2022-2023年高考物理一轮复习 库仑定律电场强度课件课件

这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 库仑定律电场强度课件课件，共49页。PPT课件主要包含了考点1，电荷守恒定律，学中的质点，点电荷，整数倍，代数和，考点2，库仑定律，电荷量的乘积，距离的二次方等内容，欢迎下载使用。
1.点电荷：当带电体的大小、形状对所研究问题的影响可忽略不计时,就可以看作带电的点,叫做__________.(类似于力
2.元电荷：元电荷不是一种电荷,而是电荷量的单位,其大小等于一个电子或一个质子所带电荷量,即 e＝1.60×10－19 C.所有带电体的电荷量都是元电荷的__________.
3.电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创造,也不能消灭,它们只能从一个物体转移到另一物体,或者从物体的一个部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的____________保持不变.(2)物体带电的方式有________起电、________起电、________起电.
1.内容：在真空中两个点电荷的相互作用力跟它们的__________________成正比,跟它们间的________________成
反比.作用力的方向在它们的连线上.
2.表达式：F＝__________,式中k＝9.0×109 N·m2/C2,k叫做静电力常量 .
3.适用条件：真空中的__________.
1.电场：电荷周围存在的一种特殊物质.电场对放入其中的电荷有____________.静止电荷产生的电场称为________.
(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 与它的电
荷量的________.
(2)公式：______________.
(3)矢量性：电场强度是一个矢量,方向与该点________所受的电场力方向一致,与该点_____________所受的电场力方向
电场中某点的电场强度由电场本身决定,与检验
(4)真空中点电荷电场强度的决定式：____________,其中Q 是形成电场的场源电荷.(5)电场的叠加：某点的电场等于各个电荷单独存在时在该点产生的电场的_________.
1. 电场线：在电场中画出的一些曲线,曲线上每一点的_______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_______.电场线不是实际存在的线,而是为了描述电场而假想的线.
2.电场线的特点(1)电场线从________或无限远处出发,终止于________或无限远处.(2)电场线不相交.(3)在同一电场里,电场线越密的地方电场强度________.(4)电场线与等势面处处________.(5)由________电势指向________电势.
3.几种典型的电场线(如图 6-1-1 所示).
【基础自测】1.M 和 N 是两个不带电的物体,它们互相摩擦后 M 带正电
1.6×10－10 C,下列判断正确的有(
A.在摩擦前 M 和 N 的内部没有任何电荷B.摩擦的过程中电子从 M 转移到 NC.N 在摩擦后一定带负电 1.6×10－10 CD.M 在摩擦过程中失去 1.6×10－10 个电子
解析：M 和 N 都不带电,是指这两个物体都呈电中性,没有“净电荷”(没有中和完的电荷),也就是没有得失电子.但内部仍有相等数量的正电荷(质子数)和负电荷(电子数),A 错误.M和 N 摩擦后 M 带正电荷,说明 M 失去电子,电子从 M 转移到N,B 正确.根据电荷守恒定律,M 和 N 这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷的代数和为 0,摩擦后电荷量仍应为 0,C 正确.电子带电荷量为 1.6×10－19 C,摩擦后 M 带正电荷 1.6×10－10 C,由于 M 带电荷量应是电子电荷量的整数倍,即知M 失去 109 个电子,D 错误.
2.如图 6-1-2 所示,两个电荷量均为＋q 的小球用长为 l 的轻质绝缘细绳连接,静止在光滑的绝缘水平面上.两个小球的半径 r≪l,k 表示静电力常量.则轻绳的拉
解析：轻绳的拉力大小等于两个带电小球之间的库仑力,
3.关于点电荷产生的电场,下列叙述正确的是(
A.以点电荷为球心、以 r 为半径的球面上,各点的电场强度都相同B.正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场强
4.如图6-1-3 所示,真空中 xOy 平面直角坐标系上的 ABC 三点构成等边三角形,边长 L＝2.0 m.若
将电荷量均为q＝＋2.0×10－6 C的两点电荷分别固定在A、B
点,已知静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2,求：(1)两点电荷间的库仑力大小.(2)C 点的电场强度的大小和方向.图 6-1-3
代入数据解得F＝9.0×10－3 N.　　　②
解：(1)根据库仑定律,A、B 两点电荷间的库仑力大小为
(2)A、B 两点电荷在 C 点产生的电场强度大小相等,均为
A、B 两点电荷形成的电场在 C 点的合电场强度大小为
E＝2E1cs 30°
由③④式并代入数据得 E≈7.8×103 N/C电场强度 E 的方向沿 y 轴正方向.
