库仑定律电场力的性质例题精选PPT.ppt
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1、库仑定律电场力的性质例题第1页,此课件共42页哦带电粒子可分为两类带电粒子可分为两类:一类是指电子、质子、氘核和一类是指电子、质子、氘核和粒子等微观粒粒子等微观粒子,由于它们所受的重力远小于控制其运动的电场力,子,由于它们所受的重力远小于控制其运动的电场力,所以一般不计重力;所以一般不计重力;另一类是带电的油滴、尘埃、小球和滑块等另一类是带电的油滴、尘埃、小球和滑块等统称为带电质点,它们在电场中的运动所受的重统称为带电质点,它们在电场中的运动所受的重力不能忽略,常把它们看成带电质点力不能忽略,常把它们看成带电质点。第2页,此课件共42页哦题型题型1库仑定律与电荷守恒定律的应用库仑定律与电荷守恒
2、定律的应用例例1:两个相同的带电金属小球相距:两个相同的带电金属小球相距r时,相互时,相互作用力大小为作用力大小为F,将两球接触后分开,放回原处,将两球接触后分开,放回原处,相互作用力大小仍等于相互作用力大小仍等于F,则两球原来所带电量,则两球原来所带电量和电性和电性()A.可能是等量的同种电荷可能是等量的同种电荷B.可能是不等量的同种电荷可能是不等量的同种电荷C.可能是不等量的异种电荷可能是不等量的异种电荷D.不可能是异种电荷不可能是异种电荷AC第3页,此课件共42页哦题型题型2会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹进行分析判断迹进行分析判断例例2:如
3、图所示,点电荷的静电场中电场线用实:如图所示,点电荷的静电场中电场线用实线表示,但其方向未标明,虚线是某一带电粒子通过线表示,但其方向未标明,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点。若是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受到电场力的作用,根据此图可作带电粒子在运动中只受到电场力的作用,根据此图可作出正确判断的是出正确判断的是()A.带电粒子所带电荷的性质带电粒子所带电荷的性质B.a、b两点电场强度方向两点电场强度方向C.带电粒子带电粒子a、b两点处的受两点处的受力方向力方向D.带电粒子在带电粒子在a、b两点的速两点的速度何处较大度何处较大CD
4、第4页,此课件共42页哦1.等量同种电荷和等量异种电荷的电场等量同种电荷和等量异种电荷的电场(1)等量同种电荷的电场如图甲所示等量同种电荷的电场如图甲所示两点电荷连线中点两点电荷连线中点O处的场强为零,此处无电场线;处的场强为零,此处无电场线;两点电荷连线中点两点电荷连线中点O附近电场线非常稀疏,但场强不为零;附近电场线非常稀疏,但场强不为零;从两点电荷连线中点从两点电荷连线中点O沿中垂面沿中垂面(线线)到无限远,电场线先到无限远,电场线先变密后变疏,即场强先变大后变小;变密后变疏,即场强先变大后变小;两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和中垂线平行;两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和中垂线平
5、行;关于关于O点对称的点对称的两点两点A与与A、B与与B的场强等大、的场强等大、反向反向题型题型3电场强度的叠加和计算电场强度的叠加和计算第5页,此课件共42页哦(2)等量异种电荷的电场如图乙所示等量异种电荷的电场如图乙所示两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷,沿电场线方向场强先变小再变大;向负电荷,沿电场线方向场强先变小再变大;两点电荷连线的中垂面两点电荷连线的中垂面(线线)上,电场线的方向上,电场线的方向均相同,即场强方向相同,且与中垂面均相同,即场强方向相同,且与中垂面(线线)垂垂直;直;关于关于O点对称的两点点对称的两点A与与A、B与与B
6、的场强等的场强等大同向。大同向。第6页,此课件共42页哦2.电场强度的计算方法电场强度的计算方法(1).一般方法一般方法E=F/q是电场强度的定义式,适用于任何电场,电场是电场强度的定义式,适用于任何电场,电场中某点的场强是确定值,其大小和方向与试探电荷无中某点的场强是确定值,其大小和方向与试探电荷无关,试探电荷关,试探电荷q充当充当“测量工具的作用测量工具的作用”。E=KQ/r2是真空中点电荷所形成电场的计算式,是真空中点电荷所形成电场的计算式,E由场源电荷由场源电荷Q和某点到场源电荷的距离和某点到场源电荷的距离r决定。决定。E=U/d是场强与电势差的关系式,只适用于匀强是场强与电势差的关系
7、式,只适用于匀强电场,注意式中的电场,注意式中的d为两点间的距离在场强方向的为两点间的距离在场强方向的投影。场强是矢量,所以场强的合成遵守矢量合成投影。场强是矢量,所以场强的合成遵守矢量合成的平行四边形定则。的平行四边形定则。第7页,此课件共42页哦(2).特殊方法特殊方法补偿法:求解电场强度,补偿法:求解电场强度,有时由题给条件建立的模有时由题给条件建立的模型不是一个完整的标准模型,比如说是模型型不是一个完整的标准模型,比如说是模型A,这时,这时需要给原来的问题补充一些条件,由这些补充条件建需要给原来的问题补充一些条件,由这些补充条件建立另一个容易求解的模型立另一个容易求解的模型B,并且模型
