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必考部分 第六章靜電場 第1單元電場力的性質(zhì) 網(wǎng)控基礎(chǔ)點提煉命題源 一 點電荷 電荷守恒定律1 點電荷 元電荷 1 元電荷 把最小的電荷量叫做元電荷 用e表示 e 1 60 10 19C 所有帶電體的電荷量或者等于e 或者等于e的整數(shù)倍 2 點電荷 本身的線度比相互之間的距離 的帶電體 點電荷是理想化模型 2 小得多 讀讀教材 2 電荷守恒定律 1 內(nèi)容 電荷既不能創(chuàng)生 也不能消失 只能從物體的一部分 到另一部分 或者從一個物體 到另一個物體 在 的過程中電荷的總量保持不變 2 起電方法 摩擦起電 接觸起電 3 帶電實質(zhì) 物體帶電的實質(zhì)是 1 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 2 感應(yīng)起電 3 得失電子 二 庫侖定律1 內(nèi)容 中兩個靜止點電荷之間的相互作用力 與它們的電荷量的乘積成 與它們的距離的二次方成 作用力的方向在它們的連線上 2 表達式 F 式中k N m2 C2 叫做靜電力常量 3 適用條件 中的 1 在空氣中 兩個點電荷的作用力近似等于真空中的情況 可以直接應(yīng)用公式 2 當(dāng)兩個帶電體的間距遠大于其本身的大小時 可以把帶電體看成點電荷 4 庫侖力的方向 由相互作用的兩個帶電體決定 且同種電荷相互 為 異種電荷相互 為 3 真空兩個靜止的點電荷4 排斥斥力吸引引力 2 電場力電荷量 4 正電荷 四 電場線1 定義 為了形象地描述 中各點電場強度的大小及方向 在電場中畫出一些曲線 曲線上每一點的 都跟該點的電場強度方向一致 曲線的 表示電場的強弱 電場切線方向疏密 3 幾種典型電場的電場線 如圖所示 練練基礎(chǔ) 題組一 對庫侖定律的理解 題組二 對電場強度的理解 題組三 對電場線的理解 解析 電場線上某點的切線方向表示該點電場強度的方向 本題中的電場線是直線 因此a b兩點的電場強度方向相同 電場線的疏密表示電場強度的大小 一條電場線不能確定a b兩點的電場強度的大小關(guān)系 1 電場是客觀存在的物質(zhì) 電場線是為了形象描述電場而引入的假想曲線 2 電場中某點的電場強度E的大小和方向是唯一的 其大小只由電場本身的特性決定 3 電場線不是電荷的運動軌跡 根據(jù)電場線的方向能確定電荷的受力方向和加速度方向 不能確定電荷的速度方向和運動軌跡 4 只根據(jù)一條電場線無法判斷電場強弱和場源電荷的位置 5 正電荷所受電場力方向與場強方向相同 負電荷所受電場力方向與場強方向相反 小思考微總結(jié) 研細核心點練透經(jīng)典題 1 庫侖定律只適用于計算真空中兩個點電荷間的相互作用力 空氣中兩點電荷間的相互作用力也可以近似用庫侖定律計算 2 兩個規(guī)則的均勻帶電球體 相距比較遠時 可以看成點電荷 也適用庫侖定律 二者間的距離就是球心間的距離 3 兩個點電荷間的庫侖力是一對作用力和反作用力 二者等大 反向 作用在同一直線上 與點電荷的質(zhì)量 電量無關(guān) 考點一庫侖力作用下的平衡問題 調(diào)研1 2014 浙江理綜 多選 如圖所示 水平地面上固定一個光滑絕緣斜面 斜面與水平面的夾角為 一根輕質(zhì)絕緣細線的一端固定在斜面頂端 另一端系有一個帶電小球A 細線與斜面平行 小球A的質(zhì)量為m 電量為q 小球A的右側(cè)固定放置帶等量同種電荷的小球B 兩球心的高度相同 間距為d 靜電力常量為k 重力加速度為g 兩帶電小球可視為點電荷 小球A靜止在斜面上 則 試題調(diào)研 解題探究 1 小球A受幾個力 哪些力是一定存在的 哪些力是可能存在的 提示 重力 B對A的庫侖力 斜面對A的支持力是一定存在的 細線對A的拉力是可能存在的 2 細線上的拉力為零的條件是什么 此時重力和庫侖力有何關(guān)系 提示 當(dāng)小球重力 B對A的庫侖力 斜面對A的支持力三力平衡時 細線上的拉力等于零 根據(jù)三力平衡條件 把重力和庫侖力合成 可得到重力與庫侖力的關(guān)系 答案 AC 分析點電荷平衡問題的方法步驟點電荷的平衡問題的分析方法與純力學(xué)平衡問題的分析方法是相同的 只是在原來受力的基礎(chǔ)上多了一個電場力 具體步驟如下 名師歸納點題破疑 類題練熟 1 三個電場強度公式的比較 考點二電場強度的理解和應(yīng)用 2 場強的疊加 多個電場在空間某點產(chǎn)生的合場強 等于每個電場單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和 這就是場強疊加原理 由于電場強度是矢量 求合場強需用平行四邊形定則 試題調(diào)研 解題指導(dǎo) 1 運用庫侖定律求得兩點電荷間的庫侖力大小 2 利用場強疊加原理求得C點的電場強度的大小和方向 答案 1 9 0 10 3N 2 7 8 103N C 方向沿y軸正方向 1 先求出各個點電荷在該點產(chǎn)生電場的場強 再運用場強疊加原理求出該點的場強 2 可假設(shè)在該點放一試探電荷 求出該試探電荷所受的電場力 由電場強度定義求出該點的電場強度 