高考物理 電場(chǎng)力的性質(zhì)課件

電場(chǎng)力的性質(zhì)一、電荷守恒定律：（一）元電荷：1.定義：電子所帶電量的絕對(duì)值,稱為元電荷.2.帶電體帶電的特點(diǎn)：任何帶電體所帶電荷量Q都是元電荷的整數(shù)倍.（二）三種起電方式：1.接觸起電：兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體球接觸.（1）帶同種電荷q1、q2的兩個(gè)導(dǎo)體球接觸后分開(kāi)：(2)帶異種電荷q1、-q2的兩個(gè)導(dǎo)體球接觸后分開(kāi)：2.摩擦起電：用毛皮摩擦橡膠棒橡膠棒帶負(fù)電.用絲綢摩擦玻璃棒玻璃棒帶正電.橡膠棒得到電子帶負(fù)電，玻璃棒失去電子帶正電.摩擦起電的實(shí)質(zhì)：電子的得失.3.感應(yīng)起電：（1）靜電感應(yīng)：+QAB導(dǎo)體內(nèi)的電荷在外電場(chǎng)的作用下重新分布的現(xiàn)象.（2）靜電感應(yīng)的規(guī)律：施感電荷：感應(yīng)電荷：+QAB近端：帶上與施感電荷相反的電荷.遠(yuǎn)端：帶上與施感電荷相同的電荷.施感電荷是靜電感應(yīng)的原因，感應(yīng)電荷是靜電感應(yīng)的結(jié)果.（3）靜電感應(yīng)的結(jié)果：到達(dá)靜電平衡.靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷不再發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)的狀態(tài).靜電平衡的特點(diǎn)A.導(dǎo)體內(nèi)任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零.B.凈電荷只能分別在導(dǎo)體表面上.C.導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，其表面是一個(gè)等勢(shì)面.D.導(dǎo)體外的電場(chǎng)線與導(dǎo)體的表面垂直.（4）靜電感應(yīng)的實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷重新分布.（三）電荷守恒定律：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的總量保持不變．1．(電荷、電荷守恒定律)(多選)M和N是兩個(gè)不帶電的物體，它們互相摩擦后M帶正電且所帶電荷量為1.6×10－10C，下列判斷正確的有()A．摩擦前在M和N的內(nèi)部沒(méi)有任何電荷B．摩擦的過(guò)程中電子從M轉(zhuǎn)移到NC．N在摩擦后一定帶負(fù)電且所帶電荷量為1.6×10－10CD．M在摩擦過(guò)程中失去1.6×10－10個(gè)電子BC二、庫(kù)侖定律：（一）點(diǎn)電荷：

代表帶電體的有一定電荷量的點(diǎn)，忽略帶電體的大小、形狀及電荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力的影響的理想化模型．1.定義：2.把實(shí)際帶電體抽象為點(diǎn)電荷的條件：當(dāng)兩個(gè)帶電體間的距離遠(yuǎn)大于其本身的大小時(shí)，可以把帶電體看成點(diǎn)電荷．（二）庫(kù)侖定律：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上．1.內(nèi)容：2.公式：靜電力常量.同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引.3.適用條件：真空中靜止的點(diǎn)電荷.在空氣中近似成立.（1）當(dāng)兩個(gè)帶電體間的距離遠(yuǎn)大于其本身的大小時(shí)，可以把帶電體看成點(diǎn)電荷．（2）對(duì)于兩個(gè)均勻帶電絕緣球體，可將其視為電荷集中在球心的點(diǎn)電荷，r為球心間的距離．（3）對(duì)于兩個(gè)帶電金屬球，要考慮表面電荷的重新分布，如圖1所示．同種電荷（甲）：異種電荷（乙）：4.不能根據(jù)公式錯(cuò)誤地認(rèn)為r→0時(shí)，庫(kù)侖力F→∞，因?yàn)楫?dāng)r→0時(shí)，兩個(gè)帶電體已不能看作點(diǎn)電荷了．三個(gè)帶電小球都靜止在光滑水平面上，三個(gè)小球的帶電量、電性必須滿足的條件：（1）兩同夾異；（2）兩大夾一??；（3）近小遠(yuǎn)大.例1.使兩個(gè)完全相同的金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)分別帶上－3Q和＋5Q的電荷后，將它們固定在相距為a的兩點(diǎn)，它們之間庫(kù)侖力的大小為F1.現(xiàn)用絕緣工具使兩小球相互接觸后，再將它們固定在相距為2a的兩點(diǎn)，它們之間庫(kù)侖力的大小為F2，則F1與F2之比為()A．2∶1 B．4∶1C．16∶1 D．60∶1D例2.如圖2，三個(gè)固定的帶電小球a、b和c，相互間的距離分別為ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm.小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平行于a、b的連線．設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對(duì)值為k，則()A．a(chǎn)、b的電荷同號(hào)，k＝B．a(chǎn)、b的電荷異號(hào)，k＝C．a(chǎn)、b的電荷同號(hào)，k＝D．a(chǎn)、b的電荷異號(hào)，k＝D例3(多選)如圖3所示，把A、B兩個(gè)相同的導(dǎo)電小球分別用長(zhǎng)為0.10m的絕緣細(xì)線懸掛于OA和OB兩點(diǎn)．用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒與A球接觸，棒移開(kāi)后將懸點(diǎn)OB移到OA點(diǎn)固定．兩球接觸后分開(kāi)，平衡時(shí)距離為0.12m．已測(cè)得每個(gè)小球質(zhì)量是8.0×10－4kg，帶電小球可視為點(diǎn)電荷，重力加速度g＝10m/s2，靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，則()A．兩球所帶電荷量相等B．A球所受的靜電力為1.0×10－2NC．B球所帶的電荷量為4×10－8CD．A、B兩球連線中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為0ACD2．(庫(kù)侖力的疊加)如圖4所示，在邊長(zhǎng)為l的正方形的每個(gè)頂點(diǎn)都放置一個(gè)點(diǎn)電荷，其中a和b電荷量均為＋q，c和d電荷量均為－q.