第1講　電場力的性質(zhì) (2).doc

海門市四甲中學一體化講義 高三物理（選修）6.1 電場力的性質(zhì)【學習內(nèi)容】 制卷：顧勇 審核：張建榮 審批： 日期：2011-9-111、知道點電荷的概念。2、知道常見靜電場的電場線分布。3、理解庫侖定律及適用條件。4、理解電場強度的概念及點電荷的場強公式。【重點難點】1、庫侖定律及適用條件；2、電場強度的概念；3、常見靜電場的特點。【知識梳理】一、 電荷與電荷守恒定律1電荷：自然界中存在著兩種電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶 電荷，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶 電荷2電荷量：物體所帶 的多少，國際單位是 ，符號為 3元電荷：電荷量的最小單位： 4幾種常見的電荷(1)點電荷：形狀和大小對研究問題的影響可 的帶電體稱為點電荷(2)場源電荷：電場是由電荷產(chǎn)生的，我們把產(chǎn)生 的電荷叫做場源電荷(3)試探電荷(檢驗電荷)：研究電場的基本方法之一是放入一帶電荷量很小的點電荷，考查其受力情況及能量情況，這樣的電荷稱為試探電荷或檢驗電荷5電荷守恒定律(1)物體有三種起電方式，分別是 起電 起電 起電(2)電荷守恒定律電荷既不能被，也不能被 ，它只能從一個物體 到另一物體，或者從物體的一部分 到另一部分，在轉移過程中，電荷總量 注意：(1)任何帶電體的電荷量皆為元電荷的整數(shù)倍(2)不管是哪種起電方式，它們的實質(zhì)都是電子的轉移1.1 M和N兩個不帶電的物體互相摩擦后M帶+1.61010 C，下列敘述正確的有()A在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷 B摩擦的過程中電子從M轉移到NCN在摩擦后一定帶負電1.61010 C DM在摩擦過程中失去1.61010個電子二、 庫侖定律1內(nèi)容：在中兩個點電荷的相互作用力跟它們的 成正比，跟它們間的 成反比，作用力的方向在 2表達式：F ，式中k ，叫3適用條件：中的.2.1(2009年江蘇卷)兩個分別帶有電荷量Q和3Q的相同金屬小球(均可視為點電荷)，固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力大小為F，兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?，則兩球間庫侖力的大小為()A1 F /12 B.3F/4 C.4F/3 D.12F三、電場、電場強度1電場：電荷周圍存在的一種物質(zhì)，電場對放入其中的電荷有靜止電荷產(chǎn)生的電場稱為 2電場強度(1)定義：放入電場中某點的試探電荷受的F跟它的 的比值（2）定義式：E= ，單位：.注意：因電場的場強大小決定于電場本身，而與試探電荷的受力和所帶電荷量無關EF/q為場強的定義式，非決定式 (3)矢量性：規(guī)定 在電場中某點所受電場力的方向為該點電場強度的方向3點電荷場強的計算式(1)設在場源點電荷Q形成的電場中，有一點P與Q相距r，則P點的場強E .(2)適用條件：真空中的 形成的電場. 四、電場線1電場線：電場線是畫在電場中的一條條 ，曲線上每點的 表示該點的電場強度方向，電場線不是實際存在的線，而是為了 而假想的線2.電場線的特點：靜電場中電場線從 出發(fā)終止于 電場線在電場中不 在同一電場里，電場線 的地方場強越大 的電場線是均勻分布的平行直線3.幾種典型電場的電場線：見右圖。4.1如右圖所示，AB是某個點電荷的一根電場線，在電場線上O點由靜止釋放一個負電荷，它僅在電場力作用下沿電場線向B點運動，下列判斷正確的是 ()A電場線由B點指向A點，該電荷做加速運動，加速度越來越小B電場線由B點指向A點，該電荷做加速運動，其加速度大小變化由題設條件不能確定C電場線由A點指向B點，電荷做勻加速運動D電場線由B點指向A點，電荷做加速運動，加速度越來越大【重難點突破】一、電場強度的疊加原理及三個表達式的比較1疊加原理多個電荷在電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和，這種關系叫做電場強度的疊加，電場強度的疊加遵循平行四邊形定則2場強三個表達式的比較定義式?jīng)Q定式關系式表達式EF/qEkQ/r2EU/d適用范圍任何電場真空中的點電荷勻強電場說明E的大小及方向與試探電荷的電荷量及存在與否無關.Q：場源電荷的電荷量r：研究點到場源電荷的距離，用于均勻帶電球體(或球殼)時，r是球心到研究點的距離，Q是整個球體的帶電荷量.U：電場中兩點的電勢差d：兩點沿電場方向的距離.