《高三物理总复习 6.1电场力的性质课件 鲁科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理总复习 6.1电场力的性质课件 鲁科版（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节电场力的性质第一节电场力的性质一、元电荷及电荷守恒定律一、元电荷及电荷守恒定律1元电荷：科学家发现最小的电荷量，质元电荷：科学家发现最小的电荷量，质子、正负电子电荷量与它相同，用子、正负电子电荷量与它相同，用e表示，表示，e_.2电荷守恒定律电荷守恒定律(1)起电方式：起电方式：_、_、感应起、感应起电电1.601019C摩擦起电摩擦起电接触起电接触起电(2)带电实质：物体带电的实质是带电实质：物体带电的实质是_(3)内容：电荷既不会创造，也不能消灭，它内容：电荷既不会创造，也不能消灭，它只能从一个物体只能从一个物体_，或者从，或者从物体的一部分物体的一部分_；在任何转；在任何转移的过程
2、中，电荷的总量移的过程中，电荷的总量_得失电子得失电子转移到另一个物体转移到另一个物体转移到另一部分转移到另一部分保持不变保持不变思考感悟思考感悟1任何两导体相互接触都平分电量吗？任何两导体相互接触都平分电量吗？提示：提示：1.当完全相同的带电金属球相接触时，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，异种电荷先中和后同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平分平分二、点电荷及库仑定律二、点电荷及库仑定律1点电荷：有一定的电荷量，忽略点电荷：有一定的电荷量，忽略_的一种理想化模型的一种理想化模型2库仑定律库仑定律(1)内容：内容：_中两个点电荷之间的相互作用中两个点电荷之间的相互作用力
3、的大小，跟它们的力的大小，跟它们的_成正比，成正比，跟它们的跟它们的_成反比；作用力的方成反比；作用力的方向沿着向沿着_形状和大小形状和大小真空真空电荷量的乘积电荷量的乘积距离的平方距离的平方它们的连线它们的连线(3)适用条件：适用条件：_中的中的_9.0109真空真空点电荷点电荷提示：提示：2.从数学角度分析是正确的，但从物理角从数学角度分析是正确的，但从物理角度分析，这一结论是错误的错误的原因是：当度分析，这一结论是错误的错误的原因是：当r0时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件，时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件，何况实际电荷都有一定大小，根本不会出现何况实际电荷都有一定大小，根本不会出
4、现r0的情况也就是说的情况也就是说r0时，已不能再利用库仑定时，已不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力了律计算两电荷间的相互作用力了三、电场、电场强度和电场线三、电场、电场强度和电场线1电场电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间定义：存在于电荷周围，能传递电荷间_的一种特殊物质的一种特殊物质(2)基本性质：对放入其中的电荷有基本性质：对放入其中的电荷有_2电场强度电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力力F与它的与它的_的比值的比值相互作用相互作用力的作用力的作用电荷量电荷量q(3)单位：单位：_或或_.(4)矢量性：规定矢量性：规定
5、_在电场中某点在电场中某点_的方向为该点电场强度的方向的方向为该点电场强度的方向N/CV/m正电荷正电荷所受电场力所受电场力3电场线的特点电场线的特点(1)电场线从电场线从_或无限远处出发，终止于或无限远处出发，终止于_或无限远处或无限远处(2)电场线在电场中不相交电场线在电场中不相交(3)在同一电场里，电场线在同一电场里，电场线_的地方场强越的地方场强越大大(4)_的电场线是均匀分布的平行直线的电场线是均匀分布的平行直线(5)电场线不是实际存在的线，而是为了形象电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场地描述电场_正电荷正电荷负电荷负电荷越密越密匀强电场匀强电场假想的线假想的线4几种典型
6、电场的电场线几种典型电场的电场线(如图如图611所所示示)图图611思考感悟思考感悟3两条电场线之间的空白区域存在电场吗？两条电场线之间的空白区域存在电场吗？提示：提示：3.存在电场存在于电荷周围的空间，存在电场存在于电荷周围的空间，电场线是电场的形象化描述电场线是电场的形象化描述课堂互动讲练课堂互动讲练一、库仑定律的理解和应用一、库仑定律的理解和应用1适用条件适用条件(1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式真空中的情况，可以直接应用公式(2)当两个带电体的间距远大于本身的大小时，当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带
