静电场第一轮复习电场力的性质解析.pptx

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1、物质的电结构，电荷守恒静电现象的解释 点电荷 库仑定律 静电场 电场强度，点电荷的场强 电场线 电势能，电势 电势差 匀强电场中电势差与电场强度的关系 带电粒子在匀强电场中的运动 示波管 常见电容器 电容器的电压、电荷量和电容的关系 第1页/共43页第一讲电场力的性质第2页/共43页一、电荷及电荷守恒定律1电荷(1)元电荷：e1.61019 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的 倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同电子带的电荷量q.(2)点电荷：有一定的电荷量，忽略的理想化模型整数1.61019 C形状和大小第3页/共43页2电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物

2、体 ，或者从物体的一部分 ；在转移的过程中，电荷的总量(2)起电方式：、感应起电(3)带电实质：物体带电的实质是当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电荷量平均分配，异种电荷先中和后平分转移到另一个物体转移到另一部分保持不变摩擦起电接触起电得失电子第4页/共43页二、库仑定律1内容：中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们的 成正比，与它们的成反比作用力的方向在2表达式：，式中k Nm2/C2，叫静电力常量3适用条件：.电荷量的乘积真空距离的平方它们的连线上9.0109真空点电荷第5页/共43页注意：注意：对于两个带电金属球间的相互作用力的计算，对于两个带电金属球间的相互作用力的计算，要考虑金

3、属表面电荷的重新分布，只有均匀带电球体要考虑金属表面电荷的重新分布，只有均匀带电球体才可视为电荷集中于球心的点电荷才可视为电荷集中于球心的点电荷若两球带同种电荷时，实际距离比若两球带同种电荷时，实际距离比两球心距离大，如图两球心距离大，如图(a)所示，所示，若若两两球球带带异异种种电电荷荷时时，实实际际距距离离比比两球心距离小，如图两球心距离小，如图(b)所示所示第6页/共43页两个分别带有电荷量两个分别带有电荷量-Q和和+3Q的相同金属小球的相同金属小球(均可视均可视为点电荷为点电荷)，固定在相距为，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大的两处，它们间库仑力的大小为小为F。两小球相互接触后将

4、其固定距离变为。两小球相互接触后将其固定距离变为r/2，则，则两球间库仑力的大小为两球间库仑力的大小为()A.(1/12)F B.(3/4)FC.(4/3)F D.12FC例与练例与练两个相同的金属小球两个相同的金属小球(可视为点电荷可视为点电荷)所带电量之比为所带电量之比为 1 7，在真空中相距为，在真空中相距为 r，把它们接触后再放回原处，把它们接触后再放回原处，则它们间的静电力可能为原来的则它们间的静电力可能为原来的()A4/7 B3/7 C9/7 D16/7CD第7页/共43页（一）、电场：电荷周围客观存在的一种特殊物质电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用电荷在电场中具有电势能电

5、荷间的相互作用是通过电场来实现的电荷电场电荷（二）、电场强度（描述电场的力的性质的物理量）1、定义放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。表达式：（普适公式）矢量：方向为正电荷在电场中受到的电场力方向表达式中q为试探电荷可正可负三、电场、电场强度三、电场、电场强度第8页/共43页点电荷电场的场强：场源电荷匀强电场的场强：电场中两点沿电场线方向或两等势面间距注意：注意：在在 中中q为试探电荷，为试探电荷，E由电场本身决定与由电场本身决定与q无关无关，在，在 中中Q为场源电荷，为场源电荷，Q的大小及电性决的大小及电性决定电场的性质，定电场的性质，E与与

6、Q有关有关2、电场的叠加：空间同时存在几个电场时，空间某点、电场的叠加：空间同时存在几个电场时，空间某点的场强等于各电场在该点的场强的的场强等于各电场在该点的场强的矢量和矢量和，电场强度，电场强度的叠加遵循的叠加遵循平行四边形定则平行四边形定则第9页/共43页一、三个电场强度公式的比较表达式表达式比较比较 公式意义公式意义电场强度定义式电场强度定义式真空中点真空中点电荷决定式电荷决定式匀强电场中匀强电场中E与与U关系式关系式适用条件适用条件一切电场一切电场真空；真空；点电荷点电荷匀强电场匀强电场决定因素决定因素由电场本身决定，由电场本身决定，与与q无关无关由场源电荷由场源电荷Q和场和场源电荷到

