：电场的力的性质

基础诊断考点突破随堂演练电场的力的性质高二物理第一章静电场的复习高二物理备课组李艳授课日期：2018年2月11日基础诊断考点突破随堂演练知识点一、电荷及电荷守恒定律1.元电荷、点电荷(1)元电荷：e＝1.6×10－19C，所有带电体的电荷量都是元电荷的________，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。(2)点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。整数倍2.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_____到另一个物体，或者从物体的一部分_____到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持_____。转移转移不变基础诊断考点突破随堂演练(2)起电方式：_________、_________、感应起电。(3)带电实质：物体带电的实质是_________。知识点二、库仑定律1.内容：_____中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的_____________成正比，与它们的_____________成反比。作用力的方向在它们的连线上。摩擦起电接触起电得失电子真空电荷量的乘积距离的二次方2.表达式：F＝_____，式中k＝_______N·m2/C2，叫静电力常量。kq1q2r29.0×1093.适用条件：_____中的_______。知识点三、电场强度、点电荷的场强1.静电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间_________的一种特殊物质。真空点电荷相互作用基础诊断考点突破随堂演练。2.电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的______。(2)定义式：E＝___。单位：N/C或V/m(3).点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度：E＝_____。4.方向：规定_______在电场中某点所受_______的方向为该点的电场强度方向。比值FqkQr2正电荷电场力(2)基本性质：对放入其中的电荷有___的作用。力基础诊断考点突破随堂演练5.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_____和，遵从____________定则。知识点四、电场线1.定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的_____及_____，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的_________都跟该点的电场强度方向一致，曲线的_____表示电场的强弱。矢量平行四边形强弱方向切线方向疏密正电荷相交场强场强方向降低垂直基础诊断考点突破随堂演练考点一库仑力作用下的平衡问题1.解决平衡问题应注意三点(1)明确库仑定律的适用条件；(2)知道完全相同的带电小球接触时电荷量的分配规律；(3)进行受力分析，灵活应用平衡条件。2.在同一直线上三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反。基础诊断考点突破随堂演练(2)规律“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上；“两同夹异”——正、负电荷相互间隔；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。题组阶梯突破1.(多选)两个半径相同的金属小球(视为点电荷)，带电荷量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的答案解析A.47B.37C.97D.167√√分析设两小球的电荷量分别为q和7q，则原来相距r时的相互作用力F＝k＝k.由于两球的电性未知，接触后相互作用力的计算可分为两种情况：q×7qr27q2r2(1)两球电性相同.相互接触时两球电荷量平均分配，每球带电荷量为7q＋q2＝4q.放回原处后的相互作用力F1＝k4q×4qr2＝k16q2r2，故F1F＝167.(2)两球电性不同.相互接触时电荷先中和再平分，每球带电荷量为7q－q2＝3q.放回原处后的相互作用力F2＝k3q×3qr2＝k9q2r2，故F2F＝97.设两小球的电荷量分别为q和7q，则原来相距r时的相互作用力F＝k＝k.由于两球的电性未知，接触后相互作用力的计算可分为两种情况：q×7qr27q2r2(1)两球电性相同.相互接触时两球电荷量平均分配，每球带电荷量为7q＋q2＝4q.放回原处后的相互作用力F1＝k4q×4qr2＝k16q2r2，故F1F＝167.(2)两球电性不同.相互接触时电荷先中和再平分，每球带电荷量为7q－q2＝3q.放回原处后的相互作用力F2＝k3q×3qr2＝k9q2r2，故F2F＝97.基础诊断考点突破随堂演练2．如图6­1­4所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电＋Q，B带电－9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为()A．正，B的右边0.4m处B．正，B的左边0.2m处C．负，A的左边0.2m处D．负，A的右边0.2m处基础诊断考点突破随堂演练解析：要使三个电荷均处于平衡状态，必须满足“两同夹异”“两大夹小”的原则，所以选项C正确。答案：C基础诊断考点突破随堂演练3.(2016·福建福州质检)如图15所示，水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电小球A、B，左边放一带正电的固定球P时，两悬线都保持竖直方向。下面说法正确的是()图15A.A球带正电，B球带负电，并且A球带电荷量较B球带电荷量大B.A球带正电，B球带负电，并且A球带电荷量较B球带电荷量小C.A球带负电，B球带正电，并且A球带电荷量较B球带电荷量小D.A球带负电，B球带正电，并且A球带电荷量较B球带电荷量大基础诊断考点突破随堂演练解析存在固定球P时，对A、B球受力分析，由于悬线都沿竖直方向，说明水平方向各自合力为零，说明A球带负电而B球带正电。由于A、B球在水平方向各受两个力，而A、B之间的库仑力大小相等，方向相反，可得P对A、B的水平方向的库仑力大小相等，方向相反。