全国通用版高考物理大一轮复习第七章静电场第一课时库仑定律电场力的性质.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第七章静电场,统计考情,有的放矢,明考情,考点内容,全国新课标卷命题实况,课时,考点名称,2011,2012,2013,2014,2015,2016,卷,卷,卷,卷,卷,卷,卷,卷,卷,库仑定律电场力的性质,库仑定律的理解与应用,电场强度的理解与应用,T15,带电体的力电综合问题,T18,电场能的性质,电势、电势差、等势面与电势能,T18,T21,T19,T15,T24,T20,T15,电场线、等势面与粒子运动轨迹问题,T20,T15,电场中的功能关系,T24,T21,T25,T15,T24,静电场中的图像问题,电容器带电粒子在电场中的运动,平行板电容器的动态分析,T14,T14,带电粒子,(,带电体,),在电场中的直线运动,T18,T16,T14,带电粒子在电场中的偏转,T25,T24,带电粒子在交变电场中的,运动,高频考点解读,电势、电势差、等势面与电势能,全国新课标卷对该考点的考查频次较高,以选择题为主,主要考查对这些物理量的理解,.,往往结合等势面、电场线、粒子的轨迹并应用牛顿运动定律、功能关系等进行综合分析,.,第,1,课时库仑定律电场力的性质,回扣教材,考点扫描,真题在线,回扣教材,梳理知识,夯基础,知识整合,一、电荷及电荷守恒定律,1.,元电荷、点电荷,(1),元电荷,:e=1.610,-19,C,所有带电体的电荷量都是元电荷的,.,(2),当带电体本身的,对研究的问题影响可以忽略不计时,可以将带电体视为点电荷,.,点电荷是一种理想化模型,.,2.,电荷守恒定律,(1),内容,:,电荷既不会创生,也不会消灭,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,在转移的过程中,电荷的总量,.,(2),三种起电方式,:,、,、,.,(3),带电实质,:,物体带电的实质是,.,整数倍,大小和形状,转移,转移,保持不变,摩擦起电,接触起电,感应起电,电子的转移,二、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,作用力的方向在它们的连线上,.,2.,表达式,:,F=,式中,k=,Nm,2,/C,2,叫静电力常量,.,3.,适用条件,:,真空中的,.,真空,电荷量的乘积,距离的二次方,9.010,9,点电荷,三、电场线电场强度,1.,静电场,:,静电场是客观存在于电荷周围的一种物质,其基本性质是对放入其中的电荷有力的作用,.,2.,电场线的特点,(1),电场线从正电荷出发,终止于,或来自于无限远处,终止于,.,(2),电场线在电场中不相交,.,(3),在同一电场中,电场线越密的地方,越大,.,(4),电场线上某点的切线方向表示该点的,.,(5),沿电场线方向电势逐渐,.,(6),电场线和等势面在相交处,.,(7),电场线不是电荷在电场中的运动轨迹,.,(8),几种典型电场的电场线分布,负电荷或无限远处,负电荷,场强,场强方向,降低,互相垂直,3.,电场强度,(1),定义式,:E=,是矢量,单位,:N/C,或,V/m.,(2),点电荷的场强,:E=,.,其中,Q,为场源电荷的电荷量,.,(3),方向,:,规定,在电场中某点受力的方向为该点的电场强度方向,.,正电荷,问题思考,1.(,选修,3,-,1P,9,第,3,题,),真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球,A,和,B(,均可看做点电荷,),分别固定在两处,两球间静电力为,F.,(1),现用一个不带电的同样的金属小球,C,与,A,接触,然后移走,C,则,A,的带电荷量是它原来的多少倍,?,此时,A,B,球间的静电力变为多大,?,(2),若使,A,B,间距增大为原来的,2,倍,则它们间的静电力又变为多大,?,2.,如图所示,真空中有两个等量异号点电荷,Q,1,和,Q,2,分别固定在,x,坐标轴的,x=0,和,x=6 cm,的位置上,.,(1)x,坐标轴上哪个位置的电场强度为零,?,从,x=0,开始,在,x,坐标轴上沿正方向,电场强度的大小如何变化,?,(2)x,坐标轴上,电场强度沿正方向的是什么区域,?,电,场强度沿负方向的是什么区域,?,解析,:,(1),由等量异号点电荷的电场线分布特点可知,x=3 cm,处的电场强度为零,.,从,x=0,开始,沿,x,轴正方向,在,0 x6 cm,区间内,电场强度一直变小,.,(2),在,0 x6 cm,区间内,电场强度方向沿,x,轴正方向,;,在,x6 cm,区间内,电场强度方向沿,x,轴负方向,.,答案,:,(1)x=3 cm,先变小后变大再变小,(2)0 x6 