《電場的力的性質(zhì)》

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1、第一節(jié)電場的力的性質(zhì)第一節(jié)電場的力的性質(zhì)基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、電荷和電荷守恒定律一、電荷和電荷守恒定律1 1電荷電荷(1)(1)元電荷：電荷量為元電荷：電荷量為e e_ _ _的電荷叫做的電荷叫做元電荷質(zhì)子和電子均帶元電荷電荷量元電荷質(zhì)子和電子均帶元電荷電荷量(2)(2)點(diǎn)電荷：點(diǎn)電荷：_對研究問題的影響可忽略不對研究問題的影響可忽略不計的帶電體稱為點(diǎn)電荷計的帶電體稱為點(diǎn)電荷2 2電荷守恒定律電荷守恒定律(1)(1)起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電1.61.610101919 C C形狀和大小形狀和大小(2)(2)帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是帶電

2、實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是_(3)(3)內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體一個物體_到另一個物體，或者從物體的一部到另一個物體，或者從物體的一部分分_到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持保持_特別提示：特別提示：當(dāng)完全相同的帶電金屬球相接觸時，同當(dāng)完全相同的帶電金屬球相接觸時，同種電荷電量平均分配，異種電荷先中和后平分種電荷電量平均分配，異種電荷先中和后平分電子得失電子得失轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移不變不變二、庫侖定律二、庫侖定律1 1內(nèi)容：真空中兩個靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與內(nèi)容：真空中兩個靜止點(diǎn)電荷之間

3、的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成它們的電荷量的乘積成_，與它們的，與它們的_成反比，作用力的方向在它們的連線上成反比，作用力的方向在它們的連線上2 2公式：公式：_ . .式中的式中的k k9.09.010109 9 Nm Nm2 2/C/C2 2，叫做靜電力常量叫做靜電力常量3 3適用條件：適用條件：(1)_(1)_ ；(2)(2)真空中真空中特別提示：特別提示：當(dāng)兩帶電體離得較近時，它們不能視為點(diǎn)電當(dāng)兩帶電體離得較近時，它們不能視為點(diǎn)電荷，庫侖定律不再適用，但它們之間仍存在庫侖力荷，庫侖定律不再適用，但它們之間仍存在庫侖力正比正比距離的二次方距離的二次方點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷三、電場、電場強(qiáng)度和

4、電場線三、電場、電場強(qiáng)度和電場線1 1電場電場(1)(1)定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間相互作用定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間相互作用的一種特殊物質(zhì)的一種特殊物質(zhì)(2)(2)基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有力的作用基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有力的作用2 2電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度(1)(1)意義：描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量意義：描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量(2)(2)定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的_跟跟它的它的_的比值的比值電場力電場力F電荷量電荷量q(3)(3)公式：公式：E E . .單位：單位：V/mV/m或或N/C.N/C.(4)(4)方向：方向：_在該點(diǎn)的

5、受力方向，是在該點(diǎn)的受力方向，是矢量矢量(5)(5)決定因素：電場強(qiáng)度取決于電場本身，與決定因素：電場強(qiáng)度取決于電場本身，與q q無關(guān)無關(guān)3 3電場線及特點(diǎn)電場線及特點(diǎn)(1)(1)電場線：電場線是畫在電場中的一條條有方向的電場線：電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的曲線，曲線上每點(diǎn)的_方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向方向正電荷正電荷切線切線(2)(2)電場線的特點(diǎn)電場線的特點(diǎn)電場線從電場線從_ _ 或無限遠(yuǎn)處出發(fā)終止于或無限遠(yuǎn)處出發(fā)終止于_或或無限遠(yuǎn)處無限遠(yuǎn)處 電場線不相交電場線不相交在同一電場里，電場線越密的地方場強(qiáng)越在同一電場里，電場線越密的地方場強(qiáng)越_勻強(qiáng)

6、電場中電場線均勻分布；勻強(qiáng)電場中電場線均勻分布；電場線不是實(shí)際存在的，是為了描述電場引入的假電場線不是實(shí)際存在的，是為了描述電場引入的假象的曲線。象的曲線。正電荷正電荷負(fù)電荷負(fù)電荷大大(3)(3)幾種典型電場的電場線幾種典型電場的電場線( (如圖如圖6 61 11)1)圖圖611特別提示：特別提示：(1)電場線不是實(shí)際存在的線，電場線不是實(shí)際存在的線，而是為了形象地描述電場而假想的線而是為了形象地描述電場而假想的線(2)電場中某點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向與該點(diǎn)放電場中某點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向與該點(diǎn)放不放電荷以及所放電荷的大小和電性無關(guān)，不放電荷以及所放電荷的大小和電性無關(guān)，由電場本身決定由電場本身決定課堂