根据F＝kQqr2以及A离P近，可知A球带电荷量较小，B球带电荷量较大，故C正确。答案C如图所示，甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为＋q和－q，两球间用绝缘细线2连接，甲球用绝缘细线1悬挂在天花板上，在两球所在空间有沿水平方向向左的匀强电场，场强为E，且有qE＝mg，平衡时细线都被拉直.则平衡时的可能位置是哪个图【典例1】答案解析√基础诊断考点突破随堂演练【变式训练】1.如图5所示，A、B是两个带异种电荷的小球，其质量分别为m1和m2，所带电荷量分别为＋q1和－q2，A用绝缘细线L1悬挂于O点，A、B间用绝缘细线L2相连。整个装置处于水平方向的匀强电场中，平衡时L1向左偏离竖直方向，L2向右偏离竖直方向，则可以判定()图5A.m1＝m2B.m1＞m2C.q1＞q2D.q1＜q2基础诊断考点突破随堂演练解析对A、B整体分析，受细线L1的拉力、重力、水平方向的电场力，由于细线L1向左偏，则电场力水平向左，即(q1－q2)E＞0，q1＞q2，C正确，D错误；不能判断m1、m2的大小关系，A、B错误。答案C基础诊断考点突破随堂演练方法提炼解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤库仑力作用下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了电场力。具体步骤如下：基础诊断考点突破随堂演练考点二电场强度的叠加与计算方法提炼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。基础诊断考点突破随堂演练1.(2014·福建高考)如图6­1­9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＝2.0m。若将电荷量均为q＝＋2.0×10－6C的两点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量k＝9.0×109N·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。基础诊断考点突破随堂演练解析：(1)根据库仑定律，A、B两点处的点电荷间的库仑力大小为F＝kq2L2①代入数据得F＝9.0×10－3N。②(2)A、B两点处的点电荷在C点产生的场强大小相等，均为E1＝kqL2③A、B两点处的点电荷形成的电场在C点的合场强大小为E＝2E1cos30°④由③④式并代入数据得E＝7.8×103N/C⑤场强E的方向沿y轴正方向。答案：(1)9.0×10－3N(2)7.8×103N/C方向沿y轴正方向基础诊断考点突破随堂演练2[平衡法求电场强度]如图8所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上：a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k，若三个小球均处于静止状态(不计重力)，则匀强电场场强的大小()图8A.3kq3l2B.3kql2C.3kql2D.23kql2基础诊断考点突破随堂演练解析以小球c为研究对象，其受力如图所示，其中F库＝kqqcl2，由平衡条件得：2F库cos30°＝Eqc。即3kqqcl2＝Eqc，得E＝3kql2。答案B3.(多选)如图所示，一半径为R的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点有一电荷量为q(q＞0)的固定点电荷.已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)答案解析A.k3qR2B.k10q9R2C.kQ＋qR2D.k9Q＋q9R2√EQ由于b、d关于圆盘对称基础诊断考点突破随堂演练[针对训练]4.(2016·贵州七校联盟高三第一次联考)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图6­1­7所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM＝ON＝2R。已知M点的场强大小为E，则N点的场强大小为()A.kq4R2B.kq2R2－EC.kq4R2－ED.kq4R2＋E基础诊断考点突破随堂演练解析：若将电荷量为2q的球面放在O处，均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心O处产生的电场，则在M、N点所产生的电场为E0＝k·2q2R2＝kq2R2，由题意知当如图所示的半球面在M点产生的场强为E时，其在N点产生的场强E′＝E0－E＝kq2R2－E，故B正确。答案：BA.5kQ36R2B.7kQ36R2C.7kQ32R2D.3kQ16R2题组阶梯突破3.已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同.如图所示，半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的直线上有A、B两个点，O和B、B和A间的距离均为R.现以OB为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k，球的体积公式为V＝πr3，则A点处场强的大小为答案解析43√由题意知，半径为R的均匀带电球体在A点产生的场强E整＝kQ2R2＝kQ4R2.挖出的小球半径为R2，因为电荷均匀分布，其带电荷量Q′＝43πR2343πR3Q＝Q8.则其在A点产生的场强E挖＝kQ′12R＋R2＝k·Q894R2＝kQ18R2.所以剩余空腔部分电荷在A点产生的场强E＝E整－E挖＝kQ4R2－kQ18R2＝7kQ36R2，故B正确.A.3kQ4a2，沿y轴正向B.3kQ4a2，沿y轴负向C.5kQ4a2，沿y轴正向D.5kQ4a2，沿y轴负向(2015·山东理综·18)直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图.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5.答案解析√电场强度叠加问题的求解思路电场强度是矢量，叠加时应遵从平行四边形定则，分析电场的叠加问题的一般步骤是：(1)确定分析计算场强的空间位置；(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.方法感悟基础诊断考点突破随堂