7、电体看成点电荷可以把带电体看成点电荷2库仑力的方向库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定，且同种电荷由相互作用的两个带电体决定，且同种电荷相互排斥，为斥力；异种电荷相互吸引，为相互排斥，为斥力；异种电荷相互吸引，为引力引力3三个自由点电荷的平衡问题三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反必须大小相等，方向相反(2)规律：规律：“三点共线三点共线”三个点电荷分布在三个点电荷分布在同一直线上；同一直线上；“两同夹异两同夹异”正负电荷相互间隔
8、；正负电荷相互间隔；“两大夹小两大夹小”中间电荷的电荷量最小；中间电荷的电荷量最小；“近小远大近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的中间电荷靠近电荷量较小的电荷电荷当三个电荷中有两个电荷已经固定，要使第当三个电荷中有两个电荷已经固定，要使第三个自由电荷平衡，只要找到两个固定电荷三个自由电荷平衡，只要找到两个固定电荷的合场强为零的点即可，对自由电荷的电性的合场强为零的点即可，对自由电荷的电性和电荷量都无要求和电荷量都无要求即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1(2011年江苏启东模拟年江苏启东模拟)如图如图612 所示，所示，两个质量均为两个质量均为m的完全相同的金属球壳的完全相
9、同的金属球壳a与与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离定于绝缘支座上，两球心间的距离L为球半径为球半径的的3倍若使它们带上等量异种电荷，使其电倍若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为荷量的绝对值均为Q，那么，那么a、b两球之间的两球之间的万有引力万有引力F引引、库仑力、库仑力F库库分别为分别为()图图6122特殊方法特殊方法(1)补偿法：求解电场强度，常用的方法是根补偿法：求解电场强度，常用的方法是根据问题给出的条件建立起物理模型如果这据问题给出的条件建立起物理模型如果这个模型是一个完整的标准模型，则容易解决个模
10、型是一个完整的标准模型，则容易解决但有时由题给条件建立的模型不是一个完但有时由题给条件建立的模型不是一个完整的标准模型，比如说是模型整的标准模型，比如说是模型A，这时需要，这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建立另一个容易求解的模型件建立另一个容易求解的模型B，并且模型，并且模型A与模型与模型B恰好组成一个完整的标准模型恰好组成一个完整的标准模型这样求解模型这样求解模型A的问题就变为求解一个完整的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型的标准模型与模型B的差值问题的差值问题(2)极值法：物理学中的极值问题可分为物理极值法：物理学中的极值问题可分为
11、物理型和数学型两类物理型主要依据物理概念、型和数学型两类物理型主要依据物理概念、定理、定律求解数学型则是根据物理规律定理、定律求解数学型则是根据物理规律列出方程后，依据数学中求极值的知识求解列出方程后，依据数学中求极值的知识求解(3)微元法：微元法就是将研究对象分割成许微元法：微元法就是将研究对象分割成许多微小的单位，或从研究对象上选取某一多微小的单位，或从研究对象上选取某一“微元微元”加以分析，从而可以化曲为直，使变加以分析，从而可以化曲为直，使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量量(4)等效替代法：等效替代法是指在效果一致等效替代法：等效替代法是
12、指在效果一致的前提下，从的前提下，从A事实出发，用另外的事实出发，用另外的B事实事实来代替，必要时再由来代替，必要时再由B到到C直至实现所直至实现所给问题的条件，从而建立与之相对应的联系，给问题的条件，从而建立与之相对应的联系，得以用有关规律解之如以模型替代实物，得以用有关规律解之如以模型替代实物，以合力以合力(合运动合运动)替代两个分力替代两个分力(分运动分运动)(5)对称法：对称法是利用带电体对称法：对称法是利用带电体(如球体、如球体、薄板等薄板等)产生的电场具有对称性的特点来求产生的电场具有对称性的特点来求电场强度的方法电场强度的方法3叠加原理叠加原理多个点电荷在电场中某点的电场强度为各
13、个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，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加遵守平行四边形定则即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2(2010年高考福建卷年高考福建卷)物理学中有些问题的物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证，有时只结论不一定必须通过计算才能验证，有时只需通过一定的分析就可以判断结论是否正确需通过一定的分析就可以判断结论是否正确如图如图613所示为两个彼此平行且共轴所示为两个彼此平行且共轴的半径分别为的半径分
14、别为R1和和R2的圆环，两圆环上的电的圆环，两圆环上的电荷量均为荷量均为q(q0)，而且电荷均匀分布，而且电荷均匀分布两圆环的圆心两圆环的圆心O1和和O2相距为相距为2a，连线的中点，连线的中点为为O，轴线上的，轴线上的A点在点在O点右侧与点右侧与O点相距为点相距为r(ra)试分析判断下列关于试分析判断下列关于A点处电场强度点处电场强度大小大小E的表达式的表达式(式中式中k为静电力常量为静电力常量)正确的正确的是是()图图613三、对电场线的理解三、对电场线的理解1电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较的比较(1)电场线是为了形象地描述电场而引入的假电场线是