[热点归纳]1.库仑定律的理解(1)在用库仑定律公式进行计算时,无论是正电荷还是负电荷,均代入电荷量的绝对值计算库仑力的大小.(2)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律,大小相等、方向相反.
库仑定律与力学的综合应用问题,解决的思路与解决力学问题的方法、思路是相同的,只是在原来受力的基础上多了库仑力.但需注意库仑力的特点,带电体间距离发生变化时,库仑力也要发生变化,要分析力与运动的相互影响.
考向 1 库仑定律的理解【典题 1】如图 6-1-4,三个固定的带电小球 a、b 和 c,相互间的距离分别为 ab＝5 cm,bc＝3 cm,ca＝4 cm.小球 c 所受库仑力的合力的方向平行于 a、b 的连线.
设小球 a、b 所带电荷量的比值的绝对值为 k,则(
A.a、b 的电荷同号,k＝
B.a、b 的电荷异号,k＝
C.a、b 的电荷同号,k＝
D.a、b 的电荷异号,k＝
解析：对小球 c 所受库仑力分析,画出 a 对 c 的库仑力和b对 c 的库仑力,若 a 对 c 的库仑力为排斥力,a、c 的电荷同号,则 b 对 c 的库仑力为吸引力,b、c 电荷为异号,a、b 的电荷为异号；若 a 对 c 的库仑力为引力,a、c 的电荷异号,则 b 对 c的库仑力为斥力,b、c 电荷为同号,所以 a、b 的电荷为异号,设 a、c 与 a、b 的夹角为θ,利用平行四边形定则和几何关系、
“三个自由点电荷平衡”的问题
【典题 2】两个可自由移动的点电荷分别放在 A、B 两处,如图 6-1-5 所示.A 处电荷带电荷量为＋Q1,B 处电荷带电荷量为－Q2,且Q2＝4Q1,另取一个可以自由移动的点电荷P,放
在 AB 直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则(A.P 为负电荷,且放于 A 左方B.P 为负电荷,且放于 B 右方
C.P 为正电荷,且放于 A、B 之间D.P 为正电荷,且放于 B 右方
解析：因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用,且已知放在 A、B 两处的点电荷是异种电荷,对 P 的作用力一为引力,一为斥力,所以 P 要平衡就不能放在 A、B 之间.根据库仑定律知,由于 B 处的电荷电荷量较大,P 应放在离 B 处点电荷较远而离 A 处点电荷较近的地方才有可能处于平衡状态,故应放在 A 的左侧.要使放在 A、B 两处的点电荷也处于平衡状态,P 必须带负电,故应选 A.
库仑力作用下的平衡问题
【典题 3】如图6-1-6 所
示,A、B两球所带电荷量均为2×10－5 C,质量均为0.72 kg,
其中 A 球带正电荷,B 球带负电荷,且均可视为点电荷.A 球通过绝缘细线吊在天花板上,B 球固定在绝缘棒一端,现将 B 球放在某一位置,能使绝缘细线伸直,A 球静止且与竖直方向的夹角为 30°,则 A、B 球之间
[热点归纳]1.电场强度三个表达式的比较：
(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电
荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和.
(2)运算法则：平行四边形定则.3.计算电场强度常用的五种方法：
(1)电场叠加合成的方法；(2)平衡条件求解法；(3)对称法；
(4)补偿法；(5)等效法.
考向 1 合成法计算合电场强度【典题 4】在直角坐标系xOy 中,M、N 两点位于 x 轴上,G、H 两点坐标如图 6-1-7 所示.M、N 两点各固定一负点电荷,一电荷量为 Q 的正点电荷置于 O 点时,G 点处的电场强度恰好为零.静电力常量用 k 表示.若将该正点电荷移
到 G 点,则 H 点处场强的大小和方向分别为(
方法技巧：分析电场的叠加问题的一般步骤：(1)确定分析计算的空间位置；
(2)分析该处有几个分电场,先计算出各个分电场在该点的
电场强度的大小和方向；
(3)依次利用平行四边形定则求出矢量和.