cm,x6 cm,选修,3,-,1P,15,图,1.3,-,13,考点扫描,重点透析,通热点,考点一库仑定律的理解与应用,要点透析,1.,对库仑定律的两点理解,(1)F=k ,r,指两点电荷间的距离,.,对可视为点电荷的两个均匀带电球,r,为两球心间距,.,(2),当两个电荷间的距离,r0,时,电荷不能视为点电荷,它们之间的静电力不能认为趋于无限大,.,2.,应用库仑定律的三点提醒,(1),在用库仑定律公式进行计算时,无论是正电荷还是负电荷,均代入电荷量的绝对值计算库仑力的大小,.,(2),两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律,大小相等、方向相反,.,(3),由公式,F=k,可以看出,在两带电体的间距及电荷量之和一定的条件下,当,q,1,=q,2,时,F,最大,.,典例突破,核心点拨,(1),完全相同的两个小球接触后分开,电荷量平均分配,.,(2),对小球进行受力分析并列平衡方程时,勿漏掉电场力,.,【,例,1】,(2016,浙江卷,19)(,多选,),如图所示,把,A,B,两个相同的导电小球分别用长为,0.10 m,的绝缘细线悬挂于,O,A,和,O,B,两点,.,用丝绸摩擦过的玻璃棒与,A,球接触,棒移开后将悬点,O,B,移到,O,A,点固定,.,两球接触后分开,平衡时距离为,0.12 m.,已测得每个小球质量是,8.010,-4,kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度,g=10 m/s,2,静电力常量,k=9.010,9,Nm,2,/C,2,则,(,),A.,两球所带电荷量相等,B.A,球所受的静电力为,1.010,-2,N,C.B,球所带的电荷量为,4,10,-8,C,D.A,B,两球连线中点处的电场强度为,0,答案,:,ACD,方法技巧,电荷分配原则及解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤,(1),完全相同的带电体接触后电荷的分配原则,若两带电体带同种电荷,q,1,q,2,则接触后电荷量平均分配,即,q,1,=q,2,=,.,若两带电体带异种电荷,q,1,q,2,则接触后电荷量先中和后平分,即,q,1,=,q,2,=,电性与带电荷量大的带电体相同,.,(2),解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤,即时巩固,1.,库仑定律的应用,真空中两个完全相同、带异种电荷的导体小球,A,和,B(,视为点电荷,),A,带电荷量为,+4Q,B,带电荷量为,-2Q,彼此间的引力为,F.,把两导体小球互相接触后再移回原来各自的位置,这时,A,和,B,之间的作用力为,F,则,F,与,F,之比为,(,),A.83,B.81,C.18,D.41,B,2.,导学号,00622450,三个自由电荷的共线平衡问题,(,多选,),如图所示,q,1,q,2,q,3,分别表示在一条直线上的三个点电荷,已知,q,1,与,q,2,之间的距离为,l,1,q,2,与,q,3,之间的距离为,l,2,且每个电荷都处于平衡状态,.,则,(,),AC,考点二电场强度的理解与应用,要点透析,1.电场强度的三个公式的比较,2.,电场的叠加,(1),电场叠加,:,多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和,.,(2),运算法则,:,平行四边形定则,.,3.,等量同种和异种点电荷的电场强度的比较,比较项目,等量异种点电荷,等量同种点电荷,电场线,的分布图,连线中点,O,处的场强,连线上,O,点场强最小,指向负电荷一方,为零,连线上的场强大小,(,从左到右,),沿连线先变小,再变大,沿连线先变小,再变大,沿中垂线由,O,点向外场强大小,O,点最大,向外逐渐减小,O,点最小,向外先变大后变小,关于,O,点对称的,A,与,A,B,与,B,的场强,等大同向,等大反向,典例突破,【,例,2】,(2015,山东卷,18),直角坐标系,xOy,中,M,N,两点位于,x,轴上,G,H,两点坐标如图,.M,N,两点各固定一负点电荷,一电量为,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,(,),核心点拨,(1),求解,M,N,两处的负点电荷在,H,处产生的场强大小可以用“对称法”,.,(2),求解将正点电荷移到,G,点后,H,点处场强的大小用“合成法”,.,答案,:,B,误区警示,(1),电场强度为矢量,在叠加时勿忽略场强的方向,.,(2),在点电荷形成的电场中,勿把场源电荷和试探电荷混淆,.,(3),应用,E=,计算场强时,勿把,d,当作电场中两点的间距,.,1.,对称法