内部资料-专题一--电场力的性质.doc

. . . . 学有方高二物理秋季同步课程（上）（教师用书）专题一 电场力的性质一 . 电荷 电荷守恒定律1电荷量、元电荷、点电荷电荷量：电荷的多少叫电荷量。元电荷： 质子（或电子）所带电荷量的绝对值，元电荷的电荷量C，任何带电体的电荷量都为元电荷的整数倍。点电荷:是一种理想化模型，即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。2电荷守恒定律：电荷既不能创造也不能消灭，任何起电方式都是电荷的转移，在同一隔离系统中正、负电荷量代数和不变。二 . 库仑定律1容：真空中两个静止的点电荷的相互作用跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 说明 (1) 库仑定律只适用于真空中两个静止的点电荷，当r趋近于0 时,F并非趋近于,此时库仑定律不成立。(2) 静电力具有力的共性：与重力、弹力、摩擦力三种性质力一样具有力的共性，也可使物体发生形变或使物体运动状态发生变化，但产生原因不同，所有又具有自己的个性。2表达式 ：三 . 电场强度与电场力1. 定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F跟它的电量q的比值，叫该点的电场强度，简称场强。用E表示 适用于任何电场。2方向：说明 对计算电场强度的公式的理解（1）定义式：，适用于任何电场，电场中某点的场强是由电场本身决定的，其大小和方向与试探电荷无关，试探电荷充当“测量工具”；（2）决定式：是真空中点电荷形成的电场的决定式，由场源电荷和场源电荷到某点的距离决定；（3）是电场与电势差的关系式，只适用于匀强电场，式中的是两点间沿电场方向的距离。与正电荷在该点所受静电力的方向相同。3电场强度与电场力的比较四、电场线1定义：在电场中画出的条条有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示该点的场强方向，这样一些曲线称为电场线。2基本特点：（1）电场线不是电场里实际存在的线,而是一种理想化模型；（2）电场线始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远)；（3）电场线不闭合、不相交；（4）在同一电场里，电场线越密的地方，场强越大，电场线越稀的地方，场强越小；3几种常见的电场线电场线图样简要描述 发散状 -光芒四射会聚状- 万箭穿心 众矢之的相吸状- 握手言欢 相依为命相斥状-背道而驰 势不两立平行、等距、同向的直线-齐头并进例1两个半径相同的金属小球，带电量之比为17，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的 ( )A:7 B:16 :7 点拨此题渗透着电荷守恒的思想，解答电场问题时，必须考虑电荷的电性。解析由于两球的电性未知，接触后相互作用力的计算可分两种情况：设两小球的电量分别为q与7q，则原来相距r时的相互作用力两球电性相同,相互接触时两球电量平均分,每球带电量为 放回原处后的相互作用力为 两球电性不同相互接触时电荷先中和再平分，每球带电量为 放回原处后的相互作用力为可见：答案C、D例2两个电荷量分别为和的负电荷、，在真空中相距为，如果引入另一点电荷，正好能使这三个电荷都处于静止状态，试确定电荷的位置、电性与它的电荷量。点拨此题涉与库仑定律与力学平衡知识解析由于、点电荷同为负电性，可知电荷应该放在、之间的连线上，而受到、对它的库仑力为零，即可确定它的位置。又因、电荷也都处于静止状态，即、各自受到的库仑力的合力均要为零，则可推知的带电性并求出它的电荷量。依题意作图如下：并设电荷和相距为，则与相距为（），的电荷量为，对电荷量，其所受的库仑力的合力为零，即 根据库仑定律有 ，解得，由于、均为负电荷，只有当电荷处于、之间时，其所受库仑力才可能方向相反、合力为零，因此只有。三个电荷都处于静止状态，即、电荷所受静电力的合力均应为零，对来说，对它的作用力是向左的斥力，所以对的作用力应该是向右的引力，这样，可以判定电荷的电性必定为正。又由，得 ， 即。例3 如图，带电小球A、B的电荷分别为QA、QB，OA=OB，都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时AB间距离减为d/2，可采用以下哪些方法（ ） A.将小球A、B的质量都增加到原来的2倍 B.将小球B的质量增加到原来的8倍 C.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半 D.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将球B的质量增加到原来的2倍点拨解决电场问题还是用力学规律。解析由B的共点力平衡图知 而 可知 答案B D例4如图，正六边形abcdef的顶点a上固定一个电量为Q的正点电荷，其余各顶点固定一个电量均为Q的负点电荷，若此正六边形的边长为L，求它的几何中心处的场强大小和方向。解析此题考查的物理知识：点电荷场强公式；方法：场强的叠加； 由于正六边形具有对称性，则各顶点的电荷在几何中心处所产生的场强大小均为 ，b、e两点电荷的合场强为零，c、f两点电荷的合场强也为零，因而几何 中心处的合场强是a、d两点电荷的合场强。如下图，几何中心O的场强，方向自O点指向d点。答案见解析例5如图，小球A和B带电荷量均为+q，质量分别为m和2m，用不计质量的竖直细绳连接，在竖直向上的匀强电场中以速度V0匀速上升，某时刻细绳突然断开。小球A和B间的相互作用力忽略不计。 求：（1）该匀强电场的场强E ；（2）细绳断开后A、B两球的加速度aA、aB ；（3）当B球速度为零时，A球的速度大小。解析（1）设场强为E，把小球A、B看作一个系统，由于绳未断前作匀速运动，则有：得（2）细绳断后，根据牛顿第二定律，对A有：方向向上；对B有：（负号表示方向向下）。