【例1】(2010年廣州測試二)如圖所示，在絕緣的光滑水平面上有A、B兩個點電荷，A帶正電，B帶負電，電荷量都是q，它們之間的距離為d.為使兩電荷在電場力作用下都處于靜止狀態(tài)，必須在水平方向加一個勻強電場求：兩電荷都處于靜止狀態(tài)時，AB連線的中點處場強大小和方向(已知靜電力常數(shù)為k)【變式訓練】如圖A、B、C、D、E是半徑為r的圓周上等間距的五點，在這些點上各固定一個點電荷，除A點處的電荷量為q處，其余各點處的電荷量均為q，則圓心O處()A場強大小為kq/r2,方向沿OA方向. B.場強大小為kq/r2,方向沿AO方向.C. 場強大小為2kq/r2,方向沿OA方向. D.場強大小為2kq/r2,方向沿AO方向.二、等量同種和異種點電荷的電場的比較等量同種電荷的電場如圖甲所示，等量異種電荷的電場如圖乙所示1、交點O處的場強：2、沿中垂線場強的變化：3、沿兩點荷連線場強的變化：【例2】 (2011年淮安模擬)如圖615所示，M、N為兩個固定的等量同種正電荷，在其連線的中垂線上的P點放一個靜止的負電荷(重力不計)，下列說法中正確的是()A從P到O，可能加速度越來越小，速度越來越大B從P到O，可能加速度先變大，再變小，速度越來越大C越過O點后，加速度一直變大，速度一直變小D越過O點后，加速度一直變小，速度一直變小【變式訓練】(2009年上海)兩帶電荷量分別為q和q的點電荷放在x軸上，相距為L，能正確反映兩電荷連線上場強大小E與x關系的是圖()二、 帶電體在靜電場中的力學分析1、電場力雖然從本質(zhì)上有別于力學中的重力、彈力、摩擦力，但產(chǎn)生的效果服從于牛頓力學中的所有規(guī)律，因此有關電場力作用下帶電體的運動問題，應根據(jù)力學解題思路去分析 .【例3】如圖所示，絕緣水平面上靜止著兩個質(zhì)量均為m、電荷量均為Q的物體A和B(A、B均可視為質(zhì)點)，它們間的距離為r，與水平面間的動摩擦因數(shù)均為，求：(1)A受的摩擦力為多大？(2)如果將A的電荷量增至4Q，兩物體開始運動，當它們的加速度第一次為零時，A、B各運動了多遠距離？【變式訓練】如圖所示，實線為不知方向的三條電場線，從電場中M點以相同速度垂直于電場線方向飛出a、b兩個帶電粒子，運動軌跡如右圖中虛線所示，則()Aa一定帶正電，b一定帶負電Ba的速度將減小，b的速度將增大Ca的加速度將減小，b的加速度將增大D兩個粒子的動能，一個增加一個減小2、三點電荷平衡問題如圖所示，在一條直線上的三點A、B、C，自由放置點電荷QA、QB、QC，每個電荷在庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：(1)正、負電荷必須相互間隔(兩同夾異)(2)QAQB，QCQB(兩大夾小)(3)若QCQA則QB靠近QA(近小遠大)【例4】如圖所示，在一條直線上有兩個相距0.4m的點電荷A、B，A帶電荷量為+Q，B帶電荷量為-9Q?，F(xiàn)引入第三個點電荷C，恰好使第三個點電荷處于平衡狀態(tài)，問：C應帶什么性質(zhì)的電？應放于何處？所帶電荷量為多少？