物理第七章 静电场 基础课1 电场的力的性质 新人教版.ppt

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1、高考导航考点内容要求高考命题实况常考题型关联考点201420152016物质的电结构、电荷守恒卷：T21、T25卷：T19卷：T15卷：T14、T24卷：T14、T20卷：T15选择题计算题匀变速运动规律牛顿运动定律功动能定理功能关系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基础课基础课1 1电场的力的性质电场的力的性质知识点一、电荷及电荷守恒定律知识点一、电荷及电荷守恒定律1元电荷、点电荷元电荷、点电荷(1)元元电荷荷：e1.61019 C，所所有有

2、带电体体的的电荷荷量量都都是是元元电荷的荷的_，其中，其中质子、正子、正电子的子的电荷量与元荷量与元电荷相同。荷相同。(2)点点电荷荷：当当带电体体本本身身的的大大小小和和形形状状对研研究究的的问题影影响响很小很小时，可以将，可以将带电体体视为点点电荷。荷。2静电场静电场(1)定定义：存存在在于于电荷荷周周围，能能传递电荷荷间_的的一一种种特殊物特殊物质。(2)基本性基本性质：对放入其中的放入其中的电荷有荷有_的作用。的作用。整数倍整数倍相互作用相互作用力力3电荷守恒定律电荷守恒定律(1)内内容容：电荷荷既既不不会会创生生，也也不不会会消消灭，它它只只能能从从一一个个物物体体_到到另另一一个个

3、物物体体，或或者者从从物物体体的的一一部部分分_到到另另一一部分；在部分；在转移移过程中，程中，电荷的荷的总量保持量保持_。(2)起起电方式：方式：_、_、感、感应起起电。(3)带电实质：物体：物体带电的的实质是是_。转移移转移移不不变摩擦起摩擦起电接触起接触起电得失得失电子子知识点二、库仑定律知识点二、库仑定律1内内容容：_中中两两个个静静止止点点电荷荷之之间的的相相互互作作用用力力，与与它它们的的_成成正正比比，与与它它们的的_成成反反比比。作用力的方向在它作用力的方向在它们的的连线上。上。2表表达达式式：F_，式式中中k_ Nm2/C2，叫叫静静电力常量。力常量。3适用条件适用条件：_中

4、的中的_。9.0109真空真空电荷量的乘荷量的乘积距离的二次方距离的二次方真空真空点点电荷荷知识点三、电场强度、点电荷的场强知识点三、电场强度、点电荷的场强1定定义义：放放入入电场中中某某点点的的电荷荷受受到到的的电场力力F与与它它的的电荷荷量量q的的_。2定义式定义式：E_。单位：位：N/C或或V/m3点点电电荷荷的的电电场场强强度度：真真空空中中点点电荷荷形形成成的的电场中中某某点点的的电场强强度：度：E_。4方方向向：规定定_在在电场中中某某点点所所受受_的的方方向向为该点的点的电场强强度方向。度方向。5电电场场强强度度的的叠叠加加：电场中中某某点点的的电场强强度度为各各个个点点电荷荷单

5、独独在在该点点产生的生的电场强强度的度的_和，遵从和，遵从_定定则。比比值正正电荷荷电场力力矢量矢量平行四平行四边形形知识点四、电场线知识点四、电场线1定定义义：为了了形形象象地地描描述述电场中中各各点点电场强强度度的的_及及_，在在电场中中画画出出一一些些曲曲线，曲曲线上上每每一一点点的的_都都跟跟该点点的的电场强强度度方方向向一一致，曲致，曲线的的_表示表示电场的的强强弱。弱。强强弱弱方向方向切切线方向方向疏密疏密2.正正电荷荷相交相交场强强场强强方向方向降低降低垂直垂直思考判断思考判断(1)物体带电的实质是电子的转移。物体带电的实质是电子的转移。()(2)两两个个完完全全相相同同的的带带

6、电电金金属属球球(电电荷荷量量不不同同)接接触触时时，先先发发生生正正、负电荷的中和，然后再平分。负电荷的中和，然后再平分。()(3)相相互互作作用用的的两两个个点点电电荷荷，电电荷荷量量大大的的，受受到到库库仑仑力力也也大大。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)库仑定律的理解及应用库仑定律的理解及应用2库仑定律的应用库仑定律的应用库仑定定律律与与力力学学的的综合合应用用问题，解解决决的的思思路路与与解解决决力力学学问题的的方方法法、思思路路是是相相同同的的，只只是是在在原原来来受受力力的的基基础上上多多了了库仑力力。但但需需注注意意库仑力力的的特特点点，带电体体间距距离离发生生变