8、,并且模型A与模型与模型B恰恰好组成一个完整的标准模型,这样求解模型好组成一个完整的标准模型,这样求解模型A的问的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型题就变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值的差值问题。问题。极值法:物理学中的极值问题可分为物理型和数学极值法:物理学中的极值问题可分为物理型和数学型两类,物理型主要依据物理概念、定理、定律求解,型两类,物理型主要依据物理概念、定理、定律求解,数学型则是根据物理规律列出方程后,依据数学中求数学型则是根据物理规律列出方程后,依据数学中求极值的知识求解。极值的知识求解。第8页,此课件共42页哦微元法:微元法就是将研究对象分割成许多微小的微元法:微
9、元法就是将研究对象分割成许多微小的单位,或从研究对象上选取某一单位,或从研究对象上选取某一“微元微元”加以分析,加以分析,从而可以化曲为直,使变量、难以确定的量转化为常从而可以化曲为直,使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量。量、容易确定的量。等效替代法:等效替代法是指在效果一致的前提下,等效替代法:等效替代法是指在效果一致的前提下,从从A事实出发,用另外的事实出发,用另外的B事实来代替,必要时再事实来代替,必要时再由由B到到C直至实现所给问题的条件,从而建立直至实现所给问题的条件,从而建立与之相对应的联系,得以用有关规律解之。如以与之相对应的联系,得以用有关规律解之。如以模型替代实物,
10、以合力模型替代实物,以合力(合运动合运动)替代两个分力替代两个分力(分运分运动动)。对称法:对称法是利用带电体对称法:对称法是利用带电体(如球体、薄板等如球体、薄板等)产生的电场具有对称性的特点来求电场强度的方法。产生的电场具有对称性的特点来求电场强度的方法。第9页,此课件共42页哦例例3:ab是长为是长为L的均匀带电细杆,的均匀带电细杆,P1、P2是位于是位于ab所在直线上的两点,位置如图所示,所在直线上的两点,位置如图所示,ab上电荷产生的上电荷产生的静电场在静电场在P1处的场强大小为处的场强大小为E1,在,在P2处的场强大小为处的场强大小为E2,则以下说法正确的是,则以下说法正确的是()
11、A.两处的电场方向相反,两处的电场方向相反,E1E2B.两处的电场方向相反,两处的电场方向相反,E1E2C.若将绝缘细杆的右边若将绝缘细杆的右边L/2截掉并移走(左边截掉并移走(左边L/2电量、电量、位置不变),则位置不变),则P2处的场强大小为处的场强大小为E2-E1D.若将绝缘细杆的右边若将绝缘细杆的右边L/2截掉并移走(左边截掉并移走(左边L/2电量、电量、位置不变),则根据题中所给的条件无法求出位置不变),则根据题中所给的条件无法求出P2处的处的场强大小场强大小BC第10页,此课件共42页哦例例4:AB和和CD为圆上两条相互垂直的直径,为圆上两条相互垂直的直径,圆心为圆心为O。将电量分
12、别为。将电量分别为+q和和-q的两点电荷放在圆的两点电荷放在圆周上,其位置关于周上,其位置关于AB对称且距离等于圆的半径,如对称且距离等于圆的半径,如图所示。要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再图所示。要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再放一个适当的点电荷放一个适当的点电荷Q,则该点电荷,则该点电荷Q()A.应放在应放在A点,点,Q=2qB.应放在应放在B点,点,Q=-2qC.应放在应放在C点,点,Q=-qD.应放在应放在D点,点,Q=-qC第11页,此课件共42页哦例例5:如图所示,点电荷:如图所示,点电荷+4Q与与+Q分别固定分别固定在在A、B两点,两点,C、D两点将两点将AB连线三等
13、分。现使一连线三等分。现使一个带负电的粒子从个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动,点开始以某一初速度向右运动,不计粒子的重力,则该粒子在不计粒子的重力,则该粒子在CD之间运动的速度之间运动的速度大小大小v与与时间时间t的关系图象可能的关系图象可能是是()B第12页,此课件共42页哦例例6:如图所示,在光滑绝缘水平面上,两个带等量正:如图所示,在光滑绝缘水平面上,两个带等量正电的点电荷电的点电荷M、N,分别固定在,分别固定在A、B两点,两点,O为为AB连线的中连线的中点,点,CD为为AB的垂直平分线。在的垂直平分线。在CD之间的之间的F点由静止释放一点由静止释放一个带负电的小球个带负电的
