1、一、电场力的性质【考试要求】29电荷电荷守恒定律点电荷 I 30库仑定律 31静电场电场线 I 32电场强度点电荷的场强 电场的叠加只限于两个电场强度叠加的情形【教学目标】1、理解电荷守恒定律、库仑定律。2、理解电场强度、电场线的概念，掌握电场线的特点和有关电场强度的计算。 3、掌握有关电场力的综合问题。【知识梳理】一、电荷、电荷守恒定律1、两种电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带 电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电荷。2、元电荷：一个元电荷的电量为 C 说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。3、电荷守恒定律：电荷既不能 ，也不能 ，它们只能从一个物体 到另一个物体，或者从物体的一部分 到另一
2、部分，系统的电荷总数 二、库仑定律1、内容： 中两个点电荷之间相互作用力，跟它们的 成正比，跟它们的 成反比，作用力的方向在它们的 上。2、公式： k9010 9Nm2C 2 3适用条件： 注意：点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响 时，就可以把带电体视为点电荷使用库仑定律计算时，电量用 代入，作用力的方向根据“同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引”的规律定性判定。三、电场：存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质1、电荷间的作用总是通过 进行的。 2、电场的基本性质是对放入其中的 有力的作用。3、电场可以由存在的 产生，也可以由变化的 产生。四
3、、电场强度1定义：放入电场中某一点的电荷受到的 跟它的 的比值叫做该点的电场强度，表示该处电场的 单位是：N/C 或 V/m；2表达式：定义式：E 真空中的点电荷的电场：E= 匀强电场的场强 E 3方向：与该点正电荷受力方向相 ，与负电荷的受力方向相 ；4在电场中某一点确定了，则该点场强的大小与方向就是一个 ，与放入的检验电荷 关5、电场强度是 量，电场强度的合成按照 定则和 法则五、电场线： 是人们为了形象的描绘电场而想象出一些线，客观并不存在1 方向表示该点场强的方向，也是 电荷的受力方向， 表示该处电场的强弱2电场线从 电荷出发到 电荷终止，或从 电荷出发到 处终止，或者从 处出发到 电
4、荷终止3顺着电场线方向，电势越来越 ，电场线的方向是电势降落最 的方向，电场线跟等势面 4电场线永不 也不 5没有画出电场线的地方不一定没有电场，电场线 电荷运动的轨迹【方法规律】一、库仑定律的理解和应用【例 1】半径为 r的两个相同金属球，两球心相距为 L (L 3r)，它们所带电荷量的绝对值均为 q，则它们之间相互作用的静电力 F （ ）A带同种电荷时, F B带异种电荷时 ,F 2Lqk 2qkC不论带何种电荷, F D以上各项均不正确【例 2】如图所示，三个完全相同的金属小球 a、 b、 c位于等边三角形的三个顶点上 a和 c带正电， b带负电， a所带电量的大小比 b的小已知 c受到
5、 a和 b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是 （ ）A F1 B F2 C F3 D F4二、电场强度的理解和应用【例 3】在真空中 0点放一个点电荷 Q=+1.010-9C，直线 MN通过 O点，OM 的距离r=30cm，M 点放一个点电荷 q=-1.010-10C，如图所示，则 q在 M点受到的作用力为 ，M 点的场强为 。拿走 q后 M点的场强为 ， M、N 两点 点场强大。【例4】图中a、b是两个点电荷，它们的电量分别为Q 1Q 2，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线上的一点。下列哪中情况能使P点场强方向指向MN的左侧 （ ） AQ 1Q 2都是正电荷，且 Q1|
