1、第七章 静电场,-2-,-3-,第1节 电场力的性质,-5-,知识梳理,考点自诊,一、电荷 电荷守恒定律 1.两种电荷 毛皮摩擦过的橡胶棒带 负 电,丝绸摩擦过的玻璃棒带 正 电。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 2.元电荷 最小的电荷量,其值为e= 1.6010-19 C 。 3.电荷守恒定律 (1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体 转移 到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移的过程中,电荷的总量 保持不变 。 (2)起电方式: 摩擦起电 、 接触起电 、感应起电。 (3)带电实质:物体带电的实质是 得失电子 。,-6-,知识梳理,考点自诊,二、点电荷及
2、库仑定律 1.点电荷 点电荷是一种理想化的物理模型,当带电体本身的 形状 和 大小 对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷。 2.库仑定律,-7-,知识梳理,考点自诊,三、电场 电场强度及电场线 1.电场 基本性质:对放入其中的电荷产生 力 的作用。 2.电场强度 (1)定义式:E= ,适用于 任何电场 ,是矢量。单位:N/C或 V/m 。 (2)点电荷的电场强度:E= k ,适用于计算 真空 中的点电荷产生的电场。 (3)方向:规定 正电荷 在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。 (4)电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的 矢量和 。
3、,-8-,知识梳理,考点自诊,3.电场线 (1)定义:为了形象地描述电场中各点电场强度的 强弱 及 方向 ,在电场中画出一些曲线,曲线上每一点的 切线方向 都跟该点的电场强度方向一致,曲线的 疏密 表示电场的强弱。 (2)电场线特点:,-9-,知识梳理,考点自诊,(3)几种典型电场的电场线,-10-,知识梳理,考点自诊,(4)两种等量点电荷的电场的比较,-11-,知识梳理,考点自诊,1.保护知识产权,抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。盗版书籍影响我们的学习效率,甚至给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个关键数字看不清,拿来问老师,如果你是老师,你
4、认为可能是下列数字中的( )A.6.210-19 C B.6.410-19 C C.6.610-19 C D.6.810-19 C,答案,解析,-12-,知识梳理,考点自诊,2.(2017山西孝义月考)由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,电荷量分别为q1和q2,其间距离为r时,它们之间相互作用力的大小为F=k ,式中k为静电力常量。若用国际单位制的基本单位表示,k的单位应为( ) A.kgA2m3 B.kgA-2m3s-4 C.kgm2C-2 D.Nm2A-2,答案,解析,-13-,知识梳理,考点自诊,3.(2017重庆名校联盟第一次联考)真空中有两个相同的带电金属小球(可看成点电荷),电
5、荷量分别为9Q、-Q,当它们静止于空间某两点时,静电力大小为F。现用绝缘手柄将两球接触后再放回原处,则它们间静电力的大小为( ),答案,解析,-14-,知识梳理,考点自诊,4.右图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线,该电场线关于虚线对称,O点为A、B两点电荷连线的中点,a、b为其连线的中垂线上对称的两点,则下列说法正确的是( )A.A、B可能带等量异号的正、负电荷 B.A、B可能带不等量的正电荷 C.a、b两点处无电场线,故其电场强度为零 D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方向相反,答案,解析,-15-,知识梳理,考点自诊,5.(2017陕西渭南教学质量检测)如图所
6、示,在x轴上放置两正点电荷Q1、Q2,当空间存在沿y轴负向的匀强电场时,y轴上A点的电场强度等于零,已知匀强电场的电场强度大小为E,两点电荷到A的距离分别为r1、r2,则在y轴上与A点对称的B点的电场强度大小为( ),答案,解析,-16-,命题点一,命题点二,命题点三,库仑定律及库仑力作用下的平衡问题 1.对库仑定律的理解 (1)F=k ,r指两点电荷间的距离。对可视为点电荷的两个均匀带电球,r为两球的球心间距。 (2)当两个电荷间的距离r0时,电荷不能视为点电荷,它们之间的静电力不能认为趋于无限大。 2.“三个自由点电荷平衡”的问题 (1)平衡的条件:每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零,
7、或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置。 (2),-17-,命题点一,命题点二,命题点三,例1(2017黑龙江省牡丹江市重点高中一联)两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处,如图所示。A处电荷带正电荷量Q1,B处电荷带负电荷量Q2,且Q2=4Q1,另取一个可以自由移动的点电荷Q3,放在AB直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则( )A.Q3为负电荷,且放于A左方 B.Q3为负电荷,且放于B右方 C.Q3为正电荷,且放于A、B之间 D.Q3为正电荷,且放于B右方,答案,解析,-18-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨确定研究对象受力分析列方程求解。,分析点电荷平衡问题的方
