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度：E＝_____。 4.方向：規(guī)定_______在電場中某點(diǎn)所受_______的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場強(qiáng)度方向。,正電荷,電場力,5.電場強(qiáng)度的疊加：電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的_____和，遵從____________定則。 知識點(diǎn)四、電場線 1.定義：為了形象地描述電場中各點(diǎn)電場強(qiáng)度的_____及_____，在電場中畫出一些曲線，曲線上每一點(diǎn)的_________都跟該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向一致，曲線的_____表示電場的強(qiáng)弱。,矢量,平行四邊形,強(qiáng)弱,方向,切線方向,疏密,正電荷,相交,場強(qiáng),場強(qiáng)方向,降低,垂直,[思考] (1)兩個(gè)完全相同的帶電金屬球接觸時(shí)，電荷量如何分配？ (2)已知一條電場線如圖，能否比較任意兩點(diǎn)場強(qiáng)的大小及電勢高低？,[診斷自測],解析 電場中某點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向由電場本身決定，與試探電荷的受力情況及電荷性質(zhì)無關(guān)，故A、D錯(cuò)誤，C正確；電場強(qiáng)度的方向與正電荷所受電場力方向相同，與負(fù)電荷所受電場力方向相反，但場強(qiáng)方向與試探電荷的正負(fù)無關(guān)，B錯(cuò)誤。 答案 C,2.(2015·浙江理綜，16)如圖1所示為靜電力演示儀，兩金屬極板分別固定于絕緣支架上，且正對平行放置。工作時(shí)兩板分別接高壓直流電源的正負(fù)極，表面鍍鋁的乒乓球用絕緣細(xì)線懸掛在兩金屬板中間，則( ),圖1,A.乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷 B.乒乓球受到擾動后，會被吸在左極板上 C.乒乓球共受到電場力、重力和庫侖力三個(gè)力的作用 D.用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，放開后乒乓球會在兩極板間來回碰撞 解析 根據(jù)靜電感應(yīng)近異遠(yuǎn)同的特性可知乒乓球左側(cè)感應(yīng)出正電荷，A錯(cuò)誤；庫侖力就是電場力，C錯(cuò)誤；乒乓球與右極板接觸后帶正電，在電場力作用下向負(fù)極運(yùn)動，碰到負(fù)極板正電荷與負(fù)極板上的負(fù)電荷中和后帶負(fù)電，在電場力作用下又向正極板運(yùn)動，這樣會在兩極板間來回碰撞，B錯(cuò)誤，D正確。 答案 D,3.使兩個(gè)完全相同的金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)分別帶上－3Q和＋5Q的電荷后，將它們固定在相距為a的兩點(diǎn)，它們之間庫侖力的大小為F1?，F(xiàn)用絕緣工具使兩小球相互接觸后，再將它們固定在相距為2a的兩點(diǎn)，它們之間庫侖力的大小為F2。則F1與F2之比為( ) A.2∶1 ∶1 6∶1 0∶1 解析 兩個(gè)完全相同的金屬球相互接觸并分開后，帶電荷量均變?yōu)椋玅，距離變?yōu)樵瓉淼膬杀?，根?jù)庫侖定律可知選項(xiàng)D正確。 答案 D,4.如圖2為真空中兩點(diǎn)電荷A、B形成的電場中的一簇電場線，該電場線關(guān)于虛線對稱，O點(diǎn)為A、B點(diǎn)電荷連接的中點(diǎn)，a、b為其連線的中垂線上對稱的兩點(diǎn)，則下列說法正確的是( ),圖2 A.A、B可能帶等量異號的正、負(fù)電荷 B.A、B可能帶不等量的正電荷 C.a、b兩點(diǎn)處無電場線，故其電場強(qiáng)度為零 D.同一試探電荷在a、b兩點(diǎn)處所受電場力大小相等，方向相反,解析 根據(jù)題圖中的電場線分布可知，A、B帶等量的正電荷，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)處雖然沒有畫電場線，但其電場強(qiáng)度一定不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由圖可知，a、b兩點(diǎn)處電場強(qiáng)度大小相等，方向相反，同一試探電荷在a、b兩點(diǎn)處所受電場力大小相等，方向相反，選項(xiàng)D正確。 答案 D,5.(多選)(2016·廣東七校聯(lián)考)如圖3所示，點(diǎn)電荷Q固定，虛線是帶電荷量為q的微粒僅在電場力作用下的運(yùn)動軌跡，微粒的重力不計(jì)，a、b是軌跡上的兩個(gè)點(diǎn)，b點(diǎn)離Q較近，則下列判斷正確的是( ),圖3 A.Q一定帶正電荷，q一定帶負(fù)電荷 B.不管Q帶何種電荷，微粒在a點(diǎn)受到的電場力一定比在b點(diǎn)的小 C.微粒通過a、b兩點(diǎn)時(shí)，加速度方向都指向Q D.