7、化化时，库仑力也要力也要发生生变化，要分析力与运化，要分析力与运动的相互影响。的相互影响。1库库仑仑定定律律的的理理解解如如图1所所示示，两两个个质量量均均为m的的完完全全相相同同的的金金属属球球壳壳a与与b，其其壳壳层的的厚厚度度和和质量量分分布布均均匀匀，将将它它们固固定定于于绝缘支支架架上上，两两球球心心间的的距距离离为l，l为球球壳壳外外半半径径r的的3倍倍。若若使使它它们带上上等等量量异异种种电荷荷，电荷荷量量的的绝对值均均为Q，那那么么，a、b之之间的万有引力的万有引力F1与与库仑力力F2为()图1解解析析虽虽然然两两球球心心间间的的距距离离l只只有有球球壳壳外外半半径径r的的3倍

8、倍，但但由由于于其其壳壳层层的的厚厚度度和和质质量量分分布布均均匀匀，两两球球壳壳可可看看做做质质量量集集中中于于球球心心的的质质点点，因因此此，可可以以应应用用万万有有引引力力定定律律求求F1；而而本本题题中中由由于于a、b两两球球壳壳所所带带异异种种电电荷荷相相互互吸吸引引，使使它它们们各各自自的的电电荷荷分分布布不不均均匀匀，即即相相互互靠靠近近的的一一侧侧电电荷荷分分布布比比较较密密集集，又又因因两两球球心心间间的的距距离离l只只有有其其外外半半径径r的的3倍倍，不不满满足足l远远大大于于r的的要要求求，故故不不能能将将两两带带电电球球壳看成点电荷，所以库仑定律不适用，壳看成点电荷，所

9、以库仑定律不适用，D正确。正确。答案答案D答案答案D3.库库仑仑力力作作用用下下带带电电体体的的平平衡衡问问题题(2016浙浙江江理理综综，19)(多多选选)如如图2所所示示，把把A、B两两个个相相同同的的导电小小球球分分别用用长为0.10 m的的绝缘细线悬挂挂于于OA和和OB两两点点。用用丝绸摩摩擦擦过的的玻玻璃璃棒棒与与A球球接接触触，棒棒移移开开后后将将悬点点OB移移到到OA点点固固定定。两两球球接接触触后后分分开开，平平衡衡时图2距距离离为0.12 m。已已测得得每每个个小小球球质量量是是8.0104 kg，带电小小球球可可视为点点电荷荷，重重力力加加速速度度g10 m/s2，静静电力

10、力常常量量k9.0109 Nm2/C2，则()答案答案ACD解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤方法技巧方法技巧电场强度的叠加与计算方法电场强度的叠加与计算方法 电场强度的三个计算公式电场强度的三个计算公式1合合成成法法计计算算电电场场强强度度(2017广广东东四四校校联联考考)如如图3所所示示，ABCD为等等腰腰梯梯形形，AB60，AB2CD，在在底底角角A、B分分别放放上上一一个个点点电荷荷，电荷荷量量分分别为qA和和qB，在在C点点的的电场强强度度方方向向沿沿DC向向右右，A点点的的点点电荷荷在在C点点产生生的的场强强大大小小为EA，B点点的的点点电荷荷在

11、在C点点产生生的的场强强大大小小为EB，则下下列列说法法正正确的是确的是()图3A放在放在A点的点点的点电荷可能荷可能带负电B在在D点的点的电场强强度方向沿度方向沿DC向右向右CEAEBD|qA|qB|解解析析由由于于两两点点电电荷荷在在C点点产产生生的的合合场场强强方方向向沿沿DC向向右右，由由平平行行四四边边形形定定则则，可可知知两两点电荷在点电荷在C点产生的场强方向如图所示，由点产生的场强方向如图所示，由图图中中几几何何关关系系可可知知EBEA，且且A点点所所放放点点电电荷荷为为正正电电荷荷，B点点所所放放点点电电荷荷为为负负电电荷荷，且且A点点所所放放点点电电荷荷的的电电荷荷量量的的绝

12、绝对对值值大大于于B点所放点电荷的电荷量的绝对值，选项点所放点电荷的电荷量的绝对值，选项C正确，正确，A、D错误；对错误；对答案答案C两两点点电电荷荷在在D点点产产生生的的场场强强进进行行合合成成，由由几几何何关关系系，可可知知其其合合场场强方向为向右偏上，不沿强方向为向右偏上，不沿DC方向，选项方向，选项B错误。错误。2对对称称法法和和等等效效法法计计算算电电场场强强度度(2016河河北北石石家家庄庄质质检检二二)均均匀匀带电的的球球壳壳在在球球外外空空间产生生的的电场等等效效于于电荷荷集集中中于于球球心心处产生生的的电场。如如图4所所示示，在在半半球球面面AB上上均均匀匀分分布布正正电荷荷