8、法和步骤 点电荷平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的,只是在原来受力的基础上多分析一个电场力。具体步骤如下:,-19-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 1.(2017河南安阳调研)两个分别带有电荷量-Q和+5Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F,两小球相互接触后将其固定距离变为 ,则两球间库仑力的大小为( ),答案,解析,-20-,命题点一,命题点二,命题点三,2.(2017四川彭州中学期中)有两个完全相同的金属小球A、B(它们的大小可忽略不计),A的电荷量为7Q,B的电荷量为-Q,当A、B在真空中相距为r时,两球之间的相互作
9、用的库仑力大小为F;现用绝缘工具使A、B球相互接触后再放回原处,则A、B间的相互作用的库仑力大小是( ),答案,解析,-21-,命题点一,命题点二,命题点三,3.如图所示,电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点。已知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零,且PR=2RQ。则( )A.q1=2q2 B.q1=4q2 C.q1=-2q2 D.q1=-4q2,答案,解析,-22-,命题点一,命题点二,命题点三,电场强度的叠加与计算 1.求解电场强度的常规方法,-23-,命题点一,命题点二,命题点三,2.求解电场强度的非常规思维方法 (1)等效法:在保证效果相同的前提下,将复杂的电场情景变换为
10、简单的或熟悉的电场情景。 例如:一个点电荷+q与一个无限大薄金属板形成的电场,等效为两个异种点电荷形成的电场,如图甲、乙所示。,-24-,命题点一,命题点二,命题点三,(2)对称法:利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点,使复杂电场的叠加计算问题大为简化。 (3)填补法:将有缺口的带电圆环补全为圆环,或将半球面补全为球面,从而化难为易、事半功倍。 (4)微元法:将带电体分成许多元电荷,每个元电荷看成点电荷,先根据库仑定律求出每个元电荷的电场强度,再结合对称性和电场强度叠加原理求出合电场强度。,-25-,命题点一,命题点二,命题点三,例2(2017陕西渭南二模)如图所示,一半径为R的
11、圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷。已知b点处的电场强度为零,则d点处电场强度的大小为(k为静电力常量)( ),答案,解析,-26-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨由于d点和b点相对于圆盘是对称的,因此Q在d点产生的电场强度和在b点处产生的电场强度大小相等、方向相反。,-27-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 4.(2017安徽蚌埠质检)如图所示,O是半径为R的正N边形(N为大于3的偶数)的外接圆的圆心,在正N边形的一个顶点A放置一个电荷量为+2q的
12、点电荷,其余顶点分别放置电荷量均为-q的点电荷(未画出)。则圆心O处的电场强度大小为( ),答案,解析,-28-,命题点一,命题点二,命题点三,5.(2017山西太原三模)如图所示,MN为很大的不带电薄金属板(可认为无限大),金属板接地。在金属板的左侧距离为2d的位置固定一电荷量为Q的正点电荷,由于静电感应产生了如图所示的电场。过正点电荷Q所在的点作MN的垂线,P为垂线段的中点,已知P点电场强度的大小为E0,则金属板上感应电荷在P点激发的电场强度E的大小为( ),答案,解析,-29-,命题点一,命题点二,命题点三,6.(2017广东普宁月考)一段均匀带电的半圆形细线在其圆心O处,答案,解析,-
13、30-,命题点一,命题点二,命题点三,7.如图所示,一个半径为R的圆环均匀带电,ab为一极小的缺口,缺口长为L(LR),圆环带的电荷量为Q(正电荷),在圆心处放置一电荷量为q的负点电荷,则该负点电荷受到的库仑力大小是( ),答案,解析,-31-,命题点一,命题点二,命题点三,电场线的理解及应用,-32-,命题点一,命题点二,命题点三,例3在光滑绝缘的水平桌面上,存在着方向水平向右的匀强电场,电场线如图中实线所示。一初速度不为零的带电小球从桌面上的A点开始运动,到C点时,突然受到一个外加的水平恒力F作用而继续运动到B点,其运动轨迹如图中虚线所示,v表示小球经过C点时的速度,则( ) A.小球带正
14、电 B.恒力F的方向可能水平向左 C.恒力F的方向可能与v方向相反 D.在A、B两点小球的速率不可能相等,答案,解析,-33-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨由AC段轨迹,根据曲线运动物体的合力指向轨迹的内侧,分析出电场力方向,从而知道小球的电性;再根据CB段轨迹的弯曲方向,分析恒力F可能的方向;根据动能定理分析A、B点速率的关系。,1.由电场线的疏密情况判断带电粒子的受力大小及加速度大小。 2.带电粒子(自身重力不计)在电场中做曲线运动时,由于所受合力的方向指向轨迹的凹侧,由此判断电场的方向或粒子的电性。,-34-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 8.(多选)(2017黑龙江
15、大庆一模)如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用,根据此图可以作出的正确判断是( ) A.带电粒子所带电荷的正、负 B.带电粒子在a、b两点的受力方向 C.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大 D.带电粒子在a、b两点的速度何处较大,答案,解析,-35-,命题点一,命题点二,命题点三,9.(多选)(2017陕西安康石泉县月考)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示。c点是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d两点到正电荷的距离相等,则( )A.a点的电场强度比b点的大 B.a点的电势比b点的高 C.c点的电场强度比d点的大 D.c点的电势比d点的低,答案,解析,