7、该点的距源电荷到该点的距离离r共同决定共同决定由电场本身决定由电场本身决定相同点相同点矢量：单位：矢量：单位：1 N/C1 V/m第10页/共43页3电场线(1)定义：电场中画出的一些曲线，这些曲线上的每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线叫做电场线(2)电场线的特点电场线从 或无限远处出发，终止于 或无限远处电场线在电场中不相交在同一电场里，电场线 的地方场强越大的电场线是均匀分布的平行直线电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场 正电荷负电荷越密匀强电场假想的线第11页/共43页6电场线上各点的切线方向与该点场强方向相同.7电场线的疏密能大致表示电场中各处场强的大小.8不相

8、交，不闭合；不存在相互平行同方向但疏密不同的电场线.第12页/共43页几种常见的电场中电场线的分布和各点场强等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场 匀强电场 第13页/共43页第14页/共43页二、常见电场的电场线的对比第15页/共43页比较比较等量异种点电荷等量异种点电荷等量同种等量同种(正正)点电荷点电荷电场线分布图电场线分布图如图如图(1)如图如图(2)连线中点连线中点O处的场强处的场强最小，指向负电荷最小，指向负电荷为零为零连线上的连线上的场强大小场强大小沿连线先变小再变大沿连线先变小再变大沿连线先变小再变大沿连线先变小再变大由由O点沿中垂线点沿中垂线向外场强的大小向外场强的大小O

9、点最大，向外逐渐点最大，向外逐渐减小减小O点最小，向外先变大后变点最小，向外先变大后变小小关于关于O点的对称点的对称点点A与与A、B与与B的场的场强特点强特点等大同向等大同向等大反向等大反向(3)、等量异种电荷和等量同种电荷电场强度分布规律、等量异种电荷和等量同种电荷电场强度分布规律(1)(2)第16页/共43页第17页/共43页三、理解与巩固1、场强的定义例如图所示的是在一个电场中的a、b、c、d四个点分别引入试探电荷时，电荷所受的电场力F跟引入的电荷电量之间的函数关系.下列说法正确的是()A.a、b、c、d四点的场强大小关系是EdEbEaEcB.这四点的场强大小关系是EbEaEcEdC.该

10、电场是匀强电场D.无法比较E值大小qFaobcd第18页/共43页2(2009上海卷)两带电荷量分别为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()解析：解析：根据两等量异种点电荷周围的电场线可直观根据两等量异种点电荷周围的电场线可直观地看出，连线的中点场强最小，但不为零，关于中点对称地看出，连线的中点场强最小，但不为零，关于中点对称的两点场强大小相等，方向相同，所以两点电荷的连线上的两点场强大小相等，方向相同，所以两点电荷的连线上的场强先减小后增大，的场强先减小后增大，A正确正确答案：答案：A第19页/共43页3.(2010广东卷)右图是某一点电荷的电

11、场线分布图，下列表述正确的是()Aa点的电势高于b点的电势B该点电荷带负电Ca点和b点电场强度的方向相同Da点的电场强度大于b点的电场强度解析：沿电场线方向电势降低，故A选项错误；由图中电场线分布知，此场为一负点电荷的电场线分布图，B项正确；电场线密集处场强大，C项错、D项正确答案：BD 第20页/共43页第21页/共43页三个电荷量均为Q(正电)的小球A、B、C质量均为m，放在水平光滑绝缘的桌面上，分别位于等边三角形的三个顶点，其边长为L，如右图所示，求：(1)在三角形的中心O点应放置什么性质的电荷，才能使三个带电小球都处于静止状态？其电荷量是多少？(2)若中心电荷带电荷量在(1)问基础上加

12、倍，三个带电小球将加速运动，求其加速度大小(3)若中心电荷带电荷量在(1)问基础上加倍后，仍保持三个小球相对距离不变，可让它绕中心电荷同时旋转，求它们旋转的线速度大小第22页/共43页解析：对A球受力分析，受到B、C球的库仑力，及中心O点电荷的作用力，如下图所示第23页/共43页第24页/共43页第25页/共43页第26页/共43页答案：答案：B第27页/共43页第28页/共43页答案：A第29页/共43页电场的叠加要根据电荷的正、负，先判断场强的方向，然后利用矢量合成法则，结合对称性分析叠加结果第30页/共43页解析：本题考查电场的叠加因为电势是标量，并在题中的四个电场中具有对称性，故四个电

