（廣西專用）高考物理一輪復習 9.1庫侖定律 電場強度課件 新人教版.ppt

第1講庫侖定律電場強度 理論知識是形成學科能力的重要組成部分 高考時雖不直接考查 但考題無不由此而生 本欄目以考點為綱 由淺入深逐步推進 對點訓練鞏固效果 創(chuàng)新復習模式 提升復習效果 高考成敗 根基在此 不可小覷 考點1點電荷電荷守恒定律庫侖定律1 元電荷 點電荷 1 元電荷 e 單個質(zhì)子 正電子的電荷量與元電荷相同 電子的電荷量q e 2 點電荷 代表帶電體的有一定電荷量的點 忽略帶電體的 和 的理想化模型 1 60 10 19c 1 60 10 19c 大小 形狀 2 電荷守恒定律 1 內(nèi)容 電荷既不能創(chuàng)造 也不能消滅 只能從一個物體 到另一個物體 或者從物體的一部分 到另一部分 在 的過程中 電荷的總量保持不變 2 三種起電方式 摩擦起電 接觸起電 3 帶電實質(zhì) 物體 轉移 轉移 轉移 感應起電 得失電子 3 庫侖定律 1 內(nèi)容 真空中兩個點電荷之間相互作用的電力 跟它們的電荷量的乘積 跟它們的距離的二次方 作用力的方向在它們的連線上 2 表達式 式中k叫做靜電力常量 k n m2 c2 成正比 成反比 9 0 109 1 完全相同的金屬球接觸后電荷的分配原則 1 若兩球帶同種電荷q1 q2 則接觸后電量平均分配 即q 1 q 2 2 若兩球帶異種電荷q1 q2 則接觸后電量先中和后平分 即q 1 q 2 電性與帶電量大的金屬球相同 2 對庫侖定律的三點說明 1 庫侖定律只適用于真空中的點電荷 空氣中也可以近似使用 2 庫侖力的方向由兩帶電體的電性決定 可按照同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引確定 3 計算庫侖力的大小時 只代入電荷電量的絕對值 不需要代入符號 在真空中有甲 乙兩個點電荷 其相互作用力為f 要使它們之間的相互作用力為2f 下列方法可行的是 a 使甲 乙電荷量都變?yōu)樵瓉淼谋禸 使甲 乙電荷量都變?yōu)樵瓉淼? c 使甲 乙之間距離變?yōu)樵瓉淼谋禿 使甲 乙之間距離變?yōu)樵瓉淼? 解析 選a d 根據(jù)庫侖定律分析可得 通過改變電荷量和電荷之間的距離即可改變庫侖力的大小 故答案為a d 考點2電場的基本性質(zhì)電場強度1 電場的基本性質(zhì) 對放入其中的電荷有 2 電場強度 1 定義式 e 是矢量 單位 n c或 2 點電荷的場強 e 適用于計算 中的點電荷產(chǎn)生的電場 3 方向 規(guī)定為 在電場中某點 的方向 力的作用 真空 正電荷 所受電場力 v m 1 場強三個表達式的比較 2 電場的疊加原理及計算法則 1 電場的疊加原理 多個電荷在空間某處產(chǎn)生的電場為各電荷在該處所產(chǎn)生的電場強度的矢量和 2 計算法則 遵循平行四邊形定則 如圖所示 有一帶電荷量為 q的點電荷與均勻帶電圓形薄板相距為2d 此點電荷到帶電薄板的垂線通過板的圓心 若圖中a點處的電場強度為零 則圖中b點處的電場強度大小是 解析 選a 由a點處的電場強度為零 知薄板帶正電荷 在a處產(chǎn)生的電場強度大小為方向向右 根據(jù)對稱性 在b處產(chǎn)生的電場強度大小為方向向左 故b點處的電場強度知a項正確 考點3電場線1 定義 為了形象地描述 中各點場強的強弱及方向 在電場中畫出一些曲線 曲線上每一點的 都跟該點的場強方向一致 曲線的 表示電場的強弱 電場 切線方向 疏密 2 特點 1 電場線從 出發(fā) 終止于 或無限遠處 或來自于無限遠處 終止于 2 電場線在電場中 3 在同一電場里 電場線 的地方場強越大 4 電場線上某點的切線方向表示該點的 5 沿電場線方向電勢逐漸 6 電場線和等勢面在相交處 正電荷 負電荷 負電荷 