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1、第一节电场的力的性质 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第一节电场的力的性质 基础知识梳理 基础知识梳理 一 电荷和电荷守恒定律1 电荷 1 元电荷 电荷量为e 的电荷叫做元电荷 质子和电子均带元电荷电荷量 2 点电荷 对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷 2 电荷守恒定律 1 起电方式 摩擦起电 接触起电 感应起电 1 6 10 19C 形状和大小 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 到另一个物体 或者从物体的一部分 到另一部分 在转移过程中 电荷的总量保持 特别提示 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
2、种电荷先中和后平分 电子得失 转移 转移 不变 二 库仑定律1 内容 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 与它们的 成反比 作用力的方向在它们的连线上 2 公式 式中的k 9 0 109N m2 C2 叫做静电力常量 3 适用条件 1 2 真空中 特别提示 当两带电体离得较近时 它们不能视为点电荷 库仑定律不再适用 但它们之间仍存在库仑力 正比 距离的二次方 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 能传递电荷间相互作用的一种特殊物质 2 基本性质 对放入其中的电荷有力的作用 2 电场强度 1 意义 描述电场强弱和方向的物理量 2 定义 放
3、入电场中某点的电荷所受的 跟它的 的比值 电场力F 电荷量q 3 公式 E 单位 V m或N C 4 方向 在该点的受力方向 是矢量 5 决定因素 电场强度取决于电场本身 与q无关 3 电场线及特点 1 电场线 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线 曲线上每点的 方向表示该点的电场强度方向 正电荷 切线 2 电场线的特点 电场线从 或无限远处出发终止于 或无限远处 电场线不相交 在同一电场里 电场线越密的地方场强越 正电荷 负电荷 大 3 几种典型电场的电场线 如图6 1 1 图6 1 1 特别提示 1 电场线不是实际存在的线 而是为了形象地描述电场而假想的线 2 电场中某点场强的大小和方向
4、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 课堂互动讲练 一 应用库仑定律需注意的问题1 适用条件库仑定律只适用于真空中的点电荷 当带电体间的距离远大于它们本身尺度时 可把带电体看成点电荷 虽然从数学角度由r 0能得出F 的结论 但从物理角度分析 这一结论是错误的 因为r 0时 两电荷已不能再看成点电荷了 2 三点电荷平衡问题如图6 1 2所示 在一条直线上的三点A B C 自由放置点电荷QA QB QC 每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是 1 正 负电荷必须相互间隔 两同夹 异 2 QA QB QC QB 两大夹 小 3 若QC QA则QB靠近QA 近小远大 图6
5、 1 2 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 2011年宁波模拟 真空中有两个完全相同的金属小球 A球带qA 6 4 10 16C的正电荷 B球带qB 3 2 10 16C的负电荷 均可视为点电荷 求 1 当它们相距为0 5m时 A B间的库仑力为多大 2 若将两球接触后再分别放回原处 A B间的库仑力又为多大 二 三个场强公式的比较 特别提醒 使用以上三个公式时一定要注意它们的适用条件 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 下列关于电场强度的两个表达式E F q和E kQ r2的叙述 正确的是 A E F q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 F q
6、是电场强度的定义式 F是放入电场中电荷受的力 q是放入电场中电荷的电荷量 它适用于任何电场C E kQ r2是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 三 电场叠加1 叠加原理 多个点电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和 这种关系叫电场强度的叠加 电场强度的叠加遵守平行四边形定则 2 等量同种电荷和等量异种电荷的电场 1 等量同种电荷的电场如图6 1 3甲所示 两点电荷连线中点O处的场强为零 此处无电场线 两点电荷连线中点O附近电场线非常稀疏 但场强不为零 从两点电荷连线中点O沿中垂面 线 到无限远 电场线先变密后变疏 即场强先变大后
7、变小 两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行 关于O点对称的两点A与A B与B 的场强等大 反向 图6 1 3 2 等量异种电荷的电场如图乙所示 两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷 沿电场线方向场强先变小再变大 两点电荷连线的中垂面 线 上 电场线的方向均相同 即场强方向相同 且与中垂面 线 垂直 关于O点对称的两点A与A B与B 的场强等大同向 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 2010年高考海南卷 如图6 1 4 M N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点 O点为半圆弧的圆心 MOP 60 电荷量相等 符号相反的两个点电荷分别置于M N两点 这时O点电场强度的大小为E1
8、若将N点处的点电荷移至P点 则O点的场强大小变为E2 E1与E2之比为 图6 1 4 经典题型探究 2011年西安质检 两个放在绝缘架上的相同金属球 相距r 球的半径比r小得多 带电荷量大小分别为q和3q 相互斥力为3F 现让这两个金属球相接触 然后分开 仍放回原处 则它们之间的相互作用力将变为 答案 C 2011年淮安模拟 如图6 1 5所示 M N为两个固定的等量同种正电荷 在其连线的中垂线上的P点放一个静止的负电荷 重力不计 下列说法中正确的是 图6 1 5 A 从P到O 可能加速度越来越小 速度越来越大B 从P到O 可能加速度先变大 再变小 速度越来越大C 越过O点后 加速度一直变大
9、速度一直变小D 越过O点后 加速度一直变小 速度一直变小 解析 电场线分布如图6 1 6 图6 1 6 根据上图可以定性看出 中垂线上的场强并非单调变化 而是有一个电场线分布密集区域 即场强应该存在最大值 由于P点与场强最大值点位置关系的不确定性 点电荷从P O的过程中 电场力可能是先变大后变小 加速度随之先变大后变小 也可能电场力一直变小 加速度一直变小 在到达O点之前 电场力一直表现为引力 速度一定是一直变大的 在O点时加速度为零 速度最大 该电场关于直线MN对称 电荷越过O点后的运动也不一定是单调变化的 综上所述 正确选项为A B 答案 AB 方法技巧 根据电场线分布特点解决这一类题的关
10、键是能正确画出电场线的分布图 变式训练2 2010年广东东莞调研 如图6 1 7为两个点电荷在真空中所产生电场的电场线 方向未标出 图中C点为两点电荷连线的中点 MN为两点电荷连线的中垂线 D为中垂线上的一点 电场线的分布关于MN左右对称 则下列说法中正确的是 图6 1 7 A 这两点电荷一定是等量异种电荷B 这两点电荷一定是等量同种电荷C D C两点的电场强度一定相等D C点的电场强度比D点的电场强度小解析 选A 由电场线分布的特征可知 产生电场的电荷一定是等量异种电荷 A正确 D C两点电场线的疏密程度不同 D C两点的电场强度不同 C不正确 C点电场线较密 电场强度大 D不正确 满分样板
11、12分 2011年北京东城区检测 如图6 1 8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 小物块恰好静止 重力加速度取g sin37 0 6 cos37 0 8 求 图6 1 8 1 水平向右电场的电场强度的大小 2 若将电场强度减小为原来的1 2 小物块的加速度是多大 3 电场强度变化后小物块下滑距离L时的动能 图6 1 9 答案 见解题样板 规律总结 电场力虽然从本质上有别于力学中的重力 弹力 摩擦力 但产生的效果服从于牛顿力学中的所有规律 因此 有关电场力作用下带电体的运动问题 应根据力学解题思路去分析 变式训练3如图6 1 10所示 绝缘水平面上静止着两个质量均为m 电荷量均为 Q的物体A和B A B均可视为质点 它们间的距离为r 与水平面间的动摩擦因数均为 求 1 A受的摩擦力为多大 2 如果将A的电荷量增至 4Q 两物体开始运动 当它们的加速度第一次为零时 A B各运动了多远距离 图6 1 10 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用