15、为了形象地描述电场而引入的假想的曲线，规定电场线上每点的切线方向沿想的曲线，规定电场线上每点的切线方向沿该点的场强方向，也就是正电荷在该点受电该点的场强方向，也就是正电荷在该点受电场力产生的加速度的方向场力产生的加速度的方向(负电荷受力方向负电荷受力方向相反相反)运动轨迹是带电粒子在电场中实际运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的轨迹，径迹上每点的切线方向为带电通过的轨迹，径迹上每点的切线方向为带电粒子在该点的速度方向因此，不能认为电粒子在该点的速度方向因此，不能认为电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹(2)如果同时满足以下三个条件，运动轨迹就如果同时满足以下三
16、个条件，运动轨迹就和电场线重合和电场线重合电场线为直线；电场线为直线；电荷初速度为零，或不为零但速度方向和电荷初速度为零，或不为零但速度方向和电场线平行；电场线平行；电荷仅受电场力作用或受其他力，但其他电荷仅受电场力作用或受其他力，但其他力的方向和电场线平行力的方向和电场线平行2两等量电荷电场线的比较两等量电荷电场线的比较(1)等量同种电荷的电场等量同种电荷的电场(如图如图614甲所示甲所示)两点电荷连线中点两点电荷连线中点O处的场强为零处的场强为零两点电荷连线中点两点电荷连线中点O附近电场线非常稀疏，但场附近电场线非常稀疏，但场强不为零强不为零从两点电荷连线中点从两点电荷连线中点O沿中垂面沿
17、中垂面(线线)到无限远，到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行线平行关于关于O点对称的两点，点对称的两点，A与与A、B与与B的场强等大、的场强等大、反向反向图图614(2)等量异种电荷的电场等量异种电荷的电场(如图乙所示如图乙所示)两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷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指向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大，中点大，中点O处场强最小，但不为零处场强最小，但不为零两点电荷连线的中垂面两点电荷
18、连线的中垂面(线线)上，电场线的方向上，电场线的方向均相同且与中垂面均相同且与中垂面(线线)垂直，中点垂直，中点O处场强最大，处场强最大，向外越来越小向外越来越小关于关于O点对称的两点，点对称的两点，A与与A、B与与B的场强等的场强等大、同向大、同向(3)两等量点电荷的电场对称分布特点两等量点电荷的电场对称分布特点关于两电荷连线对称；关于两电荷连线的垂直平关于两电荷连线对称；关于两电荷连线的垂直平分线对称如图甲、乙中关于直线分线对称如图甲、乙中关于直线AA上下对称，上下对称，关于关于BB左右对称左右对称名师点睛：名师点睛：若只有一条电场线，无法判断电若只有一条电场线，无法判断电场线的疏密程度，
19、因而也无法判断电场的强场线的疏密程度，因而也无法判断电场的强弱例如一条电场线为直线，它既可能是负弱例如一条电场线为直线，它既可能是负点电荷产生的电场，也可能是正点电荷产生点电荷产生的电场，也可能是正点电荷产生的电场，还可能是匀强电场的电场，还可能是匀强电场即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)图图6153(2010年高考课标全国卷年高考课标全国卷)静电除尘器是目前普遍采静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器其除尘器模型的收尘板是很长用的一种高效除尘器其除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线的条形金属板，图中直线ab为该收尘板的横截面工为该收尘板的横截面工作时收尘板带
20、正电，其左侧的电场线分布如图作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图615所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上若用粗黑曲线表示原来静止于最后落在收尘板上若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，图点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，图616中的四幅图中的四幅图中可能正确的是中可能正确的是(忽略重力和空气阻力忽略重力和空气阻力)()图图616解析：解析：选选A.因为电场中各点的场强方向为电场线因为电场中各点的场强方向为电场线的切线方向，所以条形金属板所产生的电场为非的切线方向，所以条形金属板所产生的电场为非匀强电场，即
