2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第七章 靜電場 第1課時 庫侖定律 電場力的性質(zhì)課件 教科版.ppt

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第七章靜電場 第1課時庫侖定律電場力的性質(zhì) 基礎(chǔ)回顧 核心探究 演練提升 基礎(chǔ)回顧自主梳理 融會貫通 知識梳理 一 電荷及電荷守恒定律1 元電荷 點電荷 1 元電荷 一個電子所帶電荷量的絕對值為1 6 10 19C 它是電荷的最小單元 任何帶電體所帶電荷量都是元電荷的 2 當(dāng)帶電體本身的比它到其他帶電體的距離小很多 以至在研究它與其他帶電體的相互作用時 該帶電體的以及電荷在其上的分布狀況均無關(guān)緊要 該帶電體可看做一個帶電的點 點電荷是一種理想化模型 2 電荷守恒定律 1 內(nèi)容 電荷既不能被創(chuàng)造 也不能被消滅 它們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 在任何自然過程中 電荷的代數(shù)和是的 2 三種起電方式 3 帶電實質(zhì) 物體帶電的實質(zhì)是 整數(shù)倍 線度 形狀 轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移 守恒 摩擦起電 接觸起電 感應(yīng)起電 電子的轉(zhuǎn)移 二 庫侖定律1 內(nèi)容 中兩個靜止的點電荷之間的作用力 斥力或引力 與這兩個電荷所帶成正比 與它們之間的成反比 作用力的方向沿著這兩個點電荷的連線 2 表達式 F 式中k N m2 C2 叫靜電力常量 3 適用條件 真空中的 三 電場線電場強度1 靜電場 靜電場是客觀存在于電荷周圍的一種物質(zhì) 其基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用 真空 電荷量的乘積 距離的平方 9 0 109 點電荷 2 電場線的特點 1 電場線起始于正電荷 終止于 或者起始于無窮遠處 終止于 電場線不閉合 2 任何兩條電場線都不會相交 3 在同一電場中 電場強度較大的地方電場線 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 7 幾種典型電場的電場線分布 負電荷或無窮遠處 負電荷 較密 場強方向 降低 互相垂直 正電荷 3 方向 規(guī)定在電場中某點受力的方向為該點的電場強度方向 自主檢測 1 思考判斷 1 任何帶電體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍 2 根據(jù)F k 當(dāng)r 0時 F 3 電場強度反映了電場力的性質(zhì) 所以電場中某點的電場強度與試探電荷在該點所受電場力成正比 4 電場中某點的電場強度的方向即為正電荷在該點所受電場力的方向 5 在點電荷產(chǎn)生的電場中 以點電荷為球心的同一球面上各點的電場強度都相同 答案 1 2 3 4 5 C B 4 2018 山東聊城質(zhì)檢 兩個可自由移動的點電荷分別放在A B兩處 如圖所示 A處電荷帶正電荷量Q1 B處電荷帶負電荷量Q2 且Q2 4Q1 另取一個可以自由移動的點電荷Q3 放在AB直線上 欲使整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 則 A Q3為負電荷 且放于A左方B Q3為負電荷 且放于B右方C Q3為正電荷 且放于A B之間D Q3為正電荷 且放于B右方 A 解析 因為每個電荷都受到其余兩個電荷的庫侖力作用 且已知Q1和Q2是異種電荷 對Q3的作用力一為引力 一為斥力 所以Q3要平衡就不能放在A B之間 根據(jù)庫侖定律知 由于B處的電荷Q2電荷量較大 Q3應(yīng)放在離Q2較遠而離Q1較近的地方才有可能處于平衡 故應(yīng)放在Q1的左側(cè) 要使Q1和Q2也處于平衡狀態(tài) Q3必須帶負電 選項A正確 核心探究分類探究 各個擊破 考點一庫侖定律的理解與應(yīng)用 