高三物理一轮复习-3161：电场力的性质课件

考纲展示高考瞭望知识点要求电荷，电荷守恒定律、点电荷Ⅰ1.高考对本部分内容的考查主要集中在电场的有关概念、电场力做功与电势能的变化、带电粒子在电场中的运动、电容器等知识点上，试题既有对本部分知识的单独考查，以选择题为主，题目难度不大；也有把本部分知识与牛顿运动定律、动能定理、功能关系相结合的综合考查，以计算题为主，题目难度较大．2.预计2011年高考对电场部分的考查重点仍放在电场力的性质、电场能的性质、带电粒子在电场中的运动三个方面，尤其是带电粒子在电场、磁场形成的复合场中的运动仍可能是压轴题.库仑定律Ⅱ静电场、电场线Ⅰ电场强度，点电荷的场强Ⅱ电势能，电势、等势面Ⅰ电势差Ⅱ匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅰ带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ电容、电容器Ⅰ示波管Ⅰ选修3-1第六章静电场1．电荷：自然界中存在着两种电荷，电荷，电荷．2．点电荷当带电体间的距离比它们自身的大小大的多以至于带电体的、及对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体，就可以看作带电的点，叫做点电荷．类似于力学中的．也是一种理想化的模型．正负形状大小电荷分布质点第1讲电场力的性质3．元电荷：科学发现最小的电荷量就是电子所带的电荷量．质子、正电子电荷量与它相同，用e表示，e＝，所有带电体的电荷量都是元电荷的．4．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创造，也不能消失，它只能从一个物体到另一物体或从物体的这一部分到另一部分，系统的电荷总量．(2)物体带电的实质：．(3)物体带电的方式有：、、．(4)当完全相同的带电金属球相接触时电荷的分配规律：同种电荷总量，异种电荷先后．1.60×10－19C整数倍转移转移不变得失电子摩擦起电感应起电接触带电平均分配中和平分如何理解电荷量、元电荷、点电荷和试探电荷？电荷量是物体带电的多少，电荷量只能是元电荷的整数倍；元电荷不是电子也不是质子，而是最小的电荷量，电子和质子带最小的电荷量，即e＝1.6×10－19C；点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”，是一种理想化的模型，对其带电荷量无限制；试探电荷要求放入电场后对原来的电场不产生影响，且要求在其占据的空间内场强“相同”，故其应为带电荷量“足够小”的点电荷．1．M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.6×10－10C，下列判断正确的有()A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B．摩擦的过程中电子从M转移到NC．N在摩擦后一定带负电1.6×10－10CD．M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子解析：M和N都不带电，是指这两个物体都呈电中性，没有“净电荷”(没有中和完的电荷)，也就是没有得失电子．但内部仍有相等数量的正电荷(质子数)和负电荷(电子数)，所以选项A错误．M和N摩擦后M带正电荷，说明M失去电子，电子从M转移到N，选项B正确．根据电荷守恒定律，M和N这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷的代数和为0，摩擦后电荷量仍应为0，选项C正确．电子带电荷量为1.6×10－19C，摩擦后M带正电荷1.6×10－10C，由于M带电荷量应是电子电荷量的整数倍．所以M失去109个电子，选项D错误．答案：BC1．内容：在中两个点电荷的相互作用力跟它们的成正比，跟它们间的成反比．作用力的方向在上．2．表达式：F＝k，式中k＝，叫．3．适用条件：中的．真空电荷量的乘积距离的平方它们的连线9.0×109N·m2/C2静电力常量真空点电荷2.如图6－1－1所示，两个完全相同的绝缘金属壳a、b的半径为R，质量为m，两球心之间的距离为l＝3R.若使它们带上等量的异种电荷，电荷量为q，那么两球之间的万有引力F引，库仑力F库分别为()图6－1－1解析：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，而均匀的球体可将其质量集中在球心考虑；库仑定律适用于点电荷，两球壳带等量异种电荷，但由于电荷间的相互作用力使其电荷集中在两球壳的内侧，它们之间距离小于l，故此时的库仑力大于电荷集中在球心时的库仑力．答案：D3.如图6－1－2所示，在一条直线上有两个相距0.4m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，问：C应带什么性质的电？应放于何处？所带电荷量为多少？图6－1－2解析：根据平衡条件判断，C应带负电，放在A的左边且和AB在一条直线上．设C带电荷量为q，与A点相距为x，则以A为研究对象，由平衡条件：①以C为研究对象，则②解①②得x＝r＝0.2m，q＝－Q故C应带负电，放在A的左边0.2m处，带电荷量为－Q.答案：负A的左边0.2m处Q1．电场：电荷周围存在的一种物质，电场对放入其中的电荷有．静止电荷产生的电场称为．2．电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷受的电场力F与它的的比值．(2)公式：E＝.力的作用静电场电荷量q根据表达式E＝，能说场强E与q成反比，与F成正比吗？为什么？提示：不能．因电场的场强大小决定于电场本身，而与检验电荷的受力和所带电荷量无关．E＝F/q为场强的定义式，非决定式．(3)单位：或.(4)矢量性：规定在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向．3．点电荷场强的计算式(1)设在场源点电荷Q形成的电场中，有一点P与Q相距r，则P点的场强E＝.(2)适用条件：真空中的形成的电场．N/CV/m正电荷点电荷1．电场强度的三个性质(1)矢量性：电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量．规定正电荷受力方向为该点场强的方向，有关计算按矢量法则．(2)唯一性：电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置．(3)叠加性：如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和．