微粒通過a點(diǎn)時(shí)的速率比通過b點(diǎn)時(shí)的速率大,解析 由于微粒重力不計(jì)，則Q與微粒間是吸引力，電性相反，Q不一定帶正電，A錯(cuò)誤；由于a點(diǎn)離Q遠(yuǎn)，則受到的電場力小，B正確；由庫侖定律知，微粒受力方向指向Q，C正確；無論微粒由a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動還是由b點(diǎn)向a點(diǎn)運(yùn)動，根據(jù)微粒的受力方向和運(yùn)動方向關(guān)系可知，微粒通過a點(diǎn)時(shí)速率小，D錯(cuò)誤。 答案 BC,考點(diǎn)一 庫侖力作用下的平衡問題 1.解決平衡問題應(yīng)注意三點(diǎn) (1)明確庫侖定律的適用條件； (2)知道完全相同的帶電小球接觸時(shí)電荷量的分配規(guī)律； (3)進(jìn)行受力分析，靈活應(yīng)用平衡條件。 2.在同一直線上三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問題 (1)條件：兩個(gè)點(diǎn)電荷在第三個(gè)點(diǎn)電荷處的合場強(qiáng)為零，或每個(gè)點(diǎn)電荷受到的兩個(gè)庫侖力必須大小相等，方向相反。,(2)規(guī)律,“三點(diǎn)共線”——三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一條直線上； “兩同夾異”——正、負(fù)電荷相互間隔； “兩大夾小”——中間電荷的電荷量最?。?“近小遠(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷。,【例1】 (多選)(2015·浙江理綜，20)如圖4所示，用兩根長度相同的絕緣細(xì)線把一個(gè)質(zhì)量為0.1 kg的小球A懸掛到水平板的M、N兩點(diǎn)，A上帶有Q＝3.0×10－6 C的正電荷。兩線夾角為120°，兩線上的拉力大小分別為F1和F2。A的正下方0.3 m處放有一帶等量異種電荷的小球B，B與絕緣支架的總質(zhì)量為0.2 kg(重力加速度取g＝10 m/s2；靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，A、B球可視為點(diǎn)電荷)，則( ),圖4,A.支架對地面的壓力大小為2.0 N B.兩線上的拉力大小F1＝F2＝1.9 N C.將B水平右移，使M、A、B在同一直線上，此時(shí)兩線上的拉力大小F1＝1.225 N，F(xiàn)2＝1.0 N D.將B移到無窮遠(yuǎn)處，兩線上的拉力大小F1＝F2＝0.866 N,答案 BC,方法提煉 解決庫侖力作用下平衡問題的方法步驟 庫侖力作用下平衡問題的分析方法與純力學(xué)平衡問題的分析方法是相同的，只是在原來受力的基礎(chǔ)上多了電場力。具體步驟如下：,【變式訓(xùn)練】 1.如圖5所示，A、B是兩個(gè)帶異種電荷的小球，其質(zhì)量分別為m1和m2，所帶電荷量分別為＋q1和－q2，A用絕緣細(xì)線L1懸掛于O點(diǎn)，A、B間用絕緣細(xì)線L2相連。整個(gè)裝置處于水平方向的勻強(qiáng)電場中，平衡時(shí)L1向左偏離豎直方向，L2向右偏離豎直方向，則可以判定( ),圖5 A.m1＝m2 B.m1＞m2 C.q1＞q2 D.q1＜q2,解析 對A、B整體分析，受細(xì)線L1的拉力、重力、水平方向的電場力，由于細(xì)線L1向左偏，則電場力水平向左，即(q1－q2)E＞0，q1＞q2，C正確，D錯(cuò)誤；不能判斷m1、m2的大小關(guān)系，A、B錯(cuò)誤。 答案 C,考點(diǎn)二 電場強(qiáng)度的疊加與計(jì)算,【例2】 (2015·山東理綜，18)直角坐標(biāo)系xOy中，M、N兩點(diǎn)位于x軸上，G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖6所示。M、N兩點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷，一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí)，G點(diǎn)處的電場強(qiáng)度恰好為零。靜電力常量用k表示。若將該正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn)，則H點(diǎn)處場強(qiáng)的大小和方向分別為( ),圖6,答案 B,【變式訓(xùn)練】 2.[對稱法求電場強(qiáng)度]如圖7所示，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個(gè)點(diǎn)，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點(diǎn)處有一電荷量為q(q＞0)的固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)處的場強(qiáng)為零，則d點(diǎn)處場強(qiáng)的大小為(k為靜電力常量)( ),圖7,答案 B,3.[平衡法求電場強(qiáng)度]如圖8所示，在光滑絕緣水平面上，三個(gè)帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上：a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負(fù)電。整個(gè)系統(tǒng)置于方向水平的勻強(qiáng)電場中。