不相交 越密 場強方向 降低 互相垂直 3 幾種典型電場的電場線 1 點電荷的電場 1 正 負 點電荷的電場線呈空間球對稱分布指向外 內(nèi) 2 離點電荷越近 電場線越密 場強越大 3 以點電荷為球心作一球面 則電場線處處與球面垂直 在此球面上場強大小相等 但方向不同 2 兩種等量點電荷的電場比較 3 電場線與帶電粒子在電場中運動軌跡的關系一般情況下帶電粒子在電場中的運動軌跡不會與電場線重合 只有同時滿足以下三個條件時 兩者才會重合 1 電場線為直線 2 電荷初速度為零 或速度方向與電場線平行 3 電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向與電場線平行 2012 東城模擬 如圖所示 真空中有兩個等量異種點電荷a和b 一帶負電的試探電荷僅受電場力作用 在電場中運動的部分軌跡如圖中實線所示 m n是軌跡上的兩點 mn連線與ab連線垂直 o為垂足 且ao ob 設m n兩點的場強大小分別為em en 電勢分別為 m n 下列判斷中正確的是 a em大于enb m大于 nc b點電荷一定帶正電d 此試探電荷在m處的電勢能小于在n處的電勢能 解析 選c 由異種點電荷的電場分布可知 em en a錯 由試探電荷的運動軌跡可知在m點負電荷受力為右下方向 知b帶正電 則 m n b錯 c對 由于 m n 故知試探電荷在m處的電勢能大于在n處的電勢能 d錯 優(yōu)選全國各地典型高考真題 模擬題 并通過對例題全方位講解 立體式剖析 讓您多角度地把握高考考向 總結解題規(guī)律 規(guī)范解題步驟 跨越易錯陷阱 提高復習的有效性和針對性 高考成敗 方法在此 精心領會 點電荷的平衡問題的求解技巧 例證1 如圖所示 懸掛在o點的一根不可伸長的絕緣細線下端有一個帶電荷量不變的小球a 在兩次實驗中 均緩慢移動另一帶同種電荷的小球b 當b到達懸點o的正下方并與a在同一水平線上 a處于受力平衡時 懸線偏離豎直方向的角度為 若兩次實驗中b的電荷量分別為q1和q2 分別為30 和45 則為 解題指南 解答本題時應注意以下兩點 1 b對a的庫侖力沿水平方向 2 a b間距與q的關系 自主解答 選c 由庫侖定律得又r lsin f gtan 由以上各式可解得因g l qa不變 則故c正確 總結提升 分析點電荷平衡問題的方法步驟點電荷的平衡問題的分析方法與純力學平衡問題的分析方法是相同的 只是在原來受力的基礎上多了一個庫侖力或電場力 具體步驟如下 1 確定研究對象 如果有幾個物體相互作用時 要依據(jù)題意 適當選取 整體法 或 隔離法 2 對研究對象進行受力分析 多了個電場力 3 列平衡方程 f合 0或fx 0 fy 0 變式訓練 2012 杭州模擬 如圖所示 可視為點電荷的小物體a b分別帶負電和正電 b固定 其正下方的a靜止在絕緣斜面上 則 a a可能受2個力作用b a可能受3個力作用c a可能受4個力作用d a可能受5個力作用 解析 選a c 小物體a必定受到兩個力作用 即重力和b對它的電場力 這兩個力方向相反 若兩者恰好相等 則a應只受這兩個力作用 若向上的電場力小于a的重力 則a還將受到斜面的支持力 這三個力不能平衡 用假設法可得a必定還受斜面的靜摩擦力 所以a受到的力可能是2個 也可能是4個 選a c 變式備選 兩點電荷a b帶電量qa qb 在真空中相距r 現(xiàn)將檢驗電荷q置于某一位置c時 所受的庫侖力恰好為零 則 a a和b為異種電荷時 c在a b之間連線上靠近b一側b a和b為異種電荷時 c在a b連線的延長線上a外側c a和b為同種電荷時 c在a b之間連線上靠近b一側d a和b無論為同種電荷還是異種電荷 c都不在ab連線以及延長線上 解析 選c 根據(jù)檢驗電荷q置于某一位置c時 所受的庫侖力恰好為零可得c點的合場強為零 并且此位置一定在ab直線上 