2．场强三个表达式的比较公式适用条件特点定义式E＝任何电场某点的场强为确定值，大小及方向与q无关决定式E＝真空中点电荷某点的场强E由场源电荷Q和该点到场源电荷的距离r决定关系式E＝匀强电场d是沿电场方向的距离4．下列关于电场强度的两个表达式E＝和E＝的叙述正确的是()A．E＝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＝是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场C．E＝是真空中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D．从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式F＝，式中是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，而是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小解析：E＝是场强的定义式，由其物理意义可判定选项A错误，选项B正确．E＝只适用于真空中点电荷的电场，不适用于其他电场，选项C正确．点电荷场强计算式E＝是通过库仑定律F＝和场强定义式E＝推导出来的，且库仑力是电荷间通过场相互作用的，所以选项D正确．答案：BCD1．电场线及特点电场线电场线是画在电场中的一条条，曲线上每点的表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了而假想的线．电场线的特点①电场线从或出发终止于或．②电场线在电场中不．③在同一电场里，电场线的地方场强越大．④的电场线是均匀分布的平行直线.有方向的曲线切线方向描述电场正电荷无限远处负电荷无限远处相交越密匀强电场2.几种典型电场的电场线等量同种和异种点电荷的电场两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较比较项目等量同种点电荷等量异种点电荷电场线图示交点O处的场强为零最大由O沿中垂线向外场强的变化向外先增大后减小向外逐渐减小关于O点对称的两点A与A′，B与B′场强的关系等大、反向等大、同向5．(2009·上海，3)两带电量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图()解析：根据两等量异种点电荷周围的电场线可直观地看出，连线的中点场强最小，但不为零，关于中点对称的两点场强大小相等，方向相同，所以两点电荷的连线上的场强先减小后增大，A正确．答案：A【例1】(2009·浙江，16)如图6－1－3所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q＞0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为()图6－1－3解析：对最右边的小球受力分析可知，小球受到另外两个带电小球对它向右的库仑力，大小分别为F1＝和F2＝，由力的平衡可知弹簧弹力的大小F＝F1＋F2＝；故弹簧的伸长量为Δl＝，所以选C.答案：C分析带电体力学问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化．分析方法是：(1)确定研究对象．如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”，一般是先整体后隔离．(2)对研究对象进行受力分析．(3)列平衡方程(F合＝0或Fx＝0，Fy＝0)1－1如图6－1－4所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ，若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°.则q2/q1为()图6－1－4A．2B．3C．2D．3解析：由库仑定律得F＝又r＝lsinθ由以上各式可解得qB＝，因qA不变，则答案：C1－2(2010·合肥模拟)在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图6－1－5所示．现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为()图6－1－5解析：由库仑定律和力的平衡知识可得：，解得：，故D正确．答案：D【例2】(2009·海南单科，10)如图6－1－6所示，两等量异号的点电荷相距为2a.M与两点电荷共线，N位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到M和N的距离都为L，且L≫a.略去(a/L)n(n≥2)项的贡献，则两点电荷的合电场在M和N点的强度()图6－1－6A．大小之比为2，方向相反B．大小之比为1，方向相反C．大小均与a成正比，方向相反D．大小均与L的平方成反比，方向相互垂直解析：两电荷在M点的合电场为由于L≫a，所以EM＝，所以EM∝a，方向水平向右；两电荷在N点的合电场为EN＝2×，由于L≫a，所以EN＝，所以EN∝a，方向水平向左，且EM＝2EN，故选项A、C正确，B、D错误．答案：AC电场的叠加要根据电荷的正、负，先判断场强的方向，然后利用矢量合成法则，结合对称性分析叠加结果．2－1AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电荷量分别为＋q和－q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图6－1－7所示．要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷Q()图6－1－7A．应放在A点，Q＝2qB．应放在B点，Q＝－2qC．应放在C点，Q＝－qD．应放在D点，Q＝－q解析：由平行四边形定则得出＋q和－q在O点产生的合场强水平向右，大小等于其中一个点电荷在O点产生的场强的大小．要使圆心处的电场强度为零，则应在C点放一个电荷量Q＝－q的点电荷，故C选项正确．答案：C2－2(2010·广州测试二)如图6－1－8所示，在绝缘的光滑水平面上有A、B两个点电荷，A带正电，B带负电，电荷量都是q，它们之间的距离为d.为使两电荷在电场力作用下都处于静止状态，必须在水平方向加一个匀强电场．求：两电荷都处于静止状态时，AB连线的中点处场强大小和方向．(已知静电力常数为k)图6－1－8解析：设点电荷在AB连线中点处产生的场强为E1，所加的匀强电场的场强为E0，