21、带电粒子在电场中所受的电场力方匀强电场，即带电粒子在电场中所受的电场力方向与大小都将发生变化，故带电粒子在电场中不向与大小都将发生变化，故带电粒子在电场中不可能沿电场线运动，可能沿电场线运动，C错误；因为带电粒子在电错误；因为带电粒子在电场中将做曲线运动，由曲线运动的特点：所受的场中将做曲线运动，由曲线运动的特点：所受的合外力要指向圆弧内侧可知，带负电的粉尘颗粒合外力要指向圆弧内侧可知，带负电的粉尘颗粒运动轨迹可为运动轨迹可为A图，图，A正确正确经典题型探究经典题型探究题型一题型一库仑力作用下的平衡问题库仑力作用下的平衡问题 如图如图617所示，悬挂在所示，悬挂在O点的一根点的一根不可伸长的绝
22、缘细线下端有一个带电荷量不不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球带同种电荷的小球B，当，当B到达悬点到达悬点O的正下的正下方并与方并与A在同一水平线上，在同一水平线上，A处于受力平衡处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为时，悬线偏离竖直方向的角度为，若两次，若两次实验中实验中B的电荷量分别为的电荷量分别为q1和和q2，分别为分别为30和和45.则则q2/q1为为()图图617例例例例1 1【思思路路点点拨拨】球球A受受到到重重力力、库库仑仑力力和和绳绳子子拉拉力力作作用用，属属于于三三力力平平衡衡类类
23、问问题题，根根据据力的平衡和库仑定律列方程求解力的平衡和库仑定律列方程求解【答案答案】C【规律总结规律总结】解决带电体在电场中处于平解决带电体在电场中处于平衡状态问题的方法与解决力学中平衡问题的衡状态问题的方法与解决力学中平衡问题的方法是一样的，都是依据共点力平衡条件求方法是一样的，都是依据共点力平衡条件求解，所不同的只是在受力分析列方程时，一解，所不同的只是在受力分析列方程时，一定要注意考虑电场力定要注意考虑电场力 (2011年福州联考年福州联考)如图如图6110所示，图中所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该
24、电场区域时的运动轨迹，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程中是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，根据此图可以作出的判断，只受到电场力作用，根据此图可以作出的判断，错误的是错误的是()图图6110题型二题型二电场线的应用电场线的应用例例例例2 2A带电粒子所带电荷的正、负带电粒子所带电荷的正、负B带电粒子在带电粒子在a、b两点的受力方向两点的受力方向C带电粒子在带电粒子在a、b两点的加速度何处较大两点的加速度何处较大D带电粒子在带电粒子在a、b两点的速度何处较大两点的速度何处较大【思路点拨思路点拨】解决此题要利用以下三点：解决
25、此题要利用以下三点：(1)由轨迹弯曲方向判断电场力的方向由轨迹弯曲方向判断电场力的方向(2)由电场线的疏密判断加速度的大小由电场线的疏密判断加速度的大小(3)根据动能定理分析速度的大小根据动能定理分析速度的大小【解析解析】由电场线的疏密可知，由电场线的疏密可知，a点的场点的场强大，带电粒子在强大，带电粒子在a点的加速度大，故点的加速度大，故C正确；正确；画出初速度方向结合运动轨迹的偏转方向，画出初速度方向结合运动轨迹的偏转方向，可判断带电粒子所受电场力的方向，但由于可判断带电粒子所受电场力的方向，但由于电场的方向未知，所以不能判断带电粒子的电场的方向未知，所以不能判断带电粒子的电性，故电性，故
26、A错，错，B对；利用初速度的方向和对；利用初速度的方向和电场力方向的关系，可判断带电粒子由电场力方向的关系，可判断带电粒子由a到到b做负功，动能减小，因此做负功，动能减小，因此vavb，选项，选项D正正确确【答案答案】A【规律总结规律总结】解此类问题要掌握电场线的解此类问题要掌握电场线的用途用途(电场线的疏密反映场强的大小，曲线电场线的疏密反映场强的大小，曲线上某点的切线方向是该点的场强方向上某点的切线方向是该点的场强方向)，同，同时要掌握曲线运动的条件时要掌握曲线运动的条件(力指向曲线的凹力指向曲线的凹侧侧) (满分样板满分样板12分分)(2011年三明联考年三明联考)如如图图6112所示，
27、匀强电场方向与水平线间所示，匀强电场方向与水平线间夹角夹角30，斜向右上方，电场强度为，斜向右上方，电场强度为E，质量为质量为m的小球带负电，以初速度的小球带负电，以初速度v0开始运开始运动，初速度方向与电场方向一致动，初速度方向与电场方向一致图图6112题型三题型三电场中的力学综合电场中的力学综合例例例例3 3【思路点拨思路点拨】明确带电小球在电场中的受明确带电小球在电场中的受力情况结合运动状态满足的力学条件进行分力情况结合运动状态满足的力学条件进行分析计算析计算解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！图图6113方方向向如如图图6114所所示示，与与水水平平线线夹夹角角60斜向左上斜向左上(2分分)【规律总结规律总结】解决电场强度与力学知识的解决电场强度与力学知识的综合问题的一般思路：综合问题的一般思路：(1)明确研究对象明确研究对象(多为一个带电体，也可多为一个带电体，也可取几个带电体组成的系统取几个带电体组成的系统)(2)分析研究对象所受的全部外力，包括电场分析研究对象所受的全部外力，包括电场力力(3)由平衡条件或牛顿第二定律列方程求解即由平衡条件或牛顿第二定律列方程求解即可对于涉及能量问题，一般用动能定理或可对于涉及能量问题，一般用动能定理或能量守恒列方程求解能量守恒列方程求解
