第1节 电场力的性质的描述精选文档.ppt

本讲稿第一页，共二十四页 考点一、电荷和电荷守恒定律考点一、电荷和电荷守恒定律1.1.两种电荷：自然界存在两种电荷两种电荷：自然界存在两种电荷正、负电荷正、负电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电胶棒带负电.2.2.元电荷：元电荷：e e1.6101.6101919 C C，物体的带电量是不连续的，物体的带电量是不连续的，总是元电荷电量的整数倍总是元电荷电量的整数倍Q=neQ=ne；电子或质子电量的和元电荷；电子或质子电量的和元电荷电量相同电量相同.3.3.电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总是保持不变另一部分，在转移的过程中，电荷的总是保持不变.本讲稿第二页，共二十四页 考点一、电荷和电荷守恒定律考点一、电荷和电荷守恒定律4.起电方式：起电方式：摩擦起电摩擦起电接触起电：对完全相同的金属小球有接触起电：对完全相同的金属小球有带同种电荷：均分所带电荷带同种电荷：均分所带电荷带异种电荷：先中和再均分剩余电荷带异种电荷：先中和再均分剩余电荷感应起电感应起电5.带电的实质：带电的实质：电子的得失或转移的过程，不是产生电电子的得失或转移的过程，不是产生电荷；得到电子带负电，失去电子带正电。荷；得到电子带负电，失去电子带正电。6、带电物体的宏观表现：、带电物体的宏观表现：具有具有吸引轻小物体吸引轻小物体的本领的本领本讲稿第三页，共二十四页、内容：真空中两个点电荷之间相互作用的力，跟它们的、内容：真空中两个点电荷之间相互作用的力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上力的方向在它们的连线上.、公式：、公式：(其中其中k9.0109 Nm2/C2)、方向：沿两电荷连线方向，同种电荷相互吸引，异种电、方向：沿两电荷连线方向，同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥。荷相互排斥。、适用条件：真空中的点电荷、适用条件：真空中的点电荷 考点二、库仑定律考点二、库仑定律本讲稿第四页，共二十四页例例1、P67 例例1、如图所示，两个质量均为、如图所示，两个质量均为m的完全相同的金的完全相同的金属球壳属球壳a与与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离为绝缘支座上，两球心间的距离为l，为球半径的，为球半径的3倍。若使它倍。若使它们带上等量异种电荷，使其电量的绝对值均为们带上等量异种电荷，使其电量的绝对值均为Q，那么，那么，a、b两球之间的万有引力两球之间的万有引力F引库仑力引库仑力F库分别为（库分别为（）考点二、库仑定律考点二、库仑定律本讲稿第五页，共二十四页 考点二、库仑定律考点二、库仑定律变式、变式、67 3、宇航员在探测某星球时，发现该星球均匀、宇航员在探测某星球时，发现该星球均匀带电，且电性为负，电荷量为带电，且电性为负，电荷量为Q.在一次实验时，宇航员在一次实验时，宇航员将一带负电将一带负电q（qt2 B.t1t2 C.t1t2t0完全相同金属小球：完全相同金属小球：带同种电荷接触后相互作用力带同种电荷接触后相互作用力F2F1；带异种电荷接触后相互作用力可能变大可能变小，与可带异种电荷接触后相互作用力可能变大可能变小，与可能不变。能不变。本讲稿第九页，共二十四页 考点三、库仑力的力学问题考点三、库仑力的力学问题例、如图所示，有三个点电荷例、如图所示，有三个点电荷q q1 1、q q2 2和和q q3 3，固定在同一，固定在同一直线上，直线上，q q2 2与与q q3 3的距离是的距离是q q1 1与与q q2 2的距离的的距离的2 2倍倍.如果每个如果每个电荷受到的库仑力均为零，则三者所带电荷量之比为电荷受到的库仑力均为零，则三者所带电荷量之比为()A.(A.(9)4(9)4(36)36)B.9436 C.(B.9436 C.(3)26 3)26 D.326D.326三个固定电荷受到的静电力均为零，可以等效为三个平衡的三个固定电荷受到的静电力均为零，可以等效为三个平衡的自由电荷，根据自由电荷，根据“三点共线，两大夹小，两同夹异，近小三点共线，两大夹小，两同夹异，近小远大远大”的特点。的特点。本讲稿第十页，共二十四页例例5、如图所示，两个带点小球、如图所示，两个带点小球A、B的质量分别为的质量分别为m1、m2，带电量分别为，带电量分别为q1、q2,静止时两悬线与竖直方向的夹静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为角分别为1、2，且，且A、B恰好处于同一水平面上，则恰好处于同一水平面上，则（）A 若若q1=q2，则，则1=2 B 若若q1q2，则，则12 C 若若m1=m2，则，则1=2 D 若若m1m2，则，则1 2 考点三、库仑力的力学问题考点三、库仑力的力学问题AB本讲稿第十一页，共二十四页变式、如图所示，带电小球变式、如图所示，带电小球A、B的电荷量分别为的电荷量分别为QA、QB，OAOB，都用长，都用长L的丝线悬挂在的丝线悬挂在O点点.