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1、第1讲 库仑定律 电场力的性质,第六章 静电场,内容索引,基础 知识梳理,命题点一 库仑定律的理解及应用,命题点二 电场强度的理解及叠加,命题点三 电场中的平衡和加速问题,盘查拓展点,课时作业,1,基础知识梳理,1,一、库仑定律 电荷守恒定律 1.点电荷 有一定的电荷量，忽略形状和 的一种理想化模型. 2.电荷守恒定律 (1)起电方式：摩擦起电、接触起电、 起电. (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，它只能从一个物体转移到 ，或者从物体的一部分转移到 ；在转移过程中，电荷的总量保持不变.,大小,感应,得失电子,另一个物体,另一部分,3.库仑定律 (1)
2、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正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在 . (2)表达式：F ，式中k9.0109 Nm2/C2，叫做静电力常量. (3)适用条件： ； .,它们的连线上,真空中,点电荷,计算两个带电小球之间的库仑力时，公式中的r一定是指两个球心之间的距离吗？为什么？,答案,不一定.当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小时，两球不能看做点电荷，这时公式中的r大于(带同种电荷)或小于(带异种电荷)两个球心之间的距离.,二、电场、电场强度 1.电场 (1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间 的一种特殊物质. (2)基本性质：对放入其中的
3、电荷有 的作用. 2.电场强度 (1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的 的比值. (2)定义式：E ，q为 电荷. (3)矢量性：规定 电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向.,相互作用,力,电荷量q,试探,正,3.场强公式的比较,三个 公式,适用于 电场 与试探电荷是否存在无关,适用于 产生的电场 Q为场源电荷的电荷量,适用于 电场 U为两点间的电势差，d为沿电场方向两 点间的距离,任何,点电荷,匀强,4.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 和. (2)运算法则： 定则.,矢量,平行四边形,5.等量同种
4、和异种点电荷的电场强度的比较,三、电场线 1.定义 为了形象地描述电场中各点场强的强弱及 ，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的 方向都跟该点的场强方向一致，曲线的疏密表示电场的 . 2.电场线的三个特点 (1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远或 处； (2)电场线在电场中不相交； (3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线 ，电场强度较小的地方电场线 .,切线,方向,强弱,负电荷,较密,较疏,1.(2016浙江理综15 ）如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触.把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开 A.此时A带正电，B带负电 B.
5、此时A电势低，B电势高 C.移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合 D.先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合,答案,解析,由静电感应可知，A左端带负电，B右端带正电，A、B的电势相等，选项A、B错误； 若移去C，则两端的感应电荷消失，则贴在A、B下部的金属箔都闭合，选项C正确； 先把A和B分开，然后移去C，则A、B带的电荷仍然存在，故贴在A、B下部的金属箔仍张开，选项D错误.,2.(教科版选修31P15第1题)把检验电荷放入电场中的不同点a、b、c、d，测得的检验电荷所受电场力F与其电荷量q之间的函数关系图象如图所示，则a、b、c、d四点场强大小的关系为 A.EaEbEcEd
6、 B.EaEbEdEc C.EdEaEbEc D.EcEaEbEd,答案,3.(人教版选修31P5演示实验改编)在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和电荷量有关.他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示. 实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B 球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大； 再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察 到电荷量越大，B球悬线的偏角越大. 实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的_而增大，随其所带电荷量的_而增大. 此同学在探究中应用的科学方法
7、是_(选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”).,答案,解析,减小,增大,控制变量法,对B球进行受力分析，球受重力、电场力和线的拉力，线与竖直方向间的夹角变大时，说明电场力变大.电荷量不变时，两球距离变小，悬线偏角变大，电场力变大；距离不变时，电荷量变大，线的偏角变大，电场力变大.,4.(人教版选修31P15第6题)用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为1.0102 kg，所带电荷量为2.0108 C.现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与铅垂线成30夹角.求这个匀强电场的电场强度.,答案,解析,2.9106 N/C,5. (人教版选修31P15第7题) 如图所示，真空中
