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

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第七章靜電場(chǎng) 第1課時(shí)庫(kù)侖定律電場(chǎng)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(huì)貫通 知識(shí)梳理 一 電荷及電荷守恒定律1 元電荷 點(diǎn)電荷 1 元電荷 一個(gè)電子所帶電荷量的絕對(duì)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(shí) 該帶電體的以及電荷在其上的分布狀況均無(wú)關(guān)緊要 該帶電體可看做一個(gè)帶電的點(diǎn) 點(diǎn)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(gè)物體到另一個(gè)物體 或者從物體的一部分到另一部分 在任何自然過(guò)程中 電荷的代數(shù)和是的 2 三種起電方式 3 帶電實(shí)質(zhì) 物體帶電的實(shí)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(kù)侖定律1 內(nèi)容 中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力 斥力或引力 與這兩個(gè)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(gè)點(diǎn)電荷的連線 2 表達(dá)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(chǎng)線電場(chǎng)強(qiáng)度1 靜電場(chǎng) 靜電場(chǎng)是客觀存在于電荷周圍的一種物質(zhì) 其基本性質(zhì)是對(duì)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(diǎn)電荷 2 電場(chǎng)線的特點(diǎn) 1 電場(chǎng)線起始于正電荷 終止于 或者起始于無(wú)窮遠(yuǎn)處 終止于 電場(chǎng)線不閉合 2 任何兩條電場(chǎng)線都不會(huì)相交 3 在同一電場(chǎng)中 電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線 4 電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的 5 沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸 6 電場(chǎng)線和等勢(shì)面在相交處 7 幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布 負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處 負(fù)電荷 較密 場(chǎng)強(qiáng)方向 降低 互相垂直 正電荷 3 方向 規(guī)定在電場(chǎng)中某點(diǎn)受力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向 自主檢測(cè) 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(shí) F 3 電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)力的性質(zhì) 所以電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力成正比 4 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向即為正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向 5 在點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中 以點(diǎn)電荷為球心的同一球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同 答案 1 2 3 4 5 C B 4 2018 山東聊城質(zhì)檢 兩個(gè)可自由移動(dòng)的點(diǎn)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(fù)電荷量Q2 且Q2 4Q1 另取一個(gè)可以自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷Q3 放在AB直線上 欲使整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 則 A Q3為負(fù)電荷 且放于A左方B Q3為負(fù)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?yàn)槊總€(gè)電荷都受到其余兩個(gè)電荷的庫(kù)侖力作用 且已知Q1和Q2是異種電荷 對(duì)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(kù)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(yuǎn)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(fù)電 選項(xiàng)A正確 核心探究分類探究 各個(gè)擊破 考點(diǎn)一庫(kù)侖定律的理解與應(yīng)用 1 對(duì)庫(kù)侖定律的理解 1 F k r指兩點(diǎn)電荷間的距離 對(duì)可視為點(diǎn)電荷的兩個(gè)均勻帶電球 r為兩球的球心間距 2 當(dāng)兩個(gè)電荷間的距離r 0時(shí) 電荷不能視為點(diǎn)電荷 它們之間的庫(kù)侖力不能認(rèn)為趨于無(wú)限大 2 三個(gè)自由點(diǎn)電荷平衡 的問(wèn)題 1 平衡的條件 每個(gè)點(diǎn)電荷受到另外兩個(gè)點(diǎn)電荷的合力為零 或每個(gè)點(diǎn)電荷處于另外兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)為零的位置 2 C 核心點(diǎn)撥 B 考點(diǎn)二電場(chǎng)強(qiáng)度的理解與計(jì)算 1 電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)表達(dá)式的比較 2 電場(chǎng)的疊加 1 疊加原理 多個(gè)電荷在空間某處的電場(chǎng)為各電場(chǎng)在該處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和 