静止时静止时A、B相距相距为为d.为使平衡时为使平衡时AB间距离减为间距离减为d/2，可采用以下哪些方，可采用以下哪些方法法()双选双选A.将小球将小球B的质量增加到原来的的质量增加到原来的2倍倍B.将小球将小球B的质量增加到原来的的质量增加到原来的8倍倍C.将小球将小球B的电荷量减小到原来的一半的电荷量减小到原来的一半D.将小球将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球球B的质量增加到原来的的质量增加到原来的2倍倍 考点三、库仑力的力学问题考点三、库仑力的力学问题本讲稿第十二页，共二十四页 考点四、电场和电场强度考点四、电场和电场强度1.电场电场（）定义：带电体周围存在的一种特殊物质（）定义：带电体周围存在的一种特殊物质（）基本性质：对放入其中的电荷有力的作用（）基本性质：对放入其中的电荷有力的作用.电荷间的电荷间的相互作用就是通过电场发生作用的相互作用就是通过电场发生作用的.电场还具有能的性质电场还具有能的性质.2.电场强度电场强度E：反映电场强弱和方向的物理量反映电场强弱和方向的物理量.(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电跟它的电荷量荷量q的比值，叫做该点的电场强度，即的比值，叫做该点的电场强度，即E/，单位：，单位：V/m或或N/C.(2)场强的方向：场强的方向：E是矢量，规定正电荷在电场中某点是矢量，规定正电荷在电场中某点的受力方向为该点的场强方向的受力方向为该点的场强方向.(3)电场中某点的场强与放入该点的试探电荷无关，电场中某点的场强与放入该点的试探电荷无关，是由产生这个电场的场源电荷和这一点的位置决定是由产生这个电场的场源电荷和这一点的位置决定.本讲稿第十三页，共二十四页3.点电荷产生的电场的场强点电荷产生的电场的场强E，其中，其中Q为场源电荷，为场源电荷，E为距离为距离Q为为r处某处某点的场强大小点的场强大小.对于求均匀带电的球体或球壳外某点的对于求均匀带电的球体或球壳外某点的场强时，场强时，r为该点到球心的距离为该点到球心的距离.4.电场的叠加电场的叠加若空间中几个电场同时存在，电场中某点的场强就等于它们若空间中几个电场同时存在，电场中某点的场强就等于它们单独存在时在该点产生的场强的矢量和单独存在时在该点产生的场强的矢量和.考点四、电场和电场强度考点四、电场和电场强度本讲稿第十四页，共二十四页例例6 6如图所示，如图所示，A A为带正电为带正电Q Q的金属板，沿金属板的垂直的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板平分线，在距板r r处放一质量为处放一质量为m m、电量为、电量为q q的小球，小球的小球，小球受水平向右的电场力偏转受水平向右的电场力偏转角而静止角而静止.小球用绝缘丝线悬小球用绝缘丝线悬挂于挂于O O点，试求小球所在处的电场强度。点，试求小球所在处的电场强度。AQrmqO 考点四、电场和电场强度考点四、电场和电场强度本讲稿第十五页，共二十四页 考点四、电场和电场强度考点四、电场和电场强度例例7 7abab是长为是长为L L的均匀带电细杆，的均匀带电细杆，P P1 1、P P2 2是位于是位于abab所在所在直线上的两点，位置如图所示。直线上的两点，位置如图所示。abab上电荷产生的静电场上电荷产生的静电场在在P P1 1处的场强大小为处的场强大小为E E1 1，在，在P P2 2处的场强大小为处的场强大小为E E2 2。则以下。则以下说法正确的是（）说法正确的是（）A.两处的电场方向相同，两处的电场方向相同，E1E2 B.两处的电场方向相反，两处的电场方向相反，E1E2C.两处的电场方向相同，两处的电场方向相同，E1E2 D.两处的电场方向相反，两处的电场方向相反，E1E2aP1P2b本讲稿第十六页，共二十四页 考点四、电场和电场强度考点四、电场和电场强度例例8 8如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q Q，半径为，半径为R R，圆，圆心为心为O O，P P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点，为垂直于圆环平面的对称轴上的一点，OP=LOP=L，试求，试求P P点的场强。点的场强。ROLP本讲稿第十七页，共二十四页变式、（变式、（2009北京）北京）20图示为一个内、外半径分别为图示为一个内、外半径分别为R1和和R2的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为。取环面。取环面中心中心O为原点，以垂直于环面的轴线为为原点，以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点轴。设轴上任意点P到到O点的的距离为点的的距离为x，P点电场强度的大小为点电场强度的大小为E。下面给出。