由場強的疊加原理可得場強為零的點 若是同種電荷一定在a b連線之間靠近電荷量小的b端 若是異種電荷一定在a b連線的延長線上靠近電荷量小的b端 即b的外側 所以答案為c 利用 補償法 求解電場強度 例證2 在某平面上畫一個半徑為r的圓 1 若在圓周上等間距地分布n n 2 個相同的點電荷 則圓心處的合場強為多少 2 若有一半徑同樣為r 單位長度帶電量為q q 0 的均勻帶電圓環(huán)上有一個很小的缺口 l 且 lr 如圖所示 則圓心處的場強又為多少 解題指南 解答本題時應注意以下兩點 1 圓心處的場強應為各電荷在此處產(chǎn)生的場強的矢量和 2 關于o點對稱的兩個相同點電荷在o點產(chǎn)生的場強相互抵消 自主解答 1 當n分別取2 3 4時圓心處的場強均為零 結合點電荷電場的對稱性可知 n個相同的點電荷在圓心處的合場強為零 2 可以把均勻帶電圓環(huán)視為由很多點電荷組成 若將缺口補上 再根據(jù)電荷分布的對稱性可得 圓心o處的合場強為零 由于有缺口的存在 圓心o處的電場即為缺口相對圓心o的對稱點產(chǎn)生的電場 其電場強度為該處電荷 可視為點電荷 在o點的電場強度 包括大小和方向 其電場強度的大小為方向由圓心o指向缺口 答案 1 合場強為零 2 方向由圓心o指向缺口 互動探究 在 例證2 第 2 問中 若在距缺口四分之一圓弧處 有同樣一個很小的缺口 l 且 lr 其余條件不變 則圓心處的場強大小又為多少 解析 根據(jù)補償法同樣可得第二個缺口在圓心o處產(chǎn)生的電場強度的大小仍為兩場強方向垂直 由矢量合成法則得圓心處的場強大小應為答案 總結提升 求合場強的兩種常用方法 1 對稱法 利用帶電體電荷分布具有對稱性 或帶電體產(chǎn)生的電場具有對稱性的特點求合場強的方法 2 補償法 題給條件建立的模型a不是一個完整的標準模型 這時需要給原來的問題補充一些條件 由這些補充條件建立另一個容易求解的模型b 并且模型a與模型b恰好組成一個完整的標準模型 這樣求解模型a的問題就變?yōu)榍蠼庖粋€完整的標準模型與模型b的差值問題 帶電粒子運動軌跡問題分析 例證3 2011 新課標全國卷 一帶負電荷的質(zhì)點 在電場力作用下沿曲線abc從a運動到c 已知質(zhì)點的速率是遞減的 關于b點電場強度e的方向 下列圖示中可能正確的是 虛線是曲線在b點的切線 解題指南 解答本題時應把握以下兩點 1 質(zhì)點帶負電且運動時速率減小 2 明確速度方向 軌跡 受力方向三者的位置關系 自主解答 選d 做曲線運動的物體 速度的方向沿該點的切線方向 而物體做曲線運動的條件是合外力與速度不共線 選項a錯誤 負電荷受力的方向與該點場強方向相反 并且軌跡曲線應向力的方向彎曲 選項c錯誤 質(zhì)點從a到c減速 故電場力的方向與速度方向的夾角為鈍角 選項b錯誤 d正確 總結提升 解答關鍵在于合外力的方向一定指向軌跡的凹側 然后由質(zhì)點速率變小 得出電場力及電場方向的大致指向 對易錯選項及錯誤原因具體分析如下 變式訓練 2012 柳州模擬 如圖所示 實線為不知方向的三條電場線 從電場中m點以相同速度飛出a b兩個帶電粒子 僅在電場力作用下的運動軌跡如圖中虛線所示 則 a a一定帶正電 b一定帶負電b a的速度將減小 b的速度將增加c a b的速度都將增加d a的加速度將減小 b的加速度將增加 解析 選c d 由a b兩粒子的軌跡可以判斷兩粒子飛入電場時所受電場力方向相反 一定為異種電荷 因不知電場線的方向 所以無法確定兩粒子的電性 a錯誤 因電場力對a b均做正功 兩粒子的速度都增大 b錯誤 c正確 由電場線的疏密程度可判斷a的加速度將減小 b的加速度將增加 d正確 例證 如圖所示 勻強電場方向與水平方向的夾角 30 斜向右上方 電場強度為e 質(zhì)量為m的小球帶負電 