8、有两个点电荷Q1 4.0108 C和Q21.0108 C，分别固定在x坐标轴的x0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？,答案,解析,x212 cm处,因为|Q1|Q2|，所以，在Q1左侧的x轴上，Q1产生的电场的电场强度总是大于Q2产生的电场的电场强度，且方向总是指向x轴负半轴，在x0和x6 cm之间，电场强度总是指向x轴的正方向.所以，只有在Q2右侧的x轴上，才有可能出现电场强度为0的点. 设该点距离原点的距离为x，则k k 0，即4(x6)2x20， 解得x14 cm(不合题意，舍去)和x212 cm.所以，在x212 cm处电场强度等于0.,(2)x坐标轴上
9、哪些地方的电场强度方向是沿x轴正方向的？,答案,解析,0x6 cm和x12 cm的地方,在x坐标轴上0x6 cm和x12 cm的地方，电场强度的方向总是沿x轴正方向的.,1,2,命题点一 库仑定律的理解及应用,1.库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用. 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，如图所示.,(1)同种电荷：Fk ；(2)异种电荷：Fk . 4.不能根据公式错误地认为r0时，库仑力F，因为当r 0时，两个带电体已不能看做点电荷了.,(多选)(2016浙江理综19)如图所示，把A、B两
10、个相同的导电小球分别用长为0.10 m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0.12 m.已测得每个小球质量是8.0104 kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度g10 m/s2，静电力常量k9.0109 Nm2/C2，则 A.两球所带电荷量相等 B.A球所受的静电力为1.0102 N C.B球所带的电荷量为4108 C D.A、B两球连线中点处的电场强度为0,【例1】,答案,解析,分析,Fmgtan 378.0104100.75 N6.0103 N，选项B错误；,A、B两球带等量的同种电荷， 故在A、B两
11、球连线中点处的电场强度为0，选项D正确.,两个完全相同的带电金属球接触时电荷的分配规律 1.如果接触前两金属球带同种电荷，电荷量分别为q1和q2，两球接触时， 总电荷量平均分配，两球的电荷量都等于 . 2.如果接触前两金属球带异种电荷，电荷量分别为q1和q2，且q1q2，接触时，先中和再将剩余的电荷量(q1q2)平均分配，两球的电荷量都等 于 .,1.(多选)两个半径相同的金属小球(视为点电荷)，带电荷量之比为17，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,答案,解析,分析,设两小球的电荷量分别为q和7q，则原来相距r时的相互作用力Fk k . 由于两球的电性未知，
12、接触后相互作用力的计算可分为两种情况：,2.根据科学研究表明，地球是一个巨大的带电体，而且表面带有大量的负电荷.如果在距离地球表面高度为地球半径一半的位置由静止释放一个带负电的尘埃，恰好能悬浮在空中，若将其放在距离地球表面高度与地球半径相等的位置时，则此带电尘埃将 A.向地球表面下落 B.远离地球向太空运动 C.仍处于悬浮状态 D.无法判断,答案,解析,相等，r相消,1,3,命题点二 电场强度的理解及叠加,1.求解电场强度的常规方法 电场强度是静电学中极其重要的概念，也是高考考点分布的重点区域之一.求电场强度常见的有定义式法、点电荷电场强度公式法、匀强电场公式法、矢量叠加法. 2.求解电场强度
13、的非常规思维方法 (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，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补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍. (4)微元法：将带电体分成许多元电荷，每个元电荷看成点电荷，先根
14、据库仑定律求出每个元电荷的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强.,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,【例2】,答案,解析,如图所示，xOy平面是无穷大导体的表面，该导体充满z0的空间，z0的空间为真空.将电荷量为q的点电荷置于z轴上zh处，则在xOy平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则在z轴上z 处的场强大小
15、为(k为静电力常量),【例3】,答案,解析,分析,电场强度叠加问题的求解思路 电场强度是矢量，叠加时应遵从平行四边形定则，分析电场的叠加问题的一般步骤是： (1)确定分析计算场强的空间位置； (2)分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向； (3)依次利用平行四边形定则求出矢量和.,3.已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同.如图所示，半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的直线上有A、B两个点，O和B、B和A间的距离均为R.现以OB为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k，球的体积公式为V r3，则A点处场强的大小为,答案,解析,4.如图所示，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点有一电荷量为q(q0)的固定点电荷.已知b点处的场强为