6、Q2|CQ 1是负电荷，Q 2是正电荷，且|Q 1|Q2|三、电场线的理解和应用【例 5】如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由 AOB匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是 （ ）A先变大后变小，方向水平向左 B先变大后变小，方向水平向右C先变小后变大，方向水平向左 D先变小后变大，方向水平向右四、电场力的综合问题【例 6】带电粒子沿图的曲线越过匀强电场，不计重力，则下列关于带电粒子的说法正确的是 （ ）A、带负电，在 a点的动能大 B、带正电，在 a点的动能大MNPa b左 右C、带负电，动能相等 D、带正电，在 b点的动能大【例 7】已知如图，在光滑绝缘水平面
7、上有三个质量都是 m的相同小球，两两间的距离都是 l， A、 B电荷量都是+ q。给 C一个外力 F，使三个小球保持相对静止共同加速运动。求：（1） C球的带电电性和电荷量 （2）外力 F的大小。【例 8】 a、b 两个点电荷，相距 40cm，电荷量分别为 q 和 q ，且 q 9 q ，都是正电荷；现引入点电1212荷 c，这时 a、b、c 三个电荷都恰好处于平衡状态试问：点电荷 c的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?一、电场力的性质 课后作业1、两个分别带有电荷量Q 和+3Q 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
8、定距离变为 r/2，则两球间库仑力的大小为 （ ）A 2 B 34 C 43F D 12F2、如图所示， M N是电场中的一条电场线，一电子从 a点运动到 b点速度在不断地增大，则下列结论中正确的是 （ ）A该电场是匀强电场 B电场线的方向由 N指向 MC电子在 a处的加速度小于在 b处的加速度D因为电子从 a到 b的轨迹跟 M N重合，所以电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹3、如图所示， P、 Q是两个电量相等的异种点电荷：其中 P带正电， Q带负电， O是 P、 Q连线的中点， MN是线段 PQ的中垂线， PQ与 MN所在平面与纸面平行，有一磁场方向垂直于纸面，一电子以初速度 v0一直沿
9、直线 MN运动，则 （ ）A磁场的方向垂直纸面向里 B电子速度先增大后减少C电子做匀速直线运动 D电子速度先减少后增大4、如图所示，带有等量异种电荷的 A，B 两球用线悬吊。现将该装置放置在方向斜向右上的匀强电场中，当两球稳定后可能是哪个图 （ ）5、两带电量分别为 q和 q的点电荷放在 x轴上，相距为 L，能正确反映两电荷连线上场强大小 E与 x关系的是图 （ ）6、如图所示，在光滑绝缘水平面上放置 3个电荷量均为 q0的相同小球，小球之间用劲度系数均为0k的轻质弹簧绝缘连接。当 3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为 0l 已知静电力常量为 k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为
10、（ ）A 205lq B 20lkq C 4lk D 5l7、AB 和 CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为 O。将电量分别为+q 和-q 的两点电荷放在圆周上，其位置关于 AB对称且距离等于圆的半径，如图所示。要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷 Q，则该点电荷 Q （ ）A应放在 A点，Q=2q B应放在 B点，Q=-2qC应放在 C点，Q=-q D应放在 0点，Q=-q8、如图所示，a、b 是两个带有同种电荷的小球，用绝缘细线悬挂于同一点，两球静止时，它们距水平地面的高度相等，绳与竖直方向的夹角分别为 、。若同时剪断两根细线，空气阻力不计，两球带电量不变，则 A两球
11、a、b 同时落地 B球 a先落地C球 a水平飞行的距离比 b球大 D两球 a、b 水平飞行的距离相等9、已知如图，带电小球 A、 B的电荷分别为 QA、 QB， OA=OB，都用长 L的丝线悬挂在 O点。静止时 A、 B相距为 d。为使平衡时 AB间距离减为 d/2，可采用以下哪些方法 （ ）A.将 小 球 A、 B的质量都增加到原来的 2倍B.将 小 球 B的 质 量 增 加 到 原 来 的 8倍C.将 小球 A、 B的电荷量都减小到原来的一半D.将 小球 A、 B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小 球 B的 质 量 增 加 到 原 来 的 2倍10、 ab是长为 l的均匀带电绝缘细杆，