以初速度v0開始運動 初速度方向與電場方向一致 1 若小球的帶電荷量為為使小球能做勻速直線運動 應對小球施加的恒力f1的大小和方向如何 2 若小球的帶電荷量為為使小球能做直線運動 應對小球施加的最小恒力f2的大小和方向如何 規(guī)范解答 1 如圖所示 欲使小球做勻速直線運動 必使其所受合外力為零 所以f1cos qecos30 f1sin mg qesin30 解之得 60 f1 恒力f1與水平方向夾角為60 斜向右上方 2 為使小球能做直線運動 則小球受的合力必和運動方向在一條直線上 故要求力f2和mg的合力和電場力在一條直線上 當f2取最小值時 f2垂直于qe 故f2 mgsin60 方向如圖所示 與水平方向夾角為60 斜向左上方 答案 1 mg方向與水平方向夾角為60 斜向右上方 2 方向與水平方向夾角為60 斜向左上方 針對高考?？键c和疑難點 精編十個角度 穿插于十講內(nèi)容 助考生探尋知識內(nèi)涵 積累解題技巧 剖析疑難知識 分析常見模型 提升應考能力 點滴積累 聚沙成塔 高考成敗 關鍵在此 特別關注 等效對稱問題的解題技巧等效對稱問題實際上為等效問題和對稱問題的綜合應用 高考中兩者可以綜合考查也可以單獨考查 1 等效問題和對稱問題比較 2 等效對稱問題的應考策略 1 解題步驟 分析問題是否屬于等效問題或對稱問題 確定該問題屬于哪類等效問題或對稱問題 分析問題等效或對稱后的求解思路 2 注意問題 當原問題無法直接通過所給條件直接求出或求解較為復雜時 才考慮使用等效法或對稱法求解 轉化后的新問題 新過程應易于求解 明確原問題 原過程與新問題 新過程間的關系是解決此類問題的關鍵 典題例證 圖甲中 mn為很大的薄金屬板 可理解為無限大 金屬板原來不帶電 在金屬板的右側 距金屬板距離為d的位置上放入一個帶正電 電荷量為q的點電荷 由于靜電感應產(chǎn)生了如圖甲所示的電場分布 p是點電荷右側 與點電荷之間的距離也為d的一個點 幾位同學想求出p點的電場強度大小 但發(fā)現(xiàn)問題很難 這幾位同學經(jīng)過仔細研究 從圖乙所示的電場得到了一些啟示 經(jīng)過查閱資料他們知道 圖甲所示的電場分布與圖乙中虛線右側的電場分布是一樣的 圖乙中兩異號點電荷 電荷量的大小均為q 它們之間的距離為2d 虛線是兩點電荷連線的中垂線 由此他們分別求出了p點的電場強度大小 一共有以下四個不同的答案 答案中k為靜電力常量 其中正確的是 命題探究 本題設計較為巧妙 屬于典型的等效對稱問題 該題具有以下特點 1 若只考慮甲圖 模型較為陌生 按常規(guī)的思路無法求解 2 將甲圖等效為乙圖進行求解 體現(xiàn)了等效思想 3 乙圖電場線的分布及兩點電荷間距離的確定均體現(xiàn)了對稱思想 深度剖析 選a 本題中已明確給出可將原問題等效為等量異種點電荷的電場線分布問題進行求解 故根據(jù)對稱性 對比甲 乙兩圖分析 可以得出金屬板上的感應電荷產(chǎn)生的電場等效乙圖中 q電荷產(chǎn)生的電場 再根據(jù)點電荷場強公式和電場的疊加可得p點的場強為故a正確 1 關于點電荷 下列說法正確的是 a 只有體積很小的帶電體才可以看成點電荷b 只有球形帶電體才可以看成點電荷c 帶電體能否被看成點電荷既不取決于帶電體大小也不取決于帶電體的形狀d 一切帶電體都可以看成點電荷 解析 選c 帶電體能否看成點電荷 不取決于帶電體的形狀和大小 而是看其形狀 大小對所研究的問題的影響是否可以忽略 故c正確 a b d均錯誤 2 2012 北海模擬 在電場中的某點放一個檢驗電荷 其電荷量為q 受到的電場力為f 則該點的電場強度為下列說法正確的是 a 若移去檢驗電荷 則該點的電場強度為0b 若檢驗電荷的電荷量變?yōu)?q 則該點的場強變?yōu)?ec 若放置到該點的檢驗電荷變?yōu)?2q 則場中該點的場強大小不變