靜電力常量為k，則a電荷受到的其他三個(gè)電荷的靜電力的合力大小是()D3．(庫(kù)侖力作用下的平衡)如圖5所示，在一絕緣斜面C上有一帶正電的小物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將一帶正電的小球B沿以A為圓心的圓弧緩慢地從P點(diǎn)移至A正上方的Q點(diǎn)處，已知P、A在同一水平線上，且在此過(guò)程中物體A和C始終保持靜止不動(dòng)，A、B可視為質(zhì)點(diǎn)．關(guān)于此過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A．地面對(duì)斜面C的摩擦力先增大后減小B．地面對(duì)斜面C的摩擦力逐漸減小C．物體A受到斜面的支持力一直減小D．物體A受到斜面的支持力一直增大B三、電場(chǎng)的力學(xué)性質(zhì)——電場(chǎng)強(qiáng)度E：（一）電場(chǎng)：1.電場(chǎng)的產(chǎn)生：電荷在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng).2.電場(chǎng)的基本性質(zhì)：電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷有電場(chǎng)力的作用.電場(chǎng)是一種以場(chǎng)的形式存在的一種物質(zhì).（二）電場(chǎng)強(qiáng)度E——電場(chǎng)的力學(xué)性質(zhì)：1.試探電荷：（1）用來(lái)檢驗(yàn)空間是否存在電場(chǎng)以及電場(chǎng)的性質(zhì).（2）把帶電體用來(lái)作試探電荷的條件：3.公式：?jiǎn)挝唬篘/C或V/m.放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷受到的靜電力與它的電荷量之比．2.定義：A.帶電體的電荷量必須足夠小.B.帶電體的體積必須足夠小.5.電場(chǎng)強(qiáng)度E是電場(chǎng)本身的性質(zhì)，與試探電荷無(wú)關(guān)；由場(chǎng)源電荷的分布情況和該點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置共同決定.4.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量：方向與正電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向相同.6.點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式：真空中距場(chǎng)源電荷Q為r處的場(chǎng)強(qiáng)大小為:三個(gè)計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)公式的比較：是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，適用所有情況.只適用于真空中的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng).只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng).d是沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離.（三）電場(chǎng)線：1.電場(chǎng)線的畫法：從正電荷出發(fā)，指向負(fù)電荷.從正電荷出發(fā)，指向無(wú)限遠(yuǎn).從無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā)，指向負(fù)電荷.電場(chǎng)線在某點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向相同.在同一幅圖中電場(chǎng)線的疏密程度表示了電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，在電場(chǎng)線越密集的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度就越大；在電場(chǎng)線越稀疏的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度就越小.在同一電場(chǎng)中，任意兩條電場(chǎng)線都不能相交.在電場(chǎng)中并不存在電場(chǎng)線，電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向引入的一種工具.2.幾種特殊電場(chǎng)的電場(chǎng)線：（1）等量的異種電荷：在連線上：中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)最小，越靠近點(diǎn)電荷的地方場(chǎng)強(qiáng)越大.關(guān)于中點(diǎn)O對(duì)稱的A點(diǎn)、A/點(diǎn)強(qiáng)度的大小方向都相同.關(guān)于中點(diǎn)O對(duì)稱的C點(diǎn)、C/點(diǎn)強(qiáng)度的大小、方向都相同.在連線的中垂線上：中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)最大，離中點(diǎn)越遠(yuǎn)，場(chǎng)強(qiáng)就越小.關(guān)于中點(diǎn)O對(duì)稱的B、B/點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小相等，方向相同.在中垂線上的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向相同，與中垂線垂直，與兩個(gè)電荷連線平行.（2）等量的同種電荷的電場(chǎng)：在連線上：在中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)最小為零，越靠近點(diǎn)電荷的地方場(chǎng)強(qiáng)就越大.關(guān)于中點(diǎn)O對(duì)稱的A、A/兩點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)的大小相等方向相反.關(guān)于中點(diǎn)O對(duì)稱的C、C/兩點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)的大小相等方向相反.在連線的中垂線上：沿中垂線從中點(diǎn)O指向無(wú)限遠(yuǎn).中點(diǎn)O處的場(chǎng)強(qiáng)為零，無(wú)限遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)也為零.