6.1 電場力的性質(zhì)【鞏固練習】1如圖所示實線是一簇未標明方向的由點電荷Q產(chǎn)生的電場線，若帶電粒子q(|Q|q|)由a點運動到b點，電場力做正功已知在a、b兩點粒子所受電場力分別為Fa、Fb，則下列判斷正確的是()A若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbB若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbC若Q為負電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbD若Q為負電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFb2(2009年天星百校聯(lián)盟領航卷)勻強電場的電場強度E5.0103 V/m，要使一個電荷量為3.01015 C的負點電荷(不計重力)沿著與電場強度方向成60角的方向做勻速直線運動，則所施加外力的大小和方向應是 ()A1.51011 N，與場強方向成120B1.51011 N，與場強方向成60C1.51011 N，與場強方向相同D1.51011 N，與場強方向相反3如圖所示，A、B為兩個固定的等量同號正電荷，在它們連線的中點處有一個可以自由運動的正電荷C，現(xiàn)給電荷C一個垂直于連線的初速度v0，若不計C所受的重力，則關于電荷C以后的運動情況，下列說法中正確的是 ()A加速度始終增大 B加速度先增大后減小C速度先增大后減小 D速度始終增大4如圖所示，懸掛在O點的一根不可伸長的絕緣細線下端有一個帶電荷量不變的小球A.在兩次實驗中，均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B，當B到達懸點O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時，懸線偏離豎直方向的角度為.若兩次實驗中B的電荷量分別為q1和q2，分別為30和45，則q2/q1為()5如右圖，A、B兩點各放一電荷量均為Q的等量異種電荷，有一豎直放置的光滑絕緣細桿在兩電荷連線的垂直平分線上，a、b、c是桿上的三點，且abbcl，b、c關于兩電荷連線對稱質(zhì)量為m、帶正電荷q的小環(huán)套在細桿上，自a點由靜止釋放，則()A小環(huán)通過b點時速度為B小環(huán)通過c點時速度為C小環(huán)從b到c速度可能先減小后增大D小環(huán)做勻加速直線運動6.下列關于電場強度的兩個表達式EF/q和EkQ/r2的敘述，正確的是()AEF/q是電場強度的定義式，F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量BEF/q是電場強度的定義式，F(xiàn)是放入電場中電荷受的力，q是放入電場中電荷的電荷量，它適用于任何電場CEkQ/r2是點電荷場強的計算式，Q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量，它不適用于勻強電場D.從點電荷場強計算公式分析庫侖定律的表達式F=kq1q2/r2，式是kq2/r2點電荷q2產(chǎn)生的電場在點電荷處q1的場強大小，而kq1/r2是點電荷q1產(chǎn)生的電場在q2處的場強大小7.如圖所示，實線為某電場中的電場線，虛線為一帶電粒子運動的軌跡，則下列說法正確的是( ) A.粒子帶負電 B.粒子在A點具有的電勢能A小于粒子在B點具有的電勢能B C.粒子在A點具有的動能EKA小于在B點具有的動能EKB D.粒子在A點的加速度小于在B點的加速度8光滑絕緣細桿與水平面成角固定，桿上套有一帶正電的小球，質(zhì)量為m，帶電荷量為q.為使小球靜止在桿上，可加一勻強電場所加電場的場強滿足什么條件時，小球可在桿上保持靜止()A垂直于桿斜向下，場強大小為B豎直向上，場強大小為C垂直于桿斜向下，場強大小為D水平向右，場強大小為9如圖所示，在豎直放置的光滑半圓形絕緣細管的圓心O處放一個點電荷，將一個質(zhì)量為m，電荷量為q的小球從圓弧管的水平直徑端點A處由靜止釋放，小球沿細管滑到最低點B處時，對管壁恰好無壓力，則處于圓心O處的電荷在AB弧中點處的電場強度的大小為 ()AE BECE D無法計算10.兩個質(zhì)量相同的小球用不可伸長的細線連接，置于場強為E的勻強電場中，小球1和2均帶正電，電荷量分別為q1和q2(q1q2)，將細線拉直并使之與電場方向平行，如圖所示若將兩個小球同時從靜止狀態(tài)釋放，則釋放后細線中的張力FT為(不計重力及兩小球間的庫侖力) ()AFT(q1q2)EBFT(q1q2)ECFT(q1q2)E DFT(q1q2)E11帶有電荷量為q12108 C