【典题 5】如图 6-1-8 所示,在一半径为 r 的圆周上均匀分布有 N 个带电小球(可视为质点)无间隙排列,其中 A 点的小球带电荷量为＋3q,其余小球带电荷量为＋q,此时圆心 O 点的电场强度大小为 E,现仅撤去 A 点的小球,则 O 点的电场强
解析：假设圆周上均匀分布的都是电荷量为＋q 的小球,由于圆周的对称性,根据电场的叠加原理知,圆心 O 处电场场强为 0,所以圆心 O 点的电场强度大小等效于 A 点处电荷量为
【典题 6】如图6-1-9所示,正电荷 q 均匀分布在半球面ACB 上,球面半径为 R,CD为通过半球顶点 C 和球心 O 的轴线.P、M 为 CD 轴线上的两点,Q,点 O′、M 间距离为 R,已知 P 点的场强为零,若带电均匀的封闭球壳内部电场强度处处为
零,则 M 点的场强为(
解析：根据 P 点的场强为零,得半球面在 P 点产生的场强和点电荷 Q 在 P 点产生的场强等大反向,即半球面在 P 点产生
,方向向右；现只研究半球面,若补全右
半球面,根据带电均匀的封闭球壳内部电场强度处处为零,补全右半球面后,正电球面在 P、M 两点产生的电场强度均为零,左半球面在 P 点产生的场强和右半球面在 P 点产生的场强等大反向,根据对称性,左半球面在 M 点产生的场强和右半球面在P 点产生的场强等大反向,即左半球面在 M 点产生的场强为
等量异种和同种点电荷的电场线比较
【典题 7】如图6-1-10 所示,A、B 为两个等量的正点电荷,在其连线中垂线上的 P 点放一个负
点电荷 q(不计重力).由静止释放后,下列说法中正确的是(A.点电荷在从 P 点到 O 点运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大B.点电荷在从 P 点到 O 点运动的过程中,
加速度越来越小,速度越来越大
C.点电荷运动到 O 点时加速度为零,速度达最大值D.点电荷越过 O 点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到粒子速度为零
解析：在两电荷连线的中垂线上电场强度方向 O→P,负点电荷 q 从 P 点到 O 点运动的过程中,电场力方向 P→O,速度越来越大.但电场线的疏密情况不确定,电场强度大小变化情况不确定,则电荷所受电场力大小变化情况不确定,加速度变化情况无法判断,A、B 错误；越过 O 点后,负电荷 q 做减速运动,则点电荷运动到 O 点时速度最大,电场力为零,加速度为零,C 正确；根据电场线的对称性可知,越过 O 点后,负电荷q 做减速运动,加速度的变化情况无法判断,D 错误.
电场线及电场线与带电粒子运动轨迹的综合题
[热点归纳]1.电场线的应用：
电场线与粒子运动轨迹的综合题
【典题 8】如图 6-1-11 所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中 M 点以相同速度垂直于电场线方向飞出 a、b 两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨
迹如图中虚线所示,则(
A.a 一定带正电,b 一定带负电B.a 的速度将减小,b 的速度将增大
C.a 的加速度将减小,b 的加速度将增大D.两个粒子的动能一个增大一个减小答案：C
方法技巧：电场线与轨迹问题判断方法：
(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向),从两者的夹角情况来分析曲线运动的情况.
(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、电场强度的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向.若已知其中的任一个,可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知,则要用“假设法”分别讨论各种情况.
电场线与速度-时间图象综合的问题
【典题 9】A、B 是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从 A 点沿电场线运动到 B点,其速度-时间图象如图 6-1-12 所示.则这一电场可能是选项
解析：粒子带负电,且做减速运动,电场力方向与速度方向相反,粒子做加速度变大的减速运动,电场力变大,由 A 到B 电场强度增大,A 正确,B、C、D 错误.
方法技巧：一是根据速度-时间图象判断电荷做加速运动还是减速运动,判断出电场力的方向,进而判断出电场线的方向；二是根据速度-时间图象的斜率表示加速度,判断出加速度大小的变化情况,判断出电场力的变化情况,进而判断出电场线疏密的变化情况.
[热点归纳]解答力电综合问题的一般思路：
【典题 10】如图6-1-13 所
示,竖直平面内的虚线矩形区域中有一电场强度为 E＝
向竖直向下的匀强电场,上下各有一半径为 R 的半圆形光滑轨道,矩形的上下边水平,分别为两半圆形轨道的直径.一质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球以一水平速度通过轨道最高点 A 后在图示区域内做
循环运动.重力加速度为 g.
(1)若矩形区域的高度 x＝2R,小球对 A 点恰好无压力,则求小球从最高点 A 运动到最低点 B 时电场力做的功和小球通过B 点的速度大小.
(2)在保证小球能够通过最高点的情况下,求轨道对小球在
最低点 B 和最高点 A 的压力差ΔF 与 x 的函数关系.
(2)在保证小球能够通过最高点的情况下,设小球通过 A 点时的速度为 v1,运动到最低点 B 时的速度为 v2