13、，总电荷荷量量为q，球球面面半半径径为R，CD为通通过半半球球顶点点与与球球心心O的的轴线，在在轴线上上有有M、N两两点点，OMON2R，已已知知M点点的的场强强大小大小为E，则N点的点的场强强大小大小为()图4答案答案B3平平衡衡法法计计算算电电场场强强度度(2013课课标标全全国国)如如图5所所示示，在在光光滑滑绝缘水水平平面面上上，三三个个带电小小球球a、b和和c分分别位位于于边长为l的的正正三三角角形形的的三三个个顶点点上上；a、b带正正电，电荷荷量量均均为q，c带负电。整整个个系系统置置于于方方向向水水平平的的匀匀强强电场中中。已已知知静静电力力常常量量为k。若若三三个个小小球球均均

14、处于于静静止止状状态，则匀匀强强电场场强强的的大大小小为()图5答案答案B4补补偿偿法法计计算算电电场场强强度度若若在在一一半半径径为r，单位位长度度带电量量为q(q0)的的均均匀匀带电圆环上上有有一一个个很很小小的的缺缺口口l(且且lr)，如如图6所示，所示，则圆心心处的的场强强大小大小为()图6答案答案C计算电场强度常用的方法计算电场强度常用的方法(1)电场叠加合成的方法。电场叠加合成的方法。(2)平衡条件求解法。平衡条件求解法。(3)对称法。对称法。(4)补偿法。补偿法。(5)等效法。等效法。方法技巧方法技巧电场线的理解与应用电场线的理解与应用1典型电场的电场线典型电场的电场线2电场线的

15、应用电场线的应用1判判断断场场强强和和电电势势(2015江江苏苏单单科科，8)(多多选选)两两个个相相同同的的负电荷荷和和一一个个正正电荷荷附附近近的的电场线分分布布如如图7所所示示。c是是两两负电荷荷连线的的中中点点，d点点在在正正电荷荷的的正正上上方方，c、d到到正正电荷荷的的距距离相等，离相等，则()图7Aa点的点的电场强强度比度比b点的大点的大Ba点的点的电势比比b点的高点的高Cc点的点的电场强强度比度比d点的大点的大Dc点的点的电势比比d点的低点的低答案答案ACD2等等量量点点电电荷荷的的电电场场线线如如图8所所示示为两两个个点点电荷荷在在真真空空中中所所产生生电场的的电场线(方方向

16、向未未标出出)。图中中C点点为两两点点电荷荷连线的的中中点点，MN为两两点点电荷荷连线的的中中垂垂线，D为中中垂垂线上上的的一一点点，电场线的的分分布布关关于于MN左左右右对称称，则下下列列说法法中中正正确确的的是是()图8A这两点两点电荷一定是等量异种荷一定是等量异种电荷荷B这两点两点电荷一定是等量同种荷一定是等量同种电荷荷CD、C两点的两点的电场强强度一定相等度一定相等DC点的点的电场强强度比度比D点的点的电场强强度小度小解解析析由由电电场场线线分分布布的的特特征征可可知知，产产生生电电场场的的两两点点电电荷荷一一定定是是等等量量异异种种电电荷荷，A正正确确，B错错误误；C点点电电场场线线

17、的的密密度度比比D点点大大，所以所以C点的电场强度大，点的电场强度大，C、D错误。错误。答案答案A3电电场场线线与与运运动动轨轨迹迹(多多选选)如如图9所所示示，图中中实线是是一一簇簇未未标明明方方向向的的由由点点电荷荷产生生的的电场线，虚虚线是是某某带电粒粒子子通通过该电场区区域域时的的运运动轨迹迹，a、b是是轨迹迹上上的的两两点点，若若带电粒粒子子在在运运动过程程中中只只受受电场力力作作用用，根根据据此此图可可做做出出的的正正确确判判断是断是()图9A带电粒子所粒子所带电荷的正、荷的正、负B带电粒子在粒子在a、b两点的受力方向两点的受力方向C带电粒子在粒子在a、b两点的加速度何两点的加速度

18、何处较大大D带电粒子在粒子在a、b两点的速度何两点的速度何处较大大解解析析由由电电场场线线的的疏疏密密可可知知，a点点的的场场强强大大，带带电电粒粒子子在在a点点的的加加速速度度大大，故故C正正确确；画画出出初初速速度度方方向向结结合合运运动动轨轨迹迹的的偏偏转转方方向向，可可判判断断带带电电粒粒子子所所受受电电场场力力的的方方向向，但但由由于于电电场场的的方方向向未未知知，所所以以不不能能判判断断带带电电粒粒子子的的电电性性，故故A错错误误，B正正确确；利利用用初初速速度度的的方方向向和和电电场场力力方方向向的的关关系系，可可判判断断带带电电粒粒子子由由a到到b时时电电场场力力做负功，动能减