1 對庫侖定律的理解 1 F k r指兩點電荷間的距離 對可視為點電荷的兩個均勻帶電球 r為兩球的球心間距 2 當(dāng)兩個電荷間的距離r 0時 電荷不能視為點電荷 它們之間的庫侖力不能認為趨于無限大 2 三個自由點電荷平衡 的問題 1 平衡的條件 每個點電荷受到另外兩個點電荷的合力為零 或每個點電荷處于另外兩個點電荷產(chǎn)生的合場強為零的位置 2 C 核心點撥 B 考點二電場強度的理解與計算 1 電場強度三個表達式的比較 2 電場的疊加 1 疊加原理 多個電荷在空間某處的電場為各電場在該處所產(chǎn)生的電場強度的矢量和 2 運算法則 平行四邊形定則 C 核心點撥 1 帶電薄板是非點電荷 不能直接用公式求其電場強度 但帶電薄板在a b兩點產(chǎn)生的電場強度等大 反向 利用a處電場強度為0 求出薄板在a點的電場強度大小 2 根據(jù)對稱性獲得薄板在b點產(chǎn)生電場強度的大小和方向 利用公式求出點電荷在b點的電場強度大小和方向 根據(jù)矢量合成求出b點的電場強度 反思總結(jié)電場強度疊加問題的分析方法 1 確定分析計算電場的空間位置 2 分析該處有幾個分電場 先計算出各個分電場在該點的電場強度的大小和方向 如果是非點電荷產(chǎn)生的電場 應(yīng)通過對稱法 割補法 等效法等方法求解 3 依次利用矢量合成的平行四邊形定則求出矢量和 針對訓(xùn)練 導(dǎo)學(xué)號58826148 2018 河北石家莊質(zhì)檢 如圖所示 在真空中有兩個固定的等量異種點電荷 Q和 Q 直線MN是兩點電荷連線的中垂線 O是兩點電荷連線與直線MN的交點 a b是兩點電荷連線上關(guān)于O的對稱點 c d是直線MN上的兩個點 下列說法中正確的是 A a點的電場強度大于b點的電場強度 將一檢驗電荷沿MN由c移動到d 所受電場力先增大后減小B a點的電場強度小于b點的電場強度 將一檢驗電荷沿MN由c移動到d 所受電場力先減小后增大C a點的電場強度等于b點的電場強度 將一檢驗電荷沿MN由c移動到d 所受電場力先增大后減小D a點的電場強度等于b點的電場強度 將一檢驗電荷沿MN由c移動到d 所受電場力先減小后增大 C 解析 根據(jù)等量異種電荷周圍的電場分布 a b兩點的電場強度的大小相等 方向相同 MN為一條等勢線 它上面的電場強度O點最大 向兩邊逐漸減小 所以檢驗電荷在O點受到的電場力最大 一檢驗電荷沿MN由c移動到d 所受電場力先增大后減小 選項C正確 A B D錯誤 考點三電場中的平衡與加速問題 1 電場力方向正電荷受力方向與電場強度方向相同 負電荷受力方向與電場強度方向相反 2 恰當(dāng)選取研究對象 用 整體法 或 隔離法 進行分析 3 基本思路 1 平衡問題利用平衡條件列式求解 2 非平衡問題利用牛頓第二定律求解 4 庫侖力作用下電荷的平衡問題與力學(xué)中物體的平衡問題相同 可以將力進行合成與分解 典例3 2018 山東青島模擬 兩根絕緣細線分別系住a b兩個帶電小球 并懸掛在O點 當(dāng)兩個小球靜止時 它們處在同一水平面上 兩細線與豎直方向間夾角分別為 且 如圖所示 現(xiàn)將兩細線同時剪斷 則 A 兩球的下落時間一定相同B 兩球一定都做勻變速直線運動C 落地時兩球的水平位移一定相同D a球落地時的速度大于b球落地時的速度 A 核心點撥 1 兩球靜止時 通過力的平衡條件確定兩球的質(zhì)量關(guān)系 2 當(dāng)兩線剪斷后 對受力和運動進行分方向研究 水平方向上動量守恒 豎直方向上自由落體運動 多維訓(xùn)練 1 平衡問題 2018 陜西西安模擬 多選 在相距為r的A B兩點分別放上點電荷QA和QB C為AB的中點 如圖所示 現(xiàn)引入帶正電的檢驗電荷q 則下列說法正確的是 A 如果q在C點受力為零 則QA和QB一定是等量異種電荷B 如果q在AB延長線離B較近的D點受力為零 則QA和QB一定是異種電荷 且電荷量大小QA QBC 如果q在AC段上的某一點受力為零 而在BC段上移動時始終受到向右的力 則QA一定是負電荷 且電荷量大小QA QBD 如果q沿AB的垂直平分線移動時受力方向始終不變 則QA和QB一定是等量異種電荷 BCD 2 