人教版高三物理一轮复习 第7章第1课时 电荷 库仑定律 电场及其描述课件 鲁科.ppt

电电场场电荷库仑定律电荷库仑定律电场及其描述电场及其描述第七章2021/8/9 星期一1一、电荷守恒定律一、电荷守恒定律1.自自然然界界只只存存在在与与这这两两种种电电荷荷，任任何何带带电电体体的的电电荷荷量量都都 是是 的整数倍，元电荷：的整数倍，元电荷：e=1.61019C.正电荷正电荷 负电荷负电荷元电荷元电荷2021/8/9 星期一22.电荷守恒定律：电荷既不能电荷守恒定律：电荷既不能，也，也不能不能，只能从一个物体，只能从一个物体到到另一个物体，或从物体的一部分另一个物体，或从物体的一部分另一部分，在另一部分，在过程中，电荷的总量过程中，电荷的总量.3.起电的几种方法：起电的几种方法：、和和；起电的实质是；起电的实质是.创造创造消灭消灭转移转移转移到转移到转移转移不变不变摩擦起电摩擦起电接触起电接触起电感应起电感应起电电荷的转移电荷的转移2021/8/9 星期一3二、库仑定律二、库仑定律1.内内容容：的的个个 点点电电荷荷之之间间的的相相互互作作用用力力与与它它们们 成成正正比比，与与它它们们 成成反反比比，作作用用力力的的方方向向在在 .公公式式：,式式中中k叫叫做做 ，数值为，数值为9.0109Nm2/C2.2.点点电电荷荷：若若带带电电体体的的和和 .对对它它们们相相互互作作用用力力的的影影响响可可以以忽忽略略不不计计，这这样样的的带带电电体体就就可可以以看看成成点点电电荷荷，点点电电荷荷是是一一种种模型模型.真空中真空中两两电荷量的乘积电荷量的乘积距离的二次方距离的二次方静电力常量静电力常量形状形状体积大小体积大小理想化理想化它们的连线上它们的连线上2021/8/9 星期一4三、电场强度三、电场强度1.定定义义：放放入入电电场场中中的的某某一一点点的的检检验验电电荷荷受受到到的的静静电电力力跟跟它它的的电电荷荷量量的的比比值值，叫叫该该点的电场强度点的电场强度.2.公式：公式：,单位：单位：.3.方方向向：规规定定为为在在该该点点受受到到的的电场力的方向电场力的方向.4.点电荷的电场点电荷的电场:.E=F/qN/C,V/m正电荷正电荷E=kQ/r22021/8/9 星期一55.电电场场线线：为为了了直直观观形形象象地地描描述述电电场场中中各各点点电电场场强强度度大大小小与与方方向向,在在电电场场中中画画出出一一系系列列曲曲线线，曲曲线线上上各各点点的的方方向向表表示示该该点点的的场场强强方方向向，曲曲线线的的表表示示电电场场的的强强弱弱.电电场场线线的性质：的性质：电电场场线线起起源源于于 (或或无无穷穷远远处处)，终终止止于于 (或或无无穷穷远远处处)，不不会会在在无无电电荷处中断；荷处中断；电场线不相交、不重合；电场线不相交、不重合；电场线不是真实存在；电场线不是真实存在；电电场场线线不不表表示示电电荷荷在在电电场场中中的的运运动动轨轨迹迹.切线切线疏密疏密正电荷正电荷负电荷负电荷2021/8/9 星期一66.匀匀强强电电场场：在在电电场场中中，如如果果各各点点的的场场强强大大小小和和方方向向都都相相同同，这这样样的的电电场场叫叫匀匀强强电电 场场.匀匀 强强 电电 场场 中中 的的 电电 场场 线线 是是.7场场强强的的叠叠加加原原理理：场场强强是是矢矢量量，不不同同的的场场源源电电荷荷周周围围空空间间中中的的某某点点的的合合场场强强为为各个场源电荷在该点场强的各个场源电荷在该点场强的矢量和矢量和.平行且等间距的直线平行且等间距的直线2021/8/9 星期一7 库仑定律与力学的综合应用库仑定律与力学的综合应用有有两两个个带带电电小小球球，电电荷荷量量分分别别为为Q和和9Q,在在真真空空中中分分别别放放在在A、B两两点点，相相距距L=0.4m,若若引引进进第第三三个个带带电电小小球球，正正好好要要使使三三个个小小球球都都处处于于平平衡衡状状态态(三三个个带带电电小小球球可可看看做做点点电电荷荷)，如图，如图711所示所示.