2016届高考物理一轮复习 第7章 第1课 电场的力的性质课件

高考总复习物理第一单元电场的力和能的性质第1课电场的力的性质1.了解两种电荷及电荷守恒定律，掌握库仑定律，并能熟练应用．2.理解电场的物质性及电场强度的意义，明确用电场线如何描述电场．3.掌握点电荷电场场强的计算及点电荷电场与匀强电场电场线的分布．4.直接考查一般为选择题．提醒探究题型1库仑定律的理解和应用1．计算库仑力大小时，只代入电荷量的绝对值，不需代入符号，库仑力的方向单独判断．2．研究电荷间的相互作用时，要注意判断是否符合库仑定律的适用条件．3．两个带电体间的库仑力是一对相互作用力．提醒探究【例❶】真空中有两个完全相同的金属小球，A球带qA＝6.4×10－16C的正电荷，B球带qB＝－3.2×10－16C的负电荷，均可视为点电荷．求：(1)当它们相距为0.5m时，A、B间的库仑力为多大？(2)若将两球接触后再分别放回原处，A、B间的库仑力又为多大？提醒探究思路点拨：本题考查库仑定律的应用．注意两球所带电荷的分布情况，及两球接触后电荷的重新分配．解析：(1)A、B两球带异种电荷，因此，A、B间的库仑力是引力，由库仑定律可得它们间的库仑力大小为：F＝kqAqBr2＝9×109×6.4×10－16×3.2×10－160.52N≈7.37×10－21N.提醒探究(2)A、B两球接触时会发生电中和，使“净电荷”总量减小，剩下的“正”净电荷将重新分布．由于A、B两球是完全相同的导体球，剩余的净电荷将平均分配，A、B两球将带上同种电荷，故放回原处后，A、B间的库仑力变为斥力．两球接触后，它们的带电情况为：QA＝QB＝qA＋qB2＝6.4－3.22×10－16C＝1.6×10－16C.提醒探究所以分别放回原处后，两球间的库仑力为：F′＝kQAQBr2＝9×109×1.62×10－320.52N≈9.22×10－22N.答案：(1)7.37×10－21N(2)9.22×10－22N提醒探究变式训练1．如图所示，带电小球A、B的电荷分别为QA、QB，都用长为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d2，可采用以下哪些方法(BD)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倍提醒探究解析：对B由共点力平衡可得FmBg＝dL，而F＝kQAQBd2，可知d＝3kQAQBLmBg，故答案为B、D.提醒探究题型2对电场强度、电场线的理解及应用1.对电场强度三个公式的正确理解．表达式比较E＝FqE＝kQr2E＝Ud公式意义电场强度定义式真空中点电荷的电场强度决定式匀强电场中E与U的关系式适用条件一切电场①真空②点电荷匀强电场比较决定因素由电场本身决定，与q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定相同点矢量，单位：1N/C＝1V/m提醒探究2.对电场强度的理解．电场强度是描述电场力的性质的物理量，由电场本身的性质决定，与放入电场中的试探电荷无关．电场强度的定义公式只是测量电场中某点的电场强度的一种方法，不是电场强度的决定式，不能认为电场强度与试探电荷所受的静电力成正比，与电荷的电量成反比．3．电场线与带电粒子的运动轨迹的比较．(1)电场线是形象描述电场的强弱和方向的曲线，由电场的性质决定，与放入电场中的带电粒子无关，一旦电场确定，电场线的疏密和各点的方向就确定了．提醒探究(2)带电粒子的运动轨迹由带电粒子的初速度和所受的静电力决定，静电力只能决定带电粒子的加速度的大小和方向，带电粒子的加速度方向沿着电场线的切线方向．只有在匀强电场中电场线是直线，带电粒子的初速度方向平行电场线或初速度为零的情况下，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合．提醒探究例❷】如图所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷＋Q，在x轴上C点有点电荷－Q，且CO＝OD，∠ADO＝60°.下列判断正确的是()A．O点电场强度为零B．D点电场强度为零C．若将点电荷＋q从O移向C，电势能增大D．若将点电荷－q从O移向C，电势能增大提醒探究思路点拨：O点的场强应为A、B、C三处点电荷在O处形成的合场强，将点电荷从O移向C时，电势能如何变化取决于电场力做什么功．解析：A、B两点的点电荷在O点的合场强为零，因此O点的电场强度应等于C点的点电荷在O点形成的电场强度，A选项错；A、B、C三点的点电荷在D点形成的电场强度大小分别为EDA＝kQr2、EDB＝kQr2、EDC＝kQr2提醒探究所以D点合电场强度为ED＝kQr2－2kQr2cos60°＝0，故B选项对；将点电荷＋q从O移向C时，电场力做正功，故电势能减小，C选项错；将点电荷－q从O移向C时，电场力做负功，故电势能增加，D选项对．答案：BD提醒探究方法点窍电场的叠加要根据电荷的正、负，先判断电场强度的方向，然后利用矢量合成法则，结合对称性分析叠加结果．提醒探究变式训练2．如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称．要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点电荷＋Q，则该点电荷＋Q应放在(D)A．A点B．B点C．C点D．D点提醒探究解析：由电场的叠加原理和对称性可知，＋q、－q在O点的合场强方向应沿OD方向，要使O点的合场强为零，放上的电荷＋Q在O点的场强方向应与＋q、－q在O点的合场强方向相反，所以D正确．提醒探究题型3带电体的力、电综合问题解答力、电综合问题的基本思路．提醒探究【例❸】如图所示，一根长L＝1.5m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在电场强度为E＝1.0×105N/C、与水平方向成θ＝30°角的倾斜向上的匀强电场中．杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q＝＋4.5×10－6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q＝＋1.0×10－6C，质量m＝1.0×10－2kg.现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动．(静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，取g＝10m/s2)求：提醒探究(1)小球B开始运动时的加速度为多大？(2)小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大？思路点拨：通过分析B球所受合力求解其加速度．利用当a＝0时速度最大来求h1.解析：(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得：mg－kQqL2－qEsinθ＝ma，提醒探究解得：a＝g－kQqL2m－qEsinθm，代入数据解得：a＝3.2m/s2.(2)小球B速度最大时合力为零，即kQqh21＋qEsinθ＝mg，解得：h1＝kQqmg－qEsinθ，代入数据解得：h1＝0.9m.答案：(1)3.2m/s2(2)0.9m提醒探究方法点窍1．粒子所受合力的方向指向轨迹的凹侧，由此判断电场的方向或电性．2．由电场线的疏密情况判断带电粒子的加速度情况．3．功能关系判断速度变化：如果带电粒子在运动中仅受电场力作用，则粒子电势能与动能的总量不变，电场力做正功，动能增大，电势能减小．提醒探究互动探究假设在M端没有带电小球A，其他条件不变，则带电小球B从N到M做什么运动，到达M点需要多长时间？在M点的速度为多大？解析：若无小球A，则小球B将做匀加速直线运动，加速度为a，则：a＝mg－qEsinθm＝g－qEsinθm＝5m/s2.由L＝12at2得：t＝2La＝2×1.55s＝155s，v＝at＝5×155m/s＝15m/s.答案：匀加速直线运动155s15m/s