《最新电场力的性质知识点及经典基础题 [汇编整理]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新电场力的性质知识点及经典基础题 [汇编整理]（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、教学专题电场力的性质 教学目标 1 知道两种电荷 元电荷及其带电量 理解摩擦起电 感应起电 接触带电的实质 2 理解点电荷这一理想化模型 掌握库仑定律 3 理解电场强度的定义式及其物理意义 4 知道几种典型的电场线的分布 知道电场线的特点 教学重难点基本概念的理解 电场强度的意义 电场线及其分布 授课节次 授课内容 一 电荷及相关知识 1 元电荷 e e 10 19C 质子或电子所带的电量就是元电荷 元电荷是世界上电最小的电量 任何带电体的电量都是元电荷的整数倍 2 检验电荷 试探点荷 电量要求 不影响原电场 体积充分小 一定是点电荷 3 点电荷 理想的模型 类似于质点 4 荷质比 比荷 带电
2、粒子的电荷量与质量之比称为 荷质比 5 电荷守恒定律 二 使物体带电的几种方式 起电实质 得失电子 1 摩擦起电2 接触带电 两个完全相同的带电金属小球接触时电荷量分配规律 原带异种电荷的先中和后平分 原带同种电荷的 总电荷量平分 3 感应起电 导体接近 不接触 带电体 使导体靠近一端带上相异的电荷 远端带上相同的电荷 三 库仑定律 1 内容 与万有引力很相似 但又有不同 对质量均匀分布的球 无论两球相距多近 r 都等于球心距 而对带电导体球 距 离近了以后 电荷会重新分布 不能再用球心距代替r 2 公式 2 21 r qq kF F叫做库仑力或静电力 也叫电场力 k叫静电力常量k 229 1
3、09CmN 3 适用条件 1 真空 2 点电荷 引申 同一直线上三个点电荷的讨论和计算 两同夹异 两大夹小 近小远大 四 电场 1 概念 是电荷周围客观存在的一种特殊物质 是电荷间相互作用的媒体 2 电场的基本性质 1 对放入电场的电荷有力的作用 2 能使放入电场中的导体产生静电感应现象 3 场 1 凡是在有电荷的地方 周围都存在电场 2 在变化的磁场周围也有电场 变化的电场周围存在磁场 3 电场与磁场是不同于实体的另一种形态物质 电场 磁场 重力场 五 电场强度 矢量 1 定义 放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q 的比值 叫做该点的电场强度 用E 来表示 2 定义式 q F E
4、 适用于一切电场 3 单位 牛 库 N C 伏 米 v m 4 电场强度方向 规定正电荷受电场力的方向为该点的场强方向 电场线的切线方向是该点场强的方向 5 物理意义 描述电场强弱的物理量 6 说明 1 电场强度是从力的角度来反映电场本身性质的物理量 2 电场强度 E的大小 方向是由电场本身决定的 是客观存在的 与放不放检验电荷 以及放入检验电荷电性多少都无关 3 电场的叠加满足平行四边形法则 E F q 适用于任何电场 与检验电荷是否存在无关 E kQ r2 适用于点电荷产生的电场 Q为场源电荷的电荷量 E U d 适用于匀强电场 U为两点间的电势差 d为沿电场方向两 点间的距离 六 电场线
5、 1 概念 为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向 在电场中画出一系列曲线 曲线上各点的切线方向表示该点的场强方 向 曲线的疏密表示电场的弱度 这些曲线就是电场线 第一个用电场线描述电场的科学家是 法拉第 2 电场线的特点 1 电场线是假想曲线 不是真实 2 切线方向表示该点场强的方向 3 疏密表示该处电场的强弱大小 4 匀强电场的电场线平行且等间距直线表示 平行板电容器间的电场 边缘除外 5 始于正电荷 或无穷远 终止负电荷 或无穷远 6 任意两条电场线都不相交 不中断 不闭合 7 沿着电场线方向 电势越来越低 但E不一定减小 沿E方向电势降低最快的方向 8 电场线 等势面 电场线由高等势
6、面批向低等势面 9 电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱 并不是带电粒子在电场中的运动轨迹 3 几种电场电场线的分布 本节课作业 学生课堂表现 电场力的性质练习 例 1 如图 在一条直线上有两个相距m 的点电荷A B A 带电 Q B 带电 9Q 现引入第三个点电荷C 恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于 平衡状态 则C的带电性质及位置应为 A 正B 的右边m 处B 正B的左边m 处 C 负A 的左边m 处D 负A 的右边m 处 例 2 两个半径相同的金属小球 电荷量之比为1 7 相距为r 两者相互接触后再放回原 来的位置上 则相互作用力可能为原来的 A 7 4 B 7 3 C 7
7、 9 D 7 16 1 下列说法中正确的是 A 由 E F q 知 电场中某点的电场强度与检验电荷在该点所受的电场力成正比 B 电场中某点的电场强度等于F q 但与检验电荷的受力大小及带电量无关 C 电场中某点的电场强度方向即检验电荷在该点的受力方向 D 公式 E F q 和 E kQ r2 对于任何静电场都是适用的 2 如图所示为电场中的一条电场线 在该电场线上有a b 两点 用Ea Eb 分别表示两点电场强度的大小 则 A a b 两点的场强方向相同B 因为电场线由a 指向 b 所以 Ea Eb C 因为电场线是直线 所以Ea EbD Ea Eb的大小关系不能确定 1 关于电场强度的概念
8、下列说法正确的是 A 由 E F q可知 某电场的场强 E与 q 成反比 与F成正比 B 正 负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反 所以某一点场强方向与放入试 探电荷的正负有关 C 电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关 D 电场中某一点不放试探电荷时 该点场强等于零 2 如图 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 若将 N 点处的点电荷移至P点 则 O 点电场强度的大小变为与E2之比为 A 1 2 B 2 1 C 2 3 D 4 3 3