14、小球P(设不改变原来的电场分布),在以后的(设不改变原来的电场分布),在以后的一段时间内,一段时间内,P在在CD连线上做往复运动。若连线上做往复运动。若()A.小球小球P的带电量缓慢减小,则它的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中振幅不断减小往复运动过程中振幅不断减小B.小球小球P的带电量缓慢减小,则它的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中每次经过往复运动过程中每次经过O点时的点时的速率不断减小速率不断减小C.点电荷点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,则小球的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复运往复运动过程中周期不断减小动过程中周期不断减小D.点电荷点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,
15、则小球的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复往复运动过程中振幅不断减小运动过程中振幅不断减小第13页,此课件共42页哦 例例7:在同一直线上三个静止自由电荷的电荷:在同一直线上三个静止自由电荷的电荷关系、位置判断关系、位置判断:两同夹一异、两大夹一小,两同夹一异、两大夹一小,居中异性电荷必靠居中异性电荷必靠近边缘电量较小的一个近边缘电量较小的一个。三者电量关系为三者电量关系为:(最小)最小)题型题型4带电粒子在电场中的平衡带电粒子在电场中的平衡第14页,此课件共42页哦例例1.在真空中同一条直线上的在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为两点固定有电荷量分别为+4Q和和-Q的点电荷
16、。的点电荷。将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以使它在电场力作用下保持静止?以使它在电场力作用下保持静止?若要求这三个点电荷都只在若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷还是电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷?电荷量是多大?负电荷?电荷量是多大?第15页,此课件共42页哦题型题型1 1 库仑定律的应用库仑定律的应用【例例2 2】如图如图3 3所示所示,悬挂在悬挂在O O点的一根不可伸长的绝缘点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球细线下端有一个带电量不变的小球A A.在两次
17、实验中在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球均缓慢移动另一带同种电荷的小球B B,当当B B到达悬到达悬点点O O的正下方并与的正下方并与A A在同一水平线上在同一水平线上,A A处于受力平衡处于受力平衡时时,悬线偏离竖直方向的角度为悬线偏离竖直方向的角度为.若两次实验中若两次实验中B B的的电荷量分别为电荷量分别为q q1 1和和q q2 2,分别为分别为3030和和4545,则则q q2 2/q q1 1为多少为多少?图图3 3第16页,此课件共42页哦例例8:如图所示,绝缘丝线下悬挂两个质:如图所示,绝缘丝线下悬挂两个质量分别为量分别为m1、m2的带电小球,电量满足的带电小球,电量
18、满足q1=-2q2,若在此空间加上水平方向的匀强,若在此空间加上水平方向的匀强电场电场E,则两段绝缘丝线的拉力分别是多少,则两段绝缘丝线的拉力分别是多少?第17页,此课件共42页哦例例9:如图所示,电荷量为:如图所示,电荷量为Q1、Q2的两个正点的两个正点电荷分别置于电荷分别置于A点和点和B点,两点相距点,两点相距L,在以,在以L为直为直径的光滑绝缘半圆环上,穿着一个带电小球径的光滑绝缘半圆环上,穿着一个带电小球q(视视为点电荷为点电荷),在,在P点平衡,若不计小球的重力,那么点平衡,若不计小球的重力,那么PA与与AB的夹角的夹角与与Q1,Q2的关系是的关系是()Atan2Q1:Q2Btan2
19、Q2:Q1Ctan3Q1:Q2Dtan3Q2:Q1第18页,此课件共42页哦例例10:如图所示,在光滑水平面上固定一个:如图所示,在光滑水平面上固定一个小球小球A,用一根原长为,用一根原长为l0、由绝缘材料制的轻弹、由绝缘材料制的轻弹簧把簧把A球与另一个小球球与另一个小球B连接起来,然后让两球连接起来,然后让两球带上等量同种电荷带上等量同种电荷q,这时弹簧的伸长量为,这时弹簧的伸长量为x1,如果设法使如果设法使A、B两球的电量各减少一半,这时弹两球的电量各减少一半,这时弹簧的伸长量为簧的伸长量为x2,则,则()AX2=X1/2BX2x1/4Cx2=x1/4Dx2x1/4B第19页,此课件共42
20、页哦例例11:如图所示,在纸面内有一匀强电场,一:如图所示,在纸面内有一匀强电场,一带正电的小球带正电的小球(重力不计重力不计)在恒力在恒力F的作用下沿图中虚的作用下沿图中虚线由线由A至至B做匀速运动,已知力做匀速运动,已知力F与与AB的夹角为的夹角为,AB间距离为间距离为d,小球带电量为,小球带电量为q,则下列结论正确的,则下列结论正确的是是()A.匀强电场的电场强度匀强电场的电场强度E=Fcos/qB.A、B两点的电势差为两点的电势差为Fdcos/qC.带电小球由带电小球由A到到B的过程中电势的过程中电势能增加了能增加了FdcosD.若带电小球由若带电小球由B向向A做匀速直线做匀速直线运动
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