已知靜電力常量為k，若三個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)(不計(jì)重力)，則勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大小( ),圖8,答案 B,方法提煉 計(jì)算電場強(qiáng)度常用的五種方法 (1)電場疊加合成的方法。 (2)平衡條件求解法。 (3)對稱法。(4)補(bǔ)償法。(5)等效法。 考點(diǎn)三 電場線的理解與應(yīng)用,【例3】 (多選)如圖9所示，圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，若帶電粒子在運(yùn)動過程中只受電場力作用，根據(jù)此圖可做出的正確判斷是( ),圖9,A.帶電粒子所帶電荷的正、負(fù) B.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向 C.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的加速度何處較大 D.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大 解析 由電場線的疏密可知，a點(diǎn)的場強(qiáng)大，帶電粒子在a點(diǎn)的加速度大，故C正確；畫出初速度方向結(jié)合運(yùn)動軌跡的偏轉(zhuǎn)方向，可判斷帶電粒子所受電場力的方向，但由于電場的方向未知，所以不能判斷帶電粒子的電性，故A錯(cuò)誤，B正確；利用初速度的方向和電場力方向的關(guān)系，可判斷帶電粒子由a到b時(shí)電場力做負(fù)功，動能減小，因此va＞vb，選項(xiàng)D正確。 答案 BCD,方法提煉 分析帶電粒子運(yùn)動的軌跡類問題的技巧,【變式訓(xùn)練】 4.(2016·浙江金華二模)在空間O點(diǎn)固定帶正電的點(diǎn)電荷Q，其電場的電場線如圖10所示，在其電場中的A點(diǎn)有一個(gè)帶電粒子q(重力不計(jì))。若給帶電粒子一個(gè)垂直于OA方向的初速度v0，在只受電場力的作用下，以下說法中正確的是( ),圖10,A.若q為負(fù)電荷，則q一定做圓周運(yùn)動 B.若q為負(fù)電荷，則q可能做勻變速曲線運(yùn)動 C.若q為正電荷，則q的電勢能可能增大 D.若q為正電荷，則q一定做遠(yuǎn)離O點(diǎn)的變加速曲線運(yùn)動,解析 若q為負(fù)電荷，只有當(dāng)粒子受到的電場力恰好和粒子做圓周運(yùn)動的向心力大小相等時(shí)，粒子才做勻速圓周運(yùn)動，否則粒子就做變速曲線運(yùn)動，所以A錯(cuò)誤；當(dāng)粒子做曲線運(yùn)動時(shí)，粒子受到的電場力的大小要改變，所以粒子做的是變加速曲線運(yùn)動，所以B錯(cuò)誤；若q為正電荷，那么粒子一定會向遠(yuǎn)離電荷Q的方向運(yùn)動，電場力做正功，則q的電勢能逐漸減小，所以C錯(cuò)誤；若q為正電荷，那么粒子一定會遠(yuǎn)離O點(diǎn)，受到的電場力的大小逐漸減小，做變加速曲線運(yùn)動，所以D正確。 答案 D,【例4】 如圖11所示，在真空中有兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷＋Q和－Q。直線MN是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線，O是兩點(diǎn)電荷連線與直線MN的交點(diǎn)。a、b是兩點(diǎn)電荷連線上關(guān)于O的對稱點(diǎn)，c、d是直線MN上的兩個(gè)點(diǎn)。下列說法中正確的是( ),圖11,A.a點(diǎn)的場強(qiáng)大于b點(diǎn)的場強(qiáng)；將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動到d，所受電場力先增大后減小 B.a點(diǎn)的場強(qiáng)小于b點(diǎn)的場強(qiáng)；將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動到d，所受電場力先減小后增大 C.a點(diǎn)的場強(qiáng)等于b點(diǎn)的場強(qiáng)；將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動到d，所受電場力先增大后減小 D.a點(diǎn)的場強(qiáng)等于b點(diǎn)的場強(qiáng)；將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動到d，所受電場力先減小后增大,解析 等量異種電荷形成的電場的電場線如圖所示。在＋Q和－Q的連線上，從＋Q到－Q電場強(qiáng)度先變小后變大；在＋Q和－Q連線的中垂線上從O點(diǎn)向M點(diǎn)或N點(diǎn)電場強(qiáng)度均變小。故選項(xiàng)C正確。,答案 C,【拓展延伸】 在【例4】中，若將一正檢驗(yàn)電荷q從b點(diǎn)移到a點(diǎn)，電場力做什么功？從d點(diǎn)移到c點(diǎn)呢？ 解析 在兩電荷的連線上，電場方向從＋Q指向－Q，正q受力方向從a指向b，故檢驗(yàn)電荷q從b點(diǎn)移到a點(diǎn)，電場力做負(fù)功；在＋Q和－Q連線的中垂線上，各點(diǎn)電場方向不變，始終水平向右，正q從d點(diǎn)到c點(diǎn)受力方向和速度方向始終垂直，故電場力不做功。 答案 負(fù)功 不做功,規(guī)律總結(jié) 兩種等量點(diǎn)電荷的電場線,5.(2016·湖北華師一附中等八校聯(lián)考)英國科學(xué)家法拉第最先嘗試用“線”描述磁場和電場，有利于形象理解不可直接觀察的電場和磁場的強(qiáng)弱分布。