13、场中a、b两点的电势都是相等的；而电场强度则是矢量，所以A图中点电荷的电场对称点的电场强度大小相等方向相反；B图中叠加后a点斜向右上方，b点斜向右下方；C图中叠加后都是水平向右；D图中叠加后a点向上，b点向下因此只有选项C正确答案：C第31页/共43页如图所示，均匀带电圆环所带电荷量如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为为Q，半径为，半径为R，圆心为，圆心为O，P为垂直为垂直于圆环平面中心轴上的一点，于圆环平面中心轴上的一点，OP=L，试求试求P点的场强大小。点的场强大小。解析：将圆环分成解析：将圆环分成n小段后，每一小段所带电荷量为小段后，每一小段所带电荷量为q=Q/n，由点电荷场强公式可求得每

14、一小段在，由点电荷场强公式可求得每一小段在P处的场处的场强为强为由对称性可知，各小段带电圆环在由对称性可知，各小段带电圆环在P处垂直于中心轴方处垂直于中心轴方向的分量向的分量Ey相互抵消，沿中心轴方向分量相互抵消，沿中心轴方向分量Ex之和即为之和即为带电圆环在带电圆环在P处的场强处的场强EP。例与练例与练第32页/共43页第33页/共43页解析：由速度时间图象可知，电荷的速度越来越大，且加速度也是越来越大，故电荷在运动过程中，应受到逐渐增大的吸引力作用，所以电场线的方向应由B指向A.由于加速度越来越大，所以电场力越来越大，即B点的电场强度应大于A点的电场强度，即B点处电场线应比A点处密集，所以

15、正确答案为C.学生由于对vt图象的斜率即加速度值理解不够，不能正确得出电荷加速度变大的结论，而得不到正确的结果答案：C第34页/共43页(1)粒子所受合力的方向指向轨迹的凹侧，由此判断电场的方向或电性(2)由电场线的疏密情况判断电场的强弱及带电粒子的加速度情况第35页/共43页第36页/共43页3、电场线的理解与应用例如图所示，在a点由静止释放一个质量为m,电荷量为q的带电粒子，粒子到达b点时速度恰好为零，设ab所在的电场线竖直向下，a、b间的高度差为h，则（）A、带电粒子带负电；B a、b两点间的电势差Uab=mgh/qC b点场强大于a点场强；D、a点场强大于b点场强.ab例如图所示，带箭

16、头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示若不考虑其他力，则下列判断中正确的是（）A若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电B不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电C若粒子是从B运动到A，则其加速度减小D若粒子是从B运动到A，则其速度减小 第37页/共43页第38页/共43页例与练如图所示，一根长L1.5 m的光滑绝缘细直杆 MN，竖直固定在场强为E1.0105 N/C、与水平方向 成30角的倾斜向上的匀强电场中杆的下端M固 定一个带电小球A，电荷量Q4.5106C；另一带电 小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量

17、q1.0106C，质量m1.0102kg.现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动(静电力常量k9.0109 Nm2/C2，取g10 m/s2)求：(1)小球B开始运动时的加速度为多大？(2)小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大？思路点拨通过分析B球所受合力求解其加速度利用当a0时速度最大来求h1.第39页/共43页答案(1)3.2m/s2(2)0.9 m第40页/共43页例如图所示，质量为m，带电量为+q的微粒在0点以初速度v0与水平方向成 角射出，微粒在运动中受阻力大小恒定为f。如果在某方向加上一定大小的匀强电场后，能保证微粒仍沿u方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小值？若加

18、上大小一定，方向水平向左的匀强电场，仍能保证微粒沿vo方向做直线运动，并经过一段时间后又返回o点，求微粒回到o点时的速率？例如图所示，在E=103V/m的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径R=40cm，一带正电荷q=104C的小滑块质量为m=40g，与水平轨道间的动摩因数=0.2，取g=10m/s2，求：（1）要小滑块能运动到圆轨道的最高点L，滑块应在水平轨道上离N点多远处释放？（2）这样释放的滑块通过P点时对轨道压力是多大？（P为半圆轨道中点）第41页/共43页带电体的力电综合问题的分析方法 1解答思路第42页/共43页感谢您的观看！第43页/共43页