在场强叠加中的应用,(2013,全国,卷,15),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(q0),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,)(,),即时巩固,B,2.,导学号,00622451,多个点电荷场强的叠加,如图所示,A,B,C,D,E,是半径为,r,的圆周上等间距的五个点,在这些点上各固定一个点电荷,除,A,点处的电荷量为,-q,外,其余各点处的电荷量均为,+q,则圆心,O,处,(,),C,考点三带电体的力电综合问题,要点透析,解决力电综合问题的一般思路,典例突破,【,例,3】,如图所示,一带电荷量为,+q,、质量为,m,的小物块处于一倾角为,37,的光滑斜面上,当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时,小物块恰好静止,重力加速度为,g,sin,37=0.6,cos 37=0.8,求,:,(1),水平向右电场的电场强度大小,;,(2),若将电场强度改为竖直向下,大小不变,小物块的加速度是多大,?,(3),若将电场强度改为水平向左,大小变为原来的,2,倍,小物块从高,H,处从静止释放,求小物块到达地面的时间为多少,.,核心点拨,电场强度的方向水平向左时,通过确定电场力与重力的合力方向分析清楚小物块是否脱离斜面运动是解题的关键,.,题后反思,分析力电综合问题的三种途径,(1),建立物体受力图景,.,弄清物理情境,选定研究对象,.,对研究对象正确进行受力分析,画出受力图,.,应用力学规律进行归类建模,.,(2),建立能量转化图景,:,运用能量观点,建立能量转化图景是分析解决力电综合问题的有效途径,.,(3),运用等效思维法构建物理模型,:,电场力和重力做功均与路径无关,在同一问题中可将它们合成一个等效重力,从而使问题简化,.,1.,电场力作用下的运动状态分析,(2015,江苏卷,7)(,多选,),一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场,电场方向水平向左,.,不计空气阻力,则小球,(,),A.,做直线运动,B.,做曲线运动,C.,速率先减小后增大,D.,速率先增大后减小,即时巩固,BC,解析,:,刚开始时带电小球所受重力与电场力的合力,F,跟,v,0,不在同一条直线上,所以它一定做曲线运动,A,项错误,B,项正确,.,因重力与电场力的合力,F,为恒力,结合图可知运动过程中合力,F,与速度之间的夹角由钝角减小到锐角,其中直角时速率最小,所以带电小球的速率先减小后增大,故,C,项正确,D,项错误,.,2.,导学号,00622452,电场力作用下的圆周运动问题,(2016,平顶山期末,),一根长为,l,的丝线吊着一质量为,m,、带电荷量为,q,的小球静止在水平向右的匀强电场中,如图所示,丝线与竖直方向成,37,角,现突然将该电场方向变为向下且大小不变,不考虑因电场的改变而带来的其他影响,(,重力加速度为,g,sin,37=0.6,cos 37=0.8),求,:,(1),匀强电场的电场强度的大小,;,解析,:,(1),小球静止在电场中受力如图,(,甲,),所示,显然小球带正电,由平衡条件得,mgtan,37=,qE,则,E=.,(2),小球经过最低点时丝线的拉力大小,.,真题在线,体验高考,提素能,1.,(2013,海南卷,1),如图,电荷量为,q,1,和,q,2,的两个点电荷分别位于,P,点和,Q,点,已知在,P,Q,连线上某点,R,处的电场强度为零,且,PR=2RQ,则,(,),A.q,1,=2q,2,B.q,1,=4q,2,C.q,1,=-2q,2,D.q,1,=-4q,2,B,B,3.,(2015,浙江卷,20)(,多选,),如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为,0.1 kg,的小球,A,悬挂到水平板的,M,N,两点,A,上带有,Q=3.010,-6,C,的正电荷,.,两线夹角为,120,两线上的拉力大小分别为,F,1,和,F,2,.A,的正下方,0.3 m,处放有一带等量异种电荷的小球,B,B,与绝缘支架的总质量为,0.2 kg,(,重力加速度取,g=10 m/s,2,;,静电力常量,k=9.010,9,Nm,2,/C,2,A,B,球可视为点电荷,),则,(,),A.,支架对地面的压力大小为,2.0 N,B.,两线上的拉力大小,F,1,=F,2,=1.9 N,C.,将,B,水平右移,使,M,A,B,在同一直线上,此时两线上的拉力大小,F,1,=1.225N,F,2,=1.0 N,D.,将,B,移到无穷远处,两线上的拉力大小,F,1,=F,2,=0.866 N,BC,