（3）细绳断开前后两绳组成的系统满足合外力为零，所以系统总动量守恒。设B球速度为零时，A球的速度为，根据动量守恒定律， 得变式训练1.两个分别带有电荷量和的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相聚为的两处，它们间库仑力的大小为，两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为（ ） A. B. C. D.解析接触前两个点电荷之间的库仑力大小为，两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电荷量先中和后均分，所以两球分开后各自带电量为，距离又变为原来的，库仑力为，所以两球间库仑力的大小为，C项正确。答案C+QA+QB·P真空中两个正点电荷A、B所带电量皆为Q，且相距为r,则在AB连线上距离A为r/3处的P点的电场强度为多少？解析A、B都在P点产生电场，且两个场强方向相反。 所以 方向指向电荷B答案见解析。3图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q，求该三角形中心O点处的场强大小和方向。 解析每个点电荷在O点处的场强大小都是 由图可得O点处的合场强为 方向由O指向C 答案见解析。1. 关于摩擦起电现象的以下说法中，哪些是正确的（ ）A摩擦起电现象使本没有电子和质子的物体中产生了电子和质子B两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷C摩擦起电，可能是摩擦中导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显示带正电2真空中甲、乙两个固定的点电荷，相互作用力为F，若甲的带电量变为原来的2倍，乙的带电量变为原来的8倍，要使它们的作用力仍为F，则它们之间的距离变为原来的（ ）A、2倍 B、4倍 C、8倍 D、16倍3在电场中某点放一检验电荷，其电量为q，检验电荷受到的电场力为F，则该点电场强度为E=F/q，那么以下说确的是（ ）A若移去检验电荷q，该点的电场强度就变为零B若在该点放一个电量为2q的检验电荷，该点的场强就变为E/2C若在该点放一个电量为-2q的检验电荷，该点场强大小仍为E，但场强的方向变为原来相反的方向D若在该点放一个电量为-的检验电荷，该点的场强大小仍为E，场强的方向仍是原来的场强方向4以下说确的是（ ）A电子和质子都是元电荷B一个带电体的带电量为205.5倍的元电荷C元电荷是最小的带电单位D元电荷没有正、负之分5关于电场线的说法，正确的是 ( )电场线的方向，就是电荷受力的方向 正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动,但加速度不变电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大 静电场的电场线不可能是闭合的1一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，图中能正确反映q、E、F三者关系的是（ ）2关于电场线,下述说法中正确的是（ ）A电场线是客观存在的B电场线与电荷运动的轨迹是一致的C电场线上某点的切线方向与与电荷在该点受力方向可以不同D沿电场线方向,场强一定越来越大3如下图，两根丝线挂着两个质量相同的小球A、B，开始时两球都不带电，此时上、下 丝线的受力分别为TA和TB；如果使A带正电，使B带负电，此时上下丝线的受力分别为TA和TB，则（ ）ATATABTATACTATADTBTB4. 在绝缘光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球.现由静止同时释放这两个 小球，则这两个小球的加速度和速度大小随时间的变化情况是（ ）A速度变大，加速度变大 B速度变小，加速度变小C速度变大，加速度变小 D速度变小，加速度变大5两个大小相同的小球带有同种电荷，质量分别为m1和m2，带电荷量分别是q1和q2，用绝缘细线后，由于静电斥力而使两悬线开，分别与铅垂线方向成夹角1和2，且两球处于同一水平线上，如下图，1=2，则以下关系正确的是()Aq1一定等于q2Bm1一定等于m2C一定满足D一定同时满足q1=q2，m1=m26（2009·卷）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（ ）EEEEq q q q q q q qO L x O L x O L x O L x 7如下图，带正电且电荷均匀分布的金属圆环竖直放置，其中心处有一电子， 若电子某一时刻以初速度v0从圆环中心水平向右运动，则此后电子将（ ）A做匀速直线运动 B做匀减速直线运动C做匀加速直线运动 D以圆心O为平衡位置做往复运动8两根光滑绝缘棒在同一竖直平面，两棒与水平面间均成45°角，棒上各穿有个质量为m、带电荷量为Q的相同小球，如下图.现让两球同时从同一高度由静止开始下滑,则当两球相距多大时，小球的速度达到最大值?本讲参考答案夯实基础巩固部分：1. BD 2. B 3. D 4.CD 5.CD提升能力培优部分：1. D 2. C 3.AD 4. C 5.B6.答案：A。解析：由等量异种点电荷的电场强度的关系可知，在两点电荷连线中点处电场强度最小，但不是零，从两点电荷向中点电场强度逐渐变小，因此A正确。7. 答案：D。解析：由于金属圆环带电均匀分布且相对圆心对称，所以正电荷对电子的库仑力也对称作用，当电子在圆心处时，电子受到的库仑力的合力为零；当电子离开圆心时，它受到的库仑力总是指向圆心，故电子在离开圆心时，它做减速运动；电子在靠近圆心时，它做加速运动，电子在整个过程中做来回往复运动。8. 解析：如下图，小球在三个力作用下先做加速度减小的变加速运动，当a=0时，速度达最大。此时，(1)由库仑定律得 （2）由(1)、(2)得9 / 9