则：则：图图711(1)第三个小球应放在什么第三个小球应放在什么位置？位置？(2)第三个小球带电性质如第三个小球带电性质如何？带电量多少？何？带电量多少？2021/8/9 星期一8因因为为A带带电电量量为为Q，B带带电电量量为为9Q,要要使使三三个个小小球球都都处处于于平平衡衡状状态态，则则第第三三个个小小球球可可能能带带负负电电，放放在在A的的左左边边；可可能能带带正正电电，放放在在B的的右右边边.设设第第三三个个小小球球带带负负电电为为q,放放在在A的的左边左边x处，由库仑定律和力的平衡条件知处，由库仑定律和力的平衡条件知由由得：得：x=0.2m或或x=0.1m(舍去舍去).q=Q2021/8/9 星期一9设设第第三三个个小小球球带带正正电电为为q,放放在在B的的右右边边x处，由库仑定律和力的平衡条件知处，由库仑定律和力的平衡条件知由由得得因为因为x,L均为正值，所以均为正值，所以式不成立式不成立.综综上上可可得得：(1)第第三三个个小小球球应应放放在在距距A的的左边左边0.2m处，处，(2)第第三三个个小小球球带带负负电电，带带电电量量为为q=Q.2021/8/9 星期一10类类似似这这种种三三个个点点电电荷荷的的平平衡衡问问题题，可可归归纳纳成成口口诀诀：“电电性性：同同夹夹异异；电电量量：大大夹夹小小；间间距距：远远大大近近小小”.即即：在在库库仑仑力力作作用用下下能能平平衡衡时时，三三个个电电荷荷中中两两侧侧的的电电荷荷具具有有同同种种电电性性，中中间间的的电电荷荷电电性性与与两两侧侧的的相相反反；中中间间的的电电荷荷电电量量比比两两侧侧的的要要小小且且离离电电荷荷量量大大的的远远，离离电电荷荷量量小小的的要要近近.要要求求解解三三个个电电荷荷电电量量和和位位置置的的定定量量关关系系，可可根根据据任任一一电电荷荷受受另另两两个个电电荷荷的的库库仑仑力力作作用用的的平平衡衡条条件件来来列方程求解列方程求解.2021/8/9 星期一11两两个个大大小小相相同同的的小小球球带带有有同同种种电电荷荷，质质量量分分别别为为m1和和m2，带带电电量量分分别别是是q1和和q2，用用细细绝绝缘缘线线悬悬挂挂后后，因因静静电电力力而而使使两两悬悬线线张张开开，分分别别与与铅铅垂垂线线方方向向成成角角1和和2，且且两两球球同同处处一一水水平平线线上上如如图图712所所示示，若若12，则则下述结论正确的是下述结论正确的是()A.q1一定等于一定等于q2 B.一定满足一定满足q1/m1q2/m2 C.m1一定等于一定等于m2D.必须同时满足必须同时满足q1q2，m1m2 图图712 2021/8/9 星期一122021/8/9 星期一13理解库仑定律，作好受力分析图，理解库仑定律，作好受力分析图，而后利用平衡条件求解而后利用平衡条件求解2021/8/9 星期一14电场的力学性质电场的力学性质 如如图图713(甲甲)所所示示，AB是是电电场场中中的的一一条条直直电电场场线线，在在只只有有电电场场力力的的作作用用下下一一带带负负电电粒粒子子沿沿直直线线从从A运运动动到到B点点的的速速度度时时间图象如图间图象如图(乙乙)所示，所示，图图7132021/8/9 星期一15则则关关于于A、B两两点点的的电电场场强强度度EA和和EB的的下下列说法正确的是列说法正确的是()A.EBEA，电场方向从，电场方向从A指向指向BB.EAEB，电场方向从，电场方向从B指向指向AC.EA=EB，电场方向从，电场方向从A指向指向BD.无法确定无法确定2021/8/9 星期一16 由由速速度度时时间间图图象象可可以以看看出出，图图线线上上各各点点切切线线斜斜率率随随时时间间逐逐渐渐增增大大，说说明明粒粒子子从从A到到B的的运运动动加加速速度度逐逐渐渐增增大大，根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律知知粒粒子子在在B点点受受到到的的电电场场力力较较大大，因因此此电电场场线线上上B点点场场强强比比A点点大大.