名師歸納點題破疑 類題練熟 2 2 如圖甲所示 在一個點電荷Q形成的電場中 Ox坐標(biāo)軸與它的一條電場線重合 坐標(biāo)軸上A B兩點的坐標(biāo)分別為2 0m和5 0m 放在A B兩點的試探電荷受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同 電場力的大小跟試探電荷所帶電荷量的關(guān)系圖象如圖乙中直線a b所示 放在A點的電荷帶正電 放在B點的電荷帶負電 求 1 B點的電場強度的大小和方向 2 試判斷點電荷Q的電性 并說明理由 3 點電荷Q的位置坐標(biāo) 答案 1 2 5N C方向沿x軸負方向 2 負電荷 理由見解析 3 2 6m 1 直線運動 1 電場力與速度同向 則粒子做加速運動 2 電場力與速度反向 則粒子做減速運動 3 電場強度大或電場線密集的位置上 粒子加速度大 2 曲線運動 1 速度方向沿軌跡的切線方向 2 電場力與速度不在同一條直線上 夾角為銳角時速度增大 夾角為鈍角時速度減小 3 軌跡夾在速度與電場力之間 并向電場力一側(cè)彎曲 4 電場強度大或電場線密集的位置上粒子加速度大 考點三電場中力與運動的關(guān)系 3 一般情況下帶電粒子在電場中的運動軌跡不會與電場線重合 只有同時滿足以下三個條件時 兩者才會重合 1 電場線為直線 2 電荷初速度為零 或速度方向與電場線平行 3 電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向與電場線平行 調(diào)研3 多選 某電場的電場線分布如圖所示 一個帶電粒子只在電場力作用下由M點沿圖中虛線所示的路徑運動通過N點 則下列判斷正確的是 A 粒子帶負電B 粒子在M點的加速度大C 粒子在N點的速度大D 電場力對粒子做正功 試題調(diào)研 解題探究 1 根據(jù)電場線和運動軌跡 如何判斷電荷性質(zhì) 提示 在軌跡上任選一點 過該點作軌跡切線和電場線切線 確定電場力方向 進而確定電荷性質(zhì) 2 根據(jù)電場線和運動軌跡 如何判斷電場力做功的正負 提示 對曲線運動 根據(jù)力的方向和速度方向夾角判斷 若夾角為銳角 電場力做正功 動能增加 電勢能減少 解析 根據(jù) 軌跡一定夾在速度方向與合力方向之間并向合力一側(cè)彎曲 的規(guī)律 可作出粒子所受電場力的大致方向如圖所示 由此可知粒子帶正電 即A錯 因為F與v方向的夾角為銳角 所以電場力對粒子做正功 粒子的動能增大 速度增大 故C D均正確 由 電場線越密的地方電場強度越大 可知粒子在N點受力較大 加速度也較大 故B錯 答案 CD 電場線與軌跡關(guān)系的判斷方法 1 粒子所受合力的方向指向軌跡的凹側(cè) 由此可判斷電場的方向或粒子的電性 2 根據(jù)電場線和帶電粒子的運動軌跡 分析推斷帶電粒子的性質(zhì) 受力 能量變化等 3 運動與力兩線法 畫出 速度線 運動軌跡在初始位置的切線 與 力線 在初始位置電場線的切線方向 從二者的夾角情況來分析曲線運動的情境 名師歸納點題破疑 3 1 2014 江西省南昌三中月考 多選 如圖所示 兩個帶等量負電荷的小球A B 可視為點電荷 被固定在光滑的絕緣水平面上 P N是小球A B水平連線的水平中垂線上的兩點 且PO ON 現(xiàn)將一個電荷量很小的帶正電的小球C 可視為質(zhì)點 由P點靜止釋放 在小球C向N點運動的過程中 下列關(guān)于小球C的說法可能正確的是 A 速度先增大 再減小B 速度一直增大C 加速度先增大再減小 過O點后 加速度先減小再增大D 加速度先減小 再增大 類題練熟 解析 在AB的中垂線上 從無窮遠處到O點 電場強度先變大后變小 到O點變?yōu)榱?故正電荷受庫侖力沿連線的中垂線運動時 電荷的加速度先變大后變小 速度不斷增大 在O點加速度變?yōu)榱?速度達到最大 由O點到無窮遠處時 速度變化情況與另一側(cè)速度的變化情況具有對稱性 如果P N相距很近 加速度則先減小 再增大 3 2 2015 山東濟南一模 一負電荷從電場中A點由靜止釋放 只受電場力作用 沿電場線運動到B點 它運動的速度 時間圖象如圖所示 則A B兩點所在區(qū)域的電場線分布情況可能是下列選項中的 解析 由v t圖象可知 負電荷做加速度增大的加速運動 負電荷受到的電場力逆著電場線方向 且電場強度增大 電場線變密集 故C正確 特殊帶電體場強的計算方法 答案 B 2 補償法 題給條件建立的模型A不是一個完整的標(biāo)準(zhǔn)模型 這時需要給原來的問題補充一些條件 由這些補充條件建立另一個容易求解的模型B 并且模型A與模型B恰好組成一個完整的標(biāo)準(zhǔn)模型 這樣求解模型A的問題就變?yōu)榍蠼庖粋€完整的標(biāo)準(zhǔn)模型與模型B的差值問題 答案 B 3 微元法 是指取物體的一個微小部分或整體過程中的一個微小過程進行研究 進而分析確定整個物體或整個物理過程的狀態(tài) 性質(zhì)及遵循的規(guī)律 構(gòu)建出新的模型的一種科學(xué)思維方法 這種方法一般應(yīng)用于瞬時問題或非均勻變化的問題 通過對微元的選取 化動為靜 化變?yōu)楹?由對微元的研究得出整體遵循的規(guī)律 從而使問題得到順利解決 答案 B