7、互動講練課堂互動講練一、應(yīng)用庫侖定律需注意的問題一、應(yīng)用庫侖定律需注意的問題1適用條件適用條件庫侖定律只適用于真空中的點(diǎn)電荷，當(dāng)帶電體間庫侖定律只適用于真空中的點(diǎn)電荷，當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)大于它們本身尺度時，可把帶電體看成的距離遠(yuǎn)大于它們本身尺度時，可把帶電體看成點(diǎn)電荷雖然從數(shù)學(xué)角度由點(diǎn)電荷雖然從數(shù)學(xué)角度由r0能得出能得出F的結(jié)的結(jié)論，但從物理角度分析，這一結(jié)論是錯誤的，因論，但從物理角度分析，這一結(jié)論是錯誤的，因?yàn)闉閞0時，兩電荷已不能再看成點(diǎn)電荷了時，兩電荷已不能再看成點(diǎn)電荷了2三點(diǎn)電荷平衡問題三點(diǎn)電荷平衡問題如圖如圖612所示，在一條直線上的三點(diǎn)所示，在一條直線上的三點(diǎn)A、B、C，自由放置

8、點(diǎn)電荷，自由放置點(diǎn)電荷QA、QB、QC，每個電荷在庫，每個電荷在庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：(1)正、負(fù)電荷必須相互間隔正、負(fù)電荷必須相互間隔(兩同夾異兩同夾異)(2)QAQB，QCQB(兩大夾小兩大夾小)(3)若若QCQA則則QB靠近靠近QA(近小遠(yuǎn)大近小遠(yuǎn)大)圖圖612即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1.(2011年寧波模擬年寧波模擬)真空中有兩個完全相同的金屬真空中有兩個完全相同的金屬小球，小球，A球帶球帶qA6.41016 C的正電荷，的正電荷，B球帶球帶qB3.21016 C的負(fù)電荷，均可視為點(diǎn)電的負(fù)電荷，均可視為點(diǎn)

9、電荷求：荷求：(1)當(dāng)它們相距為當(dāng)它們相距為0.5 m時，時，A、B間的庫侖力為多間的庫侖力為多大？大？(2)若將兩球接觸后再分別放回原處，若將兩球接觸后再分別放回原處，A、B間的間的庫侖力又為多大？庫侖力又為多大？二、三個場強(qiáng)公式的比較二、三個場強(qiáng)公式的比較特別提醒：特別提醒：使用以上三個公式時一定要注意它使用以上三個公式時一定要注意它們的適用條件們的適用條件即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2.下列關(guān)于電場強(qiáng)度的兩個表達(dá)式下列關(guān)于電場強(qiáng)度的兩個表達(dá)式EF/q和和EkQ/r2的敘述，正確的是的敘述，正確的是()AEF/q是電場強(qiáng)度的定義式，是電場強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入

10、電場是放入電場中的電荷所受的力，中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量量BEF/q是電場強(qiáng)度的定義式，是電場強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電場中是放入電場中電荷受的力，電荷受的力，q是放入電場中電荷的電荷量，它是放入電場中電荷的電荷量，它適用于任何電場適用于任何電場CEkQ/r2是點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計算式，是點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計算式，Q是產(chǎn)生電是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量，它不適用于勻強(qiáng)電場場的電荷的電荷量，它不適用于勻強(qiáng)電場三、電場疊加三、電場疊加1疊加原理：多個點(diǎn)電荷在電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)疊加原理：多個點(diǎn)電荷在電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢度為各個點(diǎn)電荷單獨(dú)

11、在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和，這種關(guān)系叫電場強(qiáng)度的疊加，電場強(qiáng)度的量和，這種關(guān)系叫電場強(qiáng)度的疊加，電場強(qiáng)度的疊加遵守平行四邊形定則疊加遵守平行四邊形定則2等量同種電荷和等量異種電荷的電場等量同種電荷和等量異種電荷的電場(1)等量同種電荷的電場如圖等量同種電荷的電場如圖613甲所示甲所示兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處的場強(qiáng)為零，此處無電處的場強(qiáng)為零，此處無電場線場線兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O附近電場線非常稀疏，但附近電場線非常稀疏，但場強(qiáng)不為零場強(qiáng)不為零從兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)從兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O沿中垂面沿中垂面(線線)到無限遠(yuǎn)，到無限遠(yuǎn)，電場線先變密后變疏，即場強(qiáng)先變大后變小電場線先變