19、小，因此做负功，动能减小，因此vavb，选项，选项D正确。正确。答案答案BCD两种等量点电荷的电场两种等量点电荷的电场规律方法规律方法比较等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图电荷连线上的电场强度沿连线先变小后变大O点最小，但不为零O点为零中垂线上的电场强度O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小关于O点对称位置的电场强度A与A、B与B、C与C等大同向等大反向自由电荷的平衡规律自由电荷的平衡规律1一个自由电荷的平衡一个自由电荷的平衡已知两个点已知两个点电荷荷Q1、Q2固定的水平面上，它固定的水平面上，它们之之间的距离是的距离是d，现引入第三个点引入第三个点电荷荷Q3，使，使Q3平衡的

20、条件是：当平衡的条件是：当Q1和和Q2电性相同性相同时，Q3放在两点放在两点电荷荷连线之之间；当；当Q1和和Q2电性相异性相异时，Q3放在两点放在两点电荷荷连线外外侧，且距离，且距离电荷荷较小的一个小的一个电荷荷较近。近。2三个自由点电荷的平衡问题三个自由点电荷的平衡问题(1)条条件件：两两个个点点电荷荷在在第第三三个个点点电荷荷处的的合合场强强为零零，或或每个点每个点电荷受到的两个荷受到的两个库仑力必力必须大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。(2)规律律“三点共三点共线”三个点三个点电荷分布在同一条直荷分布在同一条直线上；上；“两同两同夹异异”正、正、负电荷相互荷相互间隔；隔；“两大两大

21、夹小小”中中间电荷的荷的电荷量最小；荷量最小；“近小近小远大大”中中间电荷靠近荷靠近电荷量荷量较小的小的电荷。荷。图10AQ3为负电荷，且放于荷，且放于A左方左方BQ3为负电荷，且放于荷，且放于B右方右方CQ3为正正电荷，且放于荷，且放于A、B之之间DQ3为正正电荷，且放于荷，且放于B右方右方解解析析因因为为每每个个电电荷荷都都受受到到其其余余两两个个电电荷荷的的库库仑仑力力作作用用，且且已已知知Q1和和Q2是是异异种种电电荷荷，对对Q3的的作作用用力力一一为为引引力力，一一为为斥斥力力，所所以以Q3要要平平衡衡就就不不能能放放在在A、B之之间间。根根据据库库仑仑定定律律知知，由由于于B处处的

22、的电电荷荷Q2电电荷荷量量较较大大，Q3应应放放在在离离Q2较较远远而而离离Q1较较近近的的地地方方才才有有可可能能处处于于平平衡衡，故故应应放放在在Q1的的左左侧侧。要要使使Q1和和Q2也也处处于于平平衡衡状态，状态，Q3必须带负电，故选项必须带负电，故选项A正确。正确。答案答案A图11 AkgA2m3 BkgA2m3s4Ckgm2C2 DNm2A2答案答案B2(2015山山东东理理综综，18)直直角角坐坐标系系xOy中中，M、N两两点点位位于于x轴上上，G、H两两点点坐坐标如如图12。M、N两两点点各各固固定定一一负点点电荷荷，一一电荷荷量量为Q的的正正点点电荷荷置置于于O点点时，G点点处

23、的的电场强强度度恰恰好好为零零。静静电力力常常量量用用k表表示示。若若将将该正正点点电荷荷移移到到G点点，则H点点处场强强的大小和方向分的大小和方向分别为()图12答案答案B3(2013全全国国卷卷，15)如如图13所所示示，一一半半径径为R的的圆盘上上均均匀匀分分布布着着电荷荷量量为Q的的电荷荷，在在垂垂直直于于圆盘且且过圆心心c的的轴线上上有有a、b、d三三个个点点，a和和b、b和和c、c和和d间的的距距离离均均为R，在在a点点处有有一一电荷荷量量为q(q0)的的固固定定点点电荷荷。已已知知b点点处的的场强强为零，零，则d点点处场强强的大小的大小为(k为静静电力常量力常量)()图13答案答

24、案B4(2014浙浙江江理理综综，19)(多多选选)如如图14所所示示，水水平平地地面面上上固固定定一一个个光光滑滑绝缘斜斜面面，斜斜面面与与水水平平面面的的夹角角为。一一根根轻质绝缘细线的的一一端端固固定定在在斜斜面面顶端端，另另一一端端系系有有一一个个带电小小球球A，细线与与斜斜面面平平行行。小小球球A的的质量量为m、电量量为q。小小球球A的的右右侧固固定定放放置置带等等量量同同种种电荷荷的的小小球球B，两两球球心心的的高高度度相相同同、间距距为d。静静电力力常常量量为k，重重力力加加速速度度为g，两两带电小小球球可可视为点点电荷。小球荷。小球A静止在斜面上，静止在斜面上，则()图14答案答案AC