導(dǎo)學(xué)號58826149 加速運動問題 2018 江蘇徐州模擬 如圖所示 質(zhì)量為m的小球A穿在絕緣細桿上 桿的傾角為 小球A帶正電 電荷量為q 在桿上B點處固定一個電荷量為Q的正電荷 將A由距B豎直高度為H處無初速度釋放 小球A下滑過程中電荷量不變 不計A與細桿間的摩擦 整個裝置處在真空中 已知靜電力常量k和重力加速度g 求 1 A球剛釋放時的加速度大小 2 當(dāng)A球的動能最大時 A球與B點的距離 演練提升真題體驗 強化提升 高考模擬 1 電場線的理解 2017 海南卷 2 關(guān)于靜電場的電場線 下列說法正確的是 A 電場強度較大的地方電場線一定較疏B 沿電場線方向 電場強度一定越來越小C 沿電場線方向 電勢一定越來越低D 電場線一定是帶電粒子在電場中運動的軌跡 C 解析 電場線的疏密表示電場強度的強弱 那么電場強度較大的地方電場線一定較密 故A錯誤 沿著電場線的方向 電勢會降低 因此沿電場線方向電勢越來越低 但電場線不一定越來越疏 則電場強度不一定越來越小 故B錯誤 C正確 電場線不一定與帶電粒子的軌跡重合 只有電場線是直線 帶電粒子的初速度為零或初速度方向與電場線方向在同一條直線上時 電場線才與帶電粒子的軌跡重合 故D錯誤 B B ACD 5 帶電體的平衡與加速 2017 北京卷 22 如圖所示 長l 1m的輕質(zhì)細繩上端固定 下端連接一個可視為質(zhì)點的帶電小球 小球靜止在水平向右的勻強電場中 繩與豎直方向的夾角 37 已知小球所帶電荷量q 1 0 10 6C 勻強電場的電場強度E 3 0 103N C 取重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 小球所受電場力F的大小 2 小球的質(zhì)量m 3 將電場撤去 小球回到最低點時速度v的大小 拓展增分 C 2 微元法可將帶電圓環(huán) 帶電平面分成許多微元電荷 每個微元電荷可看做點電荷 在利用公式和電場強度疊加原理求出合電場強度 示例2 如圖所示 均勻帶電圓環(huán)所帶電荷量為Q 半徑為R 圓心為O P為垂直于圓環(huán)平面的對稱軸上的一點 OP L 試求P點的電場強度 3 對稱法利用空間上的對稱分布的電荷形成的電場具有對稱性的特點 可以使復(fù)雜的電場的疊加計算大為簡化 示例3 ab是長為l的均勻帶電細桿 P1 P2是位于ab所在直線上的兩點 位置如圖所示 ab上電荷產(chǎn)生的靜電場在P1處的電場強度大小為E1 在P2處的電場強度大小為E2 則以下說法正確的是 A 兩處的電場方向相同 E1 E2B 兩處的電場方向相反 E1 E2C 兩處的電場方向相同 E1 E2D 兩處的電場方向相反 E1 E2 D 解析 如圖所示 在ab桿上P1的右邊取a關(guān)于P1的對稱點a 由對稱性可知aa 段所帶電荷不論電性如何 在P1處所產(chǎn)生的電場強度均為零 則ab桿所帶電荷在P1處產(chǎn)生的電場強度實質(zhì)上就等于a b段所帶電荷在P1處所產(chǎn)生的電場強度大小 顯然a b段在P2處所產(chǎn)生的電場強度大小與其在P1處所產(chǎn)生的電場強度的大小相等 但方向相反 而aa 段所帶電荷在P2處也將產(chǎn)生電場 故此ab桿在P2處所產(chǎn)生的電場強度E2大于在P1處所產(chǎn)生的電場強度E1 且不論電性如何 兩點的電場強度方向必相反 選項D正確 4 等效法在保證效果相同的條件下 將復(fù)雜的電場情境變換為簡單的或熟悉的電場情境 示例4 MN為足夠大的不帶電的金屬板 在其右側(cè)距離為d的位置上放入一個電荷量為 q的點電荷O 金屬板右側(cè)空間電場分布如圖 甲 所示 P是金屬板表面上與點電荷O的距離為r的一點 幾位同學(xué)想求出P點的電場強度大小 但發(fā)現(xiàn)問題很難 經(jīng)過研究 他們發(fā)現(xiàn)圖 甲 所示的電場分布與圖 乙 中虛線右側(cè)的電場分布是一樣的 圖 乙 中兩等量異號點電荷的電場分布 其電荷量的大小均為q 它們之間的距離為2d 虛線是兩點電荷連線的中垂線 由此他們分別對 甲 圖P點的電場強度方向和大小作出以下判斷 其中正確的是 C