下面给出E的的四个表达式（式中四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个是合理的。为静电力常量），其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的场强你可能不会求解此处的场强E，但是你可以通过一定的物理分，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断，析，对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断，E的合的合理表达式应为理表达式应为()A BC D 考点四、电场和电场强度考点四、电场和电场强度本讲稿第十八页，共二十四页 考点四、电场和电场强度考点四、电场和电场强度变式变式2、（、（2010福建）物理学中有些问题的结论不一定必福建）物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证，有时只需要通过一定的分析就可须通过计算才能验证，有时只需要通过一定的分析就可以判断结论是否正确。如图所示为两个彼此平行且共轴以判断结论是否正确。如图所示为两个彼此平行且共轴的半径分别为的半径分别为R1和和R2的圆环，两圆环上的电荷量均为的圆环，两圆环上的电荷量均为q（q0），而且电荷均匀分布。两圆环的圆心），而且电荷均匀分布。两圆环的圆心O1和和O2相相距为距为2a，联线的中点为，联线的中点为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点处电场强点处电场强度大小度大小E的表达式（式中的表达式（式中k为静电力常量）正确的是（为静电力常量）正确的是（）A、B、C、D、本讲稿第十九页，共二十四页 考点五、电场线考点五、电场线5.电场线电场线为了形象地描述电场而引入的为了形象地描述电场而引入的假想的曲线假想的曲线，没有电场线的没有电场线的地方场强不一定为零地方场强不一定为零.(1)电场线的疏密表示场强的弱强，电场线上每一点的切线方电场线的疏密表示场强的弱强，电场线上每一点的切线方向表示该点的场强方向向表示该点的场强方向.(2)电场线从正电荷或无穷远处出发，终止于无穷远处或负电电场线从正电荷或无穷远处出发，终止于无穷远处或负电荷荷.静电场中电场线不闭合，不中断于距场源电荷有限远的地静电场中电场线不闭合，不中断于距场源电荷有限远的地方方.(3)电场线不相交，也不相切，更不能认为是电荷在电场中的电场线不相交，也不相切，更不能认为是电荷在电场中的运动轨迹运动轨迹.6.匀强电场匀强电场电场中各点场强大小相等，方向相同，匀强电场的电场线电场中各点场强大小相等，方向相同，匀强电场的电场线是一些等间距的平行线是一些等间距的平行线.本讲稿第二十页，共二十四页7.7.几种典型的电场线几种典型的电场线 考点五、电场线考点五、电场线本讲稿第二十一页，共二十四页 考点五、电场线考点五、电场线8 8电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系（）电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹（）电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹（）只有同时满足以下三个条件，两者重合（）只有同时满足以下三个条件，两者重合电场线为直线电场线为直线电荷初速度为零，或初速度方向与电场线重合电荷初速度为零，或初速度方向与电场线重合电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行。平行。本讲稿第二十二页，共二十四页例例9 9ABAB是某电场中的一条电场线，在电场线上是某电场中的一条电场线，在电场线上P P处自由处自由释放一个负试探电荷时，它沿直线向释放一个负试探电荷时，它沿直线向B B点处运动对此现点处运动对此现象下列判断中正确的是象下列判断中正确的是(不计电荷重力不计电荷重力)（）A.A.电荷向电荷向B B做匀加速运动做匀加速运动B.B.电荷向电荷向B B做加速度越来越小的运动做加速度越来越小的运动C.C.电荷向电荷向B B做加速度越来越大的运动做加速度越来越大的运动D.D.电荷向电荷向B B做加速运动，加速度的变化情况不能确定做加速运动，加速度的变化情况不能确定ABP 考点五、电场线考点五、电场线本讲稿第二十三页，共二十四页例例1010在在a a点由静止释放一个质量为点由静止释放一个质量为m m、电荷量为、电荷量为q q的带电的带电微粒，微粒到达微粒，微粒到达b b点时速度恰好为零，设点时速度恰好为零，设a a、b b所在的电场所在的电场线方向竖直向下，则以下说法不正确的是（线方向竖直向下，则以下说法不正确的是（）A.A.带电粒子带负电带电粒子带负电B.B.从从a a到到b,b,电场力对带电微粒做负功电场力对带电微粒做负功C.bC.b点场强大于点场强大于a a点场强点场强D.aD.a点场强大于点场强大于b b点场强点场强 考点五、电场线考点五、电场线ab本讲稿第二十四页，共二十四页