2 運(yùn)算法則 平行四邊形定則 C 核心點(diǎn)撥 1 帶電薄板是非點(diǎn)電荷 不能直接用公式求其電場(chǎng)強(qiáng)度 但帶電薄板在a b兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度等大 反向 利用a處電場(chǎng)強(qiáng)度為0 求出薄板在a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 2 根據(jù)對(duì)稱性獲得薄板在b點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向 利用公式求出點(diǎn)電荷在b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向 根據(jù)矢量合成求出b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 反思總結(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加問(wèn)題的分析方法 1 確定分析計(jì)算電場(chǎng)的空間位置 2 分析該處有幾個(gè)分電場(chǎng) 先計(jì)算出各個(gè)分電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向 如果是非點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng) 應(yīng)通過(guò)對(duì)稱法 割補(bǔ)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(duì)訓(xùn)練 導(dǎo)學(xué)號(hào)58826148 2018 河北石家莊質(zhì)檢 如圖所示 在真空中有兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷 Q和 Q 直線MN是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線 O是兩點(diǎn)電荷連線與直線MN的交點(diǎn) a b是兩點(diǎn)電荷連線上關(guān)于O的對(duì)稱點(diǎn) c d是直線MN上的兩個(gè)點(diǎn) 下列說(shuō)法中正確的是 A a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d 所受電場(chǎng)力先增大后減小B a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d 所受電場(chǎng)力先減小后增大C a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d 所受電場(chǎng)力先增大后減小D a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d 所受電場(chǎng)力先減小后增大 C 解析 根據(jù)等量異種電荷周圍的電場(chǎng)分布 a b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等 方向相同 MN為一條等勢(shì)線 它上面的電場(chǎng)強(qiáng)度O點(diǎn)最大 向兩邊逐漸減小 所以檢驗(yàn)電荷在O點(diǎn)受到的電場(chǎng)力最大 一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d 所受電場(chǎng)力先增大后減小 選項(xiàng)C正確 A B D錯(cuò)誤 考點(diǎn)三電場(chǎng)中的平衡與加速問(wèn)題 1 電場(chǎng)力方向正電荷受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同 負(fù)電荷受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反 2 恰當(dāng)選取研究對(duì)象 用 整體法 或 隔離法 進(jìn)行分析 3 基本思路 1 平衡問(wèn)題利用平衡條件列式求解 2 非平衡問(wèn)題利用牛頓第二定律求解 4 庫(kù)侖力作用下電荷的平衡問(wèn)題與力學(xué)中物體的平衡問(wèn)題相同 可以將力進(jìn)行合成與分解 典例3 2018 山東青島模擬 兩根絕緣細(xì)線分別系住a b兩個(gè)帶電小球 并懸掛在O點(diǎn) 當(dāng)兩個(gè)小球靜止時(shí) 它們處在同一水平面上 兩細(xì)線與豎直方向間夾角分別為 且 如圖所示 現(xiàn)將兩細(xì)線同時(shí)剪斷 則 A 兩球的下落時(shí)間一定相同B 兩球一定都做勻變速直線運(yùn)動(dòng)C 落地時(shí)兩球的水平位移一定相同D a球落地時(shí)的速度大于b球落地時(shí)的速度 A 核心點(diǎn)撥 1 兩球靜止時(shí) 通過(guò)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(duì)受力和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分方向研究 水平方向上動(dòng)量守恒 豎直方向上自由落體運(yùn)動(dòng) 多維訓(xùn)練 1 平衡問(wèn)題 2018 陜西西安模擬 多選 在相距為r的A B兩點(diǎn)分別放上點(diǎn)電荷QA和QB C為AB的中點(diǎn) 如圖所示 現(xiàn)引入帶正電的檢驗(yàn)電荷q 則下列說(shuō)法正確的是 A 如果q在C點(diǎn)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(zhǎng)線離B較近的D點(diǎn)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(diǎn)受力為零 而在BC段上移動(dòng)時(shí)始終受到向右的力 則QA一定是負(fù)電荷 且電荷量大小QA QBD 如果q沿AB的垂直平分線移動(dòng)時(shí)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(hào)58826149 加速運(yùn)動(dòng)問(wèn)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(xì)桿上 桿的傾角為 小球A帶正電 電荷量為q 在桿上B點(diǎn)處固定一個(gè)電荷量為Q的正電荷 將A由距B豎直高度為H處無(wú)初速度釋放 小球A下滑過(guò)程中電荷量不變 不計(jì)A與細(xì)桿間的摩擦 整個(gè)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(shí)的加速度大小 