9、以下关于电场和电场线的说法中正确的是 A 电场 电场线都是客观存在的物质 因此电场线不仅能在空间相交 也能相切 B 在电场中 凡是电场线通过的点 场强不为零 不画电场线区域内的点场强为零 C 同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大 D 电场线是人们假想的 用以表示电场的强弱和方向 客观上并不存在 4 对于由点电荷Q 产生的电场 下列说法正确的是 A 电场强度的定义式仍成立 即E F Q 式中的 Q 就是产生电场的点电荷 B 在真空中 电场强度的表达式为E kQ r 2 式中 Q 就是产生电场的点电荷 C 在真空中 电场强度的表达式E kq r2 式中 q 是检验电荷 D 以上说法都不对 5
10、 实线为三条方向未知的电场线 从电场中的M 点以相同的速度飞出a b 两个带电粒 子 a b 的运动轨迹如图2 中的虚线所示 a b 只受电场力作用 则 A a 一定带正电 b 一定带负电B 电场力对a 做正功 对b 做负功 C a 的速度将减小 b 的速度将增大D a 的加速度将减小 b 的加速度将增大 利用补偿法和对称法求电场强度 例1 N N 1 个电荷量均为q q 0 的小球 均匀分布在半径为R的圆周上 如图 4 所示 若 移去位于圆周上P 点 图中未标出 的一个小球 则圆心O 点处的电场强度大小为 方向 已知静电力常量为k 1 补偿法 2 对称法 利用带电体 如球体 薄板等 产生的电
11、场具有对称性的特点来求电场强度的方法 练 1如图 5 所示 在水平向右 大小为E 的匀强电场中 在O 点固定一电荷 量为 Q 的正电荷 A B C D 为以 O 为圆心 半径为r 的同一圆周上的四点 B D 连线与电场线平行 A C 连线与电场线垂直 则 A A 点的场强大小为E 2 k2Q 2 r4 B B点的场强大小为E kQ r2 C D 点的场强大小不可能为0 D A C两点的场强相同 练 2均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场 如图6 所示 在半球面AB上均匀分布正电荷 总电荷量为q 球面半径为R CD 为通过半球顶点与球心O 的直线 在直线上有M N
12、两点 OM ON 2R 已知 M 点的场强大小为E 则 N 点的场强大小为 E E E 等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线的比较 比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷 电场线分布图 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 例 2如图 7 所示 两个带等量负电荷的小球A B 可视为点电荷 被固定在光滑 的绝缘水平面上 P N 是
13、小球 A B 连线的水平中垂线上的两点 且PO ON 现将 一个电荷量很小的带正电的小球C 可视为质点 由 P 点静止释放 在小球C 向 N 点 运动的过程中 下列关于小球C 的说法可能正确的是 A 速度先增大 再减小B 速度一直增大 C 加速度先增大再减小 过O 点后 加速度先减小再增大D 加速度先减小 再增大 练 1如图 8 所示 a b 两点处分别固定有等量异种点电荷 Q 和 Q c是线段 ab 的中点 d 是 ac 的中点 e 是 ab 的垂直平分线上的一点 将一个正点电荷先后放在 d c e点 它所受的电场力分别为Fd Fc Fe 则下列说法中正确的是 A Fd Fc Fe的方向都是
14、水平向右B Fd Fc的方向水平向右 Fe的方向竖直向上 C Fd Fe的方向水平向右 Fc 0 D Fd Fc Fe的大小都相等 练 2如图 9 所示 在两等量异种点电荷的电场中 MN 为两电荷连线的中垂线 a b c 三点所在直线平行于两电荷的连线 且a 和 c 关于 MN 对称 b 点位于 MN 上 d 点位于两电荷的连线上 以下判断正确的是 A b 点场强大于d 点场强B b 点场强小于d 点场强 C a b 两点间的电势差等于b c 两点间的电势差 D 试探电荷 q 在 a 点的电势能小于在c 点的电势能 例 3如图 10 所示 一根长为L 1 5 m 的光滑绝缘细直杆MN 竖直固定
15、在电场强度大小 为 E 10 5 N C 与水平方向成 30 角的斜向上的匀强电场中 杆的下端M 固定一个带 电小球 A 带电荷量为Q 10 6 C 另一带电小球 B 穿在杆上可自由滑动 带电荷量为q 10 6 C 质量为 m 10 2 kg 现将小球 B 从杆的 N 端由静止释放 小球 B开始运动 静 电力常量k 10 9 N m 2 C2 g 10 m s2 1 求小球 B开始运动时的加速度a 2 当小球 B 的速度最大时 求小球距M 端的高度h1 3 若小球 B 从 N 端运动到距M 端的高度为h2 0 61 m 时 速度v 1 0 m s 求此过程中小 球 B 电势能的改变量 Ep 1
16、 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 q 0 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 A k3q R 2 B k10q 9R 2 C kQ q R 2 D k9Q q 9R2 2 如图 可视为质点的三物块A B C 放在倾角为30 的固定斜面上 物块与斜面间的动 摩擦因数 23 45 A 与 B紧靠在一起 C 紧靠在固定挡板上 三物块的质量分别为mA 0 60 kg mB 0 30 kg mC 0 50 kg 其中 A 不带电 B C 均带正电 且qC 10 5 C 开始时三 个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用 B C间相距 L 1 0 m 现给 A 施加一平 行于斜面向上的力F 使 A 在斜面上做加速度a 1 0 m s 2 的匀加速直线运动 假定斜面足 够长 已知静电力常量k 10 9 N m 2 C2 g 10 m s2 求 1 B 物块的带电量qB 2 A B 运动多长距