又又可可知知粒粒子子从从A到到B加加速速，根根据据动动力力学学知知识识知知粒粒子子受受到到的的电电场场力力方方向向与与速速度度方方向向相相同同，即即由由A指指向向B；负负电电荷荷受受到到的的电电场场力力方方向向与与场场强强方方向向相相反反，因因此此场场强强方方向从向从B指向指向A.选项选项B正确正确.2021/8/9 星期一17虽虽然然A、B两两点点在在同同一一直直电电场场线线上上，但但仅仅从从(甲甲)图图无无法法断断定定A、B场场强强的的大大小小，结结合合图图(乙乙)的的速速度度时时间间图图线线就就可可以以分分析析A、B场场强强大大小小关关系系了了.同同学学们们不不妨妨思思考考一一下下，若若v-t是是直直线呢？线呢？2021/8/9 星期一18 如如图图714所所示示，真真空空有有一一点点电电荷荷，在在它它产产生生的的电电场场中中有有a、b两两点点，a点点的的场场强强大大小小为为Ea，方方向向与与ab连连线线成成60角角，b点点的的场场强强大大小小为为Eb，方方向向与与ab连连线线成成30.关关于于a、b两两点点场场强强Ea、Eb及及电电势势Fa、Fb的的关关系系，下下列列判判断断正正确确的的是是()图图7142021/8/9 星期一192021/8/9 星期一20 如如图图715所所示示，带带正正电电小小球球质质量量为为m=1102kg，带带电电量量为为q=1106C，置置于于光光滑滑绝绝缘缘水水平平面面上上的的A点点.当当空空间间存存在在着着斜斜向向上上的的匀匀强强电电场场时时，该该小小球球从从静静止止开开始始始始终终沿沿水水平平面面做做匀匀加加速速直直线线运运动动，当当运运动动到到B点点时时，测测得得其其速速度度v=1.5m/s，此此时时小小球球的的位位移移为为x=0.15m.求求此此匀匀强电场场强强电场场强E的取值范围的取值范围.(取取g=10m/s2)图图7152021/8/9 星期一21某某同同学学求求解解如如下下：设设电电场场方方向向与与水平面之间夹角为水平面之间夹角为，由动能定理由动能定理qExcos=0得得 V/m由由 题题 意意 可可 知知 0,所所 以以 当当E7.5104V/m时时小小球球始始终终沿沿水水平平做做匀匀加加速速直直线线运运动动.经经检检查查，计计算算无无误误.该该同同学学所所得得结结论论是是否否有有不不完完善善之之处处？若若有有，请请予以补充予以补充.2021/8/9 星期一22该同学所得结论有不完善之处该同学所得结论有不完善之处.为为使使小小球球始始终终水水平平面面运运动动，还还必必须须有有一一条条件件：小小球球不不能能离离开开水水平平面面，电电场力在竖直方向上的分力必须小于重力：场力在竖直方向上的分力必须小于重力：qEsinmg 又又qExcos=两式联立得两式联立得2021/8/9 星期一23即即53，所以由，所以由式得式得即：即：7.5104V/mE1.25105V/m 电电场场力力虽虽然然从从本本质质上上区区别别于于力力学学的的重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力，但但产产生生的的效效果果服服从从牛牛顿顿力力学学中中的的所所有有规规律律.因因此此，有有关关电电场场力力的的综合问题应根据力学解题思路去分析综合问题应根据力学解题思路去分析.2021/8/9 星期一24如如图图716所所示示，一一质质量量为为m、带带电电量量为为q的的小小球球，用用绝绝缘缘细细线线悬悬挂挂在在水水平平向向右右的的匀匀强强电电场场中中，静静止止时时悬悬线线向向左左与与竖竖直直方方向向成成角，重力加速度为角，重力加速度为g.图图716(1)判断小球带何种判断小球带何种电荷；电荷；(2)求电场强度求电场强度E的大的大小；小；(3)若在某时刻将细若在某时刻将细线突然剪断，求经过线突然剪断，求经过t时间小球的速度时间小球的速度vt.2021/8/9 星期一25(1)负电负电(2)分析小球受力如图所示，其中分析小球受力如图所示，其中电场力电场力F=qE2021/8/9 星期一262021/8/9 星期一27