12、密后變疏，即場強(qiáng)先變大后變小兩點(diǎn)電荷連線中垂線上各點(diǎn)的場強(qiáng)方向和該直兩點(diǎn)電荷連線中垂線上各點(diǎn)的場強(qiáng)方向和該直線平行線平行關(guān)于關(guān)于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)A與與A，B與與B的場強(qiáng)等大、的場強(qiáng)等大、反向反向圖圖613(2)等量異種電荷的電場如圖乙所示等量異種電荷的電場如圖乙所示兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)的場強(qiáng)方向從正電荷指兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)的場強(qiáng)方向從正電荷指向負(fù)電荷，沿電場線方向場強(qiáng)先變小再變大向負(fù)電荷，沿電場線方向場強(qiáng)先變小再變大兩點(diǎn)電荷連線的中垂面兩點(diǎn)電荷連線的中垂面(線線)上，電場線的方上，電場線的方向均相同，即場強(qiáng)方向相同，且與中垂面向均相同，即場強(qiáng)方向相同，且與中垂面(線線)垂直垂直關(guān)于關(guān)于

13、O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)A與與A、B與與B的場強(qiáng)等的場強(qiáng)等大同向大同向即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)3.(2010年高考海南卷年高考海南卷)如圖如圖614，M、N和和P是是以以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的點(diǎn)為半圓弧的圓心，圓心，MOP60.電荷量相等、符號相反的兩電荷量相等、符號相反的兩個點(diǎn)電荷分別置于個點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn)，這時兩點(diǎn)，這時O點(diǎn)電場強(qiáng)度點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小為的大小為E1；若將；若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)，則點(diǎn)，則O點(diǎn)的場強(qiáng)大小變?yōu)辄c(diǎn)的場強(qiáng)大小變?yōu)镋2，E1與與E2之比為之比為()圖圖614庫侖定

14、律的應(yīng)用庫侖定律的應(yīng)用 (2011年西安質(zhì)檢年西安質(zhì)檢)兩個放在絕緣架上的相兩個放在絕緣架上的相同金屬球，相距同金屬球，相距r，球的半徑比，球的半徑比r小得多，帶電小得多，帶電荷量大小分別為荷量大小分別為q和和3q，相互斥力為，相互斥力為3F.現(xiàn)讓這現(xiàn)讓這兩個金屬球相接觸，然后分開，仍放回原處，兩個金屬球相接觸，然后分開，仍放回原處，則它們之間的相互作用力將變?yōu)閯t它們之間的相互作用力將變?yōu)?)【答案】【答案】C (2009 (2009浙江卷浙江卷) )如圖所示，在光滑絕緣水平面上放置如圖所示，在光滑絕緣水平面上放置3 3個電荷量均為個電荷量均為q q( (q q0)0)的相同小球，小球之間用勁

15、度系數(shù)均的相同小球，小球之間用勁度系數(shù)均為為k k0 0的輕質(zhì)彈簧絕緣連接當(dāng)?shù)妮p質(zhì)彈簧絕緣連接當(dāng)3 3個小球都處在靜止?fàn)顟B(tài)時，個小球都處在靜止?fàn)顟B(tài)時，每根彈簧長度為每根彈簧長度為l l. .已知靜電力常量為已知靜電力常量為k k，若不考慮彈簧的靜，若不考慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長為電感應(yīng)，則每根彈簧的原長為( () )答案：答案：C (2011年淮安模擬年淮安模擬)如圖，如圖，M、N為兩個固定的為兩個固定的等量同種正電荷，在其連線的中垂線上的等量同種正電荷，在其連線的中垂線上的P點(diǎn)放一點(diǎn)放一個靜止的負(fù)電荷個靜止的負(fù)電荷(重力不計重力不計)，下列說法中正確的是，下列說法中正確的是()電場

16、線分布特點(diǎn)的應(yīng)用電場線分布特點(diǎn)的應(yīng)用A從從P到到O，可能加速度越來越小，速度越來越，可能加速度越來越小，速度越來越大大B從從P到到O，可能加速度先變大，再變小，速度，可能加速度先變大，再變小，速度越來越大越來越大C越過越過O點(diǎn)后，加速度一直變大，速度一直變小點(diǎn)后，加速度一直變大，速度一直變小D越過越過O點(diǎn)后，加速度一直變小，速度一直變小點(diǎn)后，加速度一直變小，速度一直變小【解析解析】電場線分布如圖電場線分布如圖616.圖圖616【答案答案】AB【方法技巧方法技巧】根據(jù)電場線分布特根據(jù)電場線分布特點(diǎn)解決這一類題的關(guān)鍵是能正確畫點(diǎn)解決這一類題的關(guān)鍵是能正確畫出電場線的分布圖出電場線的分布圖變式訓(xùn)練變