如圖12所示為一對等量異種點(diǎn)電荷，電荷量分別為＋Q、－Q。實(shí)線為電場線，虛線圓的圓心O在兩電荷連線的中點(diǎn)，a、b、c、d為圓上的點(diǎn)，下列說法正確的是( ),圖12 A.a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同 B.b、c兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同 C.c點(diǎn)的電勢高于d點(diǎn)的電勢 D.d點(diǎn)的電勢等于a點(diǎn)的電勢,解析 a、b、c、d在同一個(gè)圓上，電場線的疏密表示場強(qiáng)的強(qiáng)弱，故四點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等，但是方向不同，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；沿電場線方向電勢降低，故c點(diǎn)電勢低于d點(diǎn)電勢，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；a、d兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線對稱，故電勢相等，選項(xiàng)D正確。 答案 D,1.(多選)如圖13所示，實(shí)線是勻強(qiáng)電場的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動中只受電場力作用，則由此圖可作出的正確判斷是( ),圖13 A.帶電粒子帶負(fù)電 B.帶電粒子帶正電 C.帶電粒子所受電場力的方向向左 D.帶電粒子做勻變速運(yùn)動,解析 由運(yùn)動軌跡的彎曲特點(diǎn)可知，帶電粒子受水平向左的電場力作用，故粒子帶負(fù)電。粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動，則粒子受電場力是恒定的，可知粒子運(yùn)動的加速度大小不變。 答案 ACD,2.(多選)(2015·江蘇單科，8)兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場線分布如圖14所示。c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn)，d點(diǎn)在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則( ),圖14 A.a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大 B.a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的高 C.c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大 D.c點(diǎn)的電勢比d點(diǎn)的低,答案 ACD,3.(2016·福建福州質(zhì)檢)如圖15所示，水平天花板下用長度相同的絕緣細(xì)線懸掛起來的兩個(gè)相同的帶電小球A、B，左邊放一帶正電的固定球P時(shí)，兩懸線都保持豎直方向。下面說法正確的是( ),圖15 A.A球帶正電，B球帶負(fù)電，并且A球帶電荷量較B球帶電荷量大 B.A球帶正電，B球帶負(fù)電，并且A球帶電荷量較B球帶電荷量小 C.A球帶負(fù)電，B球帶正電，并且A球帶電荷量較B球帶電荷量小 D.A球帶負(fù)電，B球帶正電，并且A球帶電荷量較B球帶電荷量大,答案 C,4.(2016·北京東城聯(lián)考)如圖16所示，圖甲中MN為足夠大的不帶電薄金屬板，在金屬板的右側(cè)，距離為d的位置上放入一個(gè)電荷量為＋q的點(diǎn)電荷O，由于靜電感應(yīng)產(chǎn)生了如圖甲所示的電場分布。P是金屬板上的一點(diǎn)，P點(diǎn)與點(diǎn)電荷O之間的距離為r，幾位同學(xué)想求出P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小，但發(fā)現(xiàn)問題很難。幾位同學(xué)經(jīng)過仔細(xì)研究，從圖乙所示的電場得到了一些啟示，經(jīng)過查閱資料他們知道：圖甲所示的電場分布與圖乙中虛線右側(cè)的電場分布是一樣的。圖乙中兩異種點(diǎn)電荷電荷量的大小均為q，它們之間的距離為2d，虛線是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線。由此他們分別對P點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向和大小做出以下判斷，其中正確的是( ),圖16,答案 C,5.(2016·四川眉山一診)如圖17甲所示，用OA、OB、AB三根輕質(zhì)絕緣繩懸掛兩個(gè)質(zhì)量均為m、帶等量同種電荷的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，三根繩子處于拉伸狀態(tài)，且構(gòu)成一個(gè)正三角形，AB繩水平，OB繩對小球的作用力大小為FT?，F(xiàn)用絕緣物體對右側(cè)小球施加一水平拉力F，使裝置靜止在圖乙所示的位置，此時(shí)OA繩豎直，OB繩對小球的作用力大小為FT′。根據(jù)以上信息可以判斷FT和FT′的比值為( ),圖17,答案 A,