12、P1、 P2是位于 ab所在直线上的两点，位置如图所示。 ab上电荷产生的静电场在 P1处的场强大小为 E1，在 P2处的场强大小为 E2。则 P1、 P2处电场强度方向 （填相同或相反） 。若将绝缘细杆的右边 l/2截掉并移走（左边 l/2电量、位置不变） ，则 P2处的场强大小为 。11、如图所示，带正电小球质量为 m110 -2kg，带电量为 ql10 -6C，置于光滑绝缘水平面上的 Al41 l41ab2点当空间存在着斜向上的匀强电场时，该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速直线运动，当运动到 B点时，测得其速度 vB 1.5ms，此时小球的位移为 S 0.15m求此匀强电场场强 E的取
13、值范围( g10ms。)某同学求解如下：设电场方向与水平面之间夹角为 ，由动能定理 qEScos 0 得21Bmv Vm由题意可知 0，所以当 E 7.510 4Vm 时小球将始终沿水平面做匀2cosBvEqS750加速直线运动经检查，计算无误该同学所得结论是否有不完善之处?若有请予以补充12、质量为 m=1.0kg、带电量 q=+2.5104 C的小滑块(可视为质点)放在质量为 M=2.0kg的绝缘长木板的左端，木板放在光滑水平面上，滑块与木板之间的动摩擦因数为 =0.2，木板长 L=1.5m，开始时两者都处于静止状态，所在空间加有一个方向竖直向下强度为 E=4.0104N/C的匀强电场，如
14、图所示.取 g=10m/s2，试求:(1)用水平力 F0拉小滑块，要使小滑块与木板以相同的速度一起运动，力 F0应满足什么条件？(2)用水平恒力 F拉小滑块向木板的右端运动，在 1.0s末使滑块从木板右端滑出，力 F应为多大？F MEmL例 1、AB 例 2、B 例 3、 （1）1.010 8 N （2）100N/C 方向沿 OM连线背离 O （3）100N/C，方向不变 （4）E ME N例4、ACD 例5、B 例6、D例 7、解：先分析 A、 B两球的加速度：它们相互间的库仑力为斥力，因此 C对它们只能是引力，且两个库仑力的合力应沿垂直与 AB连线的方向。这样就把 B受的库仑力和合力的平行
15、四边形确定了。于是可得 QC= -2q， F=3FB=3 FAB= 。32lkq例 8：点电荷 c应为负电荷，否则三个正电荷相互排斥，永远不可能平衡由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用，三个点电荷只有处在同一条直线上，且 c在 a、b 之间才有可能都平衡设 c与 a相距 x，则 c、b 相距(0.4x)，如点电荷 c的电荷量为 q ，根据二力平衡原理可列平衡方程：3a平衡： b平衡： c平衡： 214.0qk231 .)4.0(.221xk231xqk).(32x显见，上述三个方程实际上只有两个是独立的，解这些方程，可得有意义的解： x30cm 所以 c 在 a、b 连线上，与 a相距 30c
16、m，与 b相距 10cmq ，即 q :q :q =1: : (q 、q 为正电荷，q 为负电荷)3126923916123针对训练1、C 2、B 3、AC 4、B 5、A 6、C 7、C 8、A 9、BD10、相反， 2E111、解析：该同学所得结论有不完善之处为使小球始终沿水平面运动，电场力在竖直方向的分力必须小于等于重力 qEsin mg所以 V/m=1.25105V/m20.15423BmgStv5410sin62qmgE即：7.510 4V/m E1.2510 5V/m12、解:(1)当拉力 F0作用于滑块 m上，木板能够产生的最大加速度为: 2/0.)(smMqEga为使滑块与木板共同运动，滑块最大加速度 am aM 对于滑块有: qEgF)(0 NmaqEgF0.6)(0即为使滑块与木板之间无相对滑动，力 F0不应超过 6.0N.(2)设滑块相对于水平面的加速度为 a1，木板的加速度为 a2，由运动学关系可知:， ，21tas2tsLs2滑动过程中木板的加速度 a2=2.0m/s2 ，则可得滑块运动的加速度 a1=5.0m/s2 对滑块: NmqEgF0.9)(1