2 當(dāng)A球的動(dòng)能最大時(shí) A球與B點(diǎn)的距離 演練提升真題體驗(yàn) 強(qiáng)化提升 高考模擬 1 電場(chǎng)線的理解 2017 海南卷 2 關(guān)于靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線 下列說(shuō)法正確的是 A 電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線一定較疏B 沿電場(chǎng)線方向 電場(chǎng)強(qiáng)度一定越來(lái)越小C 沿電場(chǎng)線方向 電勢(shì)一定越來(lái)越低D 電場(chǎng)線一定是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡 C 解析 電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱 那么電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線一定較密 故A錯(cuò)誤 沿著電場(chǎng)線的方向 電勢(shì)會(huì)降低 因此沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低 但電場(chǎng)線不一定越來(lái)越疏 則電場(chǎng)強(qiáng)度不一定越來(lái)越小 故B錯(cuò)誤 C正確 電場(chǎng)線不一定與帶電粒子的軌跡重合 只有電場(chǎng)線是直線 帶電粒子的初速度為零或初速度方向與電場(chǎng)線方向在同一條直線上時(shí) 電場(chǎng)線才與帶電粒子的軌跡重合 故D錯(cuò)誤 B B ACD 5 帶電體的平衡與加速 2017 北京卷 22 如圖所示 長(zhǎng)l 1m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定 下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球 小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)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(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)力F的大小 2 小球的質(zhì)量m 3 將電場(chǎng)撤去 小球回到最低點(diǎn)時(shí)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(gè)微元電荷可看做點(diǎn)電荷 在利用公式和電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理求出合電場(chǎng)強(qiáng)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(duì)稱軸上的一點(diǎn) OP L 試求P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 3 對(duì)稱法利用空間上的對(duì)稱分布的電荷形成的電場(chǎng)具有對(duì)稱性的特點(diǎn) 可以使復(fù)雜的電場(chǎng)的疊加計(jì)算大為簡(jiǎn)化 示例3 ab是長(zhǎng)為l的均勻帶電細(xì)桿 P1 P2是位于ab所在直線上的兩點(diǎn) 位置如圖所示 ab上電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)在P1處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1 在P2處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2 則以下說(shuō)法正確的是 A 兩處的電場(chǎng)方向相同 E1 E2B 兩處的電場(chǎng)方向相反 E1 E2C 兩處的電場(chǎng)方向相同 E1 E2D 兩處的電場(chǎng)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(duì)稱點(diǎn)a 由對(duì)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(chǎng)強(qiáng)度均為零 則ab桿所帶電荷在P1處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上就等于a b段所帶電荷在P1處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 顯然a b段在P2處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與其在P1處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng) 故此ab桿在P2處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E2大于在P1處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E1 且不論電性如何 兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向必相反 選項(xiàng)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(chǎng)情境變換為簡(jiǎn)單的或熟悉的電場(chǎng)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(gè)電荷量為 q的點(diǎn)電荷O 金屬板右側(cè)空間電場(chǎng)分布如圖 甲 所示 P是金屬板表面上與點(diǎn)電荷O的距離為r的一點(diǎn) 幾位同學(xué)想求出P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 但發(fā)現(xiàn)問(wèn)題很難 經(jīng)過(guò)研究 他們發(fā)現(xiàn)圖 甲 所示的電場(chǎng)分布與圖 乙 中虛線右側(cè)的電場(chǎng)分布是一樣的 圖 乙 中兩等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)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(diǎn)電荷連線的中垂線 由此他們分別對(duì) 甲 圖P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和大小作出以下判斷 其中正確的是 C