17、式訓(xùn)練2(2010年廣東東莞調(diào)研年廣東東莞調(diào)研)如圖為兩個點(diǎn)如圖為兩個點(diǎn)電荷在真空中所產(chǎn)生電場的電場線圖中電荷在真空中所產(chǎn)生電場的電場線圖中C點(diǎn)為點(diǎn)為兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，MN為兩點(diǎn)電荷連線的中為兩點(diǎn)電荷連線的中垂線，垂線，D為中垂線上的一點(diǎn)，電場線的分布關(guān)于為中垂線上的一點(diǎn)，電場線的分布關(guān)于MN左右對稱則下列說法中正確的是左右對稱則下列說法中正確的是()A這兩點(diǎn)電荷一定是等量異種電荷這兩點(diǎn)電荷一定是等量異種電荷B這兩點(diǎn)電荷一定是等量同種電荷這兩點(diǎn)電荷一定是等量同種電荷CD、C兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定相等兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定相等DC點(diǎn)的電場強(qiáng)度比點(diǎn)的電場強(qiáng)度比D點(diǎn)的電場強(qiáng)度點(diǎn)的電場強(qiáng)

18、度小小解析：解析：選選A.由電場線分布的特征可知，產(chǎn)生電由電場線分布的特征可知，產(chǎn)生電場的電荷一定是等量異種電荷，場的電荷一定是等量異種電荷，A正確；正確；D、C兩點(diǎn)電場線的疏密程度不同，兩點(diǎn)電場線的疏密程度不同，D、C兩點(diǎn)的電場兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度不同，強(qiáng)度不同，C不正確；不正確；C點(diǎn)電場線較密，電場強(qiáng)點(diǎn)電場線較密，電場強(qiáng)度大，度大，D不正確不正確3. (2009上海物理卷上海物理卷)兩帶電量分別為兩帶電量分別為q和和q的點(diǎn)電荷放在的點(diǎn)電荷放在x軸上，相距為軸上，相距為L，能正確反映兩電荷連線上場強(qiáng)大小，能正確反映兩電荷連線上場強(qiáng)大小E與與x關(guān)關(guān)系的是系的是()解析：解析：由等量異種點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)

19、度的關(guān)系可知，在兩電荷由等量異種點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度的關(guān)系可知，在兩電荷連線中點(diǎn)處電場強(qiáng)度最小，但不是零，從兩點(diǎn)電荷向中點(diǎn)電連線中點(diǎn)處電場強(qiáng)度最小，但不是零，從兩點(diǎn)電荷向中點(diǎn)電場強(qiáng)度逐漸減小，因此場強(qiáng)度逐漸減小，因此A正確正確答案：答案：A (滿分樣板滿分樣板12分分)(2011年北京東城區(qū)檢測年北京東城區(qū)檢測)如圖如圖618所示，一帶電荷量為所示，一帶電荷量為q、質(zhì)量為、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為的小物塊處于一傾角為37的光滑斜面上，當(dāng)整的光滑斜面上，當(dāng)整個裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場中，小物塊個裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場中，小物塊恰好靜止重力加速度取恰好靜止重力加速度取g，sin370

20、.6，cos370.8.求：求：帶電體在電場中的力學(xué)分析帶電體在電場中的力學(xué)分析例例3圖圖618(1)水平向右電場的電場強(qiáng)度的大??；水平向右電場的電場強(qiáng)度的大??；(2)若將電場強(qiáng)度減小為原來的若將電場強(qiáng)度減小為原來的1/2，小物塊的加，小物塊的加速度是多大；速度是多大；(3)電場強(qiáng)度變化后小物塊下滑距離電場強(qiáng)度變化后小物塊下滑距離L時的動能時的動能圖圖618圖圖619【答案答案】見解題樣板見解題樣板【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】電場力雖然從本質(zhì)上有別于力電場力雖然從本質(zhì)上有別于力學(xué)中的重力、彈力、摩擦力，但產(chǎn)生的效果服學(xué)中的重力、彈力、摩擦力，但產(chǎn)生的效果服從于牛頓力學(xué)中的所有規(guī)律，因此，有關(guān)電場從于牛

21、頓力學(xué)中的所有規(guī)律，因此，有關(guān)電場力作用下帶電體的運(yùn)動問題，應(yīng)根據(jù)力學(xué)解題力作用下帶電體的運(yùn)動問題，應(yīng)根據(jù)力學(xué)解題思路去分析思路去分析 .變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3如圖如圖6110所示，絕緣水平面上所示，絕緣水平面上靜止著兩個質(zhì)量均為靜止著兩個質(zhì)量均為m、電荷量均為、電荷量均為Q的物體的物體A和和B(A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)均可視為質(zhì)點(diǎn))，它們間的距離為，它們間的距離為r，與，與水平面間的動摩擦因數(shù)均為水平面間的動摩擦因數(shù)均為，求：，求：(1)A受的摩擦力為多大？受的摩擦力為多大？(2)如果將如果將A的電荷量增至的電荷量增至4Q，兩物體開始運(yùn)動，兩物體開始運(yùn)動，當(dāng)它們的加速度第一次為零時，當(dāng)它們的加速度第一次為零時，A、B各運(yùn)動了多各運(yùn)動了多遠(yuǎn)距離？遠(yuǎn)距離？圖圖6110