沿中垂線場(chǎng)強(qiáng)先增大后減小.存在一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)最大.關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱的B、B/兩點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相反.（四）勻強(qiáng)電場(chǎng)：1.定義：2.產(chǎn)生：3.電場(chǎng)線：例4(多選)如圖6甲所示，在x軸上有一個(gè)點(diǎn)電荷Q(圖中未畫出)，O、A、B為軸上三點(diǎn)．放在A、B兩點(diǎn)的試探電荷受到的電場(chǎng)力跟試探電荷所帶電荷量的關(guān)系如圖乙所示．以x軸的正方向?yàn)殡妶?chǎng)力的正方向，則()A．點(diǎn)電荷Q一定為正電荷B．點(diǎn)電荷Q在A、B之間C．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2×103N/CD．同一電荷在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力比在B點(diǎn)的大BCD例5用電場(chǎng)線能直觀、方便地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱．如圖7甲是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線，圖乙是場(chǎng)中的一些點(diǎn)：O是兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上相對(duì)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對(duì)于O點(diǎn)對(duì)稱．則下列說(shuō)法不正確的是()A．B、C兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同B．A、D兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反C．E、O、F三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)D．B、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最弱B4.(兩等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng))如圖8所示，真空中固定兩等量同種正點(diǎn)電荷，AOB為兩電荷連線的中垂線，其中A、B兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱．某帶電粒子(重力忽略不計(jì))在直線AB之間往返運(yùn)動(dòng)，下列判斷一定正確的是()A．帶電粒子可能帶正電B．在O點(diǎn)，帶電粒子的速度最大C．在O點(diǎn)，帶電粒子的加速度最大D．在A點(diǎn)(或B點(diǎn))，帶電粒子速度為零，加速度最大B5．(電場(chǎng)線分布與運(yùn)動(dòng)圖像)一個(gè)負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)由靜止釋放，僅在電場(chǎng)力作用下沿電場(chǎng)線由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，它運(yùn)動(dòng)的v－t圖像如圖9所示，則A、B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場(chǎng)線分布情況可能是下列選項(xiàng)中的()C（五）電場(chǎng)的疊加：1.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加：2“等效法”“對(duì)稱法”和“填補(bǔ)法”：(1)等效法：在保證效果相同的前提下，將復(fù)雜的電場(chǎng)情景變換為簡(jiǎn)單的或熟悉的電場(chǎng)情景．例如：一個(gè)點(diǎn)電荷＋q與一個(gè)無(wú)限大薄金屬板形成的電場(chǎng)，等效為兩個(gè)異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)，如圖甲、乙所示．(2)對(duì)稱法:利用空間上對(duì)稱分布的電荷形成的電場(chǎng)具有對(duì)稱性的特點(diǎn)，使復(fù)雜電場(chǎng)的疊加計(jì)算問(wèn)題大為簡(jiǎn)化．例如：如圖所示，均勻帶電的球殼在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，等效為弧BC產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，弧BC產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向，又等效為弧的中點(diǎn)M在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向．(3)填補(bǔ)法：將有缺口的帶電圓環(huán)或圓板補(bǔ)全為完整的圓環(huán)或圓板，或?qū)肭蛎嫜a(bǔ)全為球面，從而化難為易、事半功倍．例6直角坐標(biāo)系xOy中，M、N兩點(diǎn)位于x軸上，G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖13所示．M、N兩點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷，一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí)，G點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度恰好為零．靜電力常量用k表示．若將該正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn)，則H點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向分別為()B例7.如圖14所示，在點(diǎn)電荷－q的電場(chǎng)中，放著一塊帶有一定電荷量、電荷均勻分布的絕緣矩形薄板，MN為其對(duì)稱軸，O點(diǎn)為幾何中心．點(diǎn)電荷－q與a、O、b之間的距離分別為d、2d、3d，靜電力常量為k，已知圖中a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，則帶電薄板在圖中b點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向分別為()A6．(多個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加和計(jì)算)如圖15所示，四個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷量的絕對(duì)值均為Q，分別固定在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，正方形邊長(zhǎng)為a，靜電力常量為k，則正方形兩條對(duì)角線交點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度()C7.(等效法的應(yīng)用)一無(wú)限大接地導(dǎo)體板MN前面放有一點(diǎn)電荷＋Q，它們?cè)谥車a(chǎn)生的電場(chǎng)可看作是在沒(méi)有導(dǎo)體板MN存在的情況下，由點(diǎn)電荷＋Q與其像電荷－Q共同激發(fā)產(chǎn)生的．像電荷－Q的位置就是把導(dǎo)體板當(dāng)作平面鏡時(shí)，電荷＋Q在此鏡中的像點(diǎn)位置．如圖16所示，已知＋Q所在位置P點(diǎn)到金屬板MN的距離為L(zhǎng)，a為OP的中點(diǎn)，abcd是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，其中ab邊平行于MN.靜電力常量為k，則()A．