高考物理 第6章 電場 第1課時(shí) 電場的力的性質(zhì)

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1、第第1課時(shí)電場的力的性質(zhì)課時(shí)電場的力的性質(zhì) 考點(diǎn)一考點(diǎn)一 庫侖定律的理解和應(yīng)用庫侖定律的理解和應(yīng)用 1適用條件：僅適用于真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作適用條件：僅適用于真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用雖然從數(shù)學(xué)角度講由用雖然從數(shù)學(xué)角度講由r0能得出能得出F的結(jié)論，但從物理的結(jié)論，但從物理學(xué)的角度分析，這一結(jié)論是錯(cuò)誤的，因?yàn)閷W(xué)的角度分析，這一結(jié)論是錯(cuò)誤的，因?yàn)閞0時(shí)，兩電荷已不時(shí)，兩電荷已不能再看作點(diǎn)電荷了能再看作點(diǎn)電荷了 2庫侖力的大小計(jì)算：計(jì)算庫侖力可以直接運(yùn)用公式，庫侖力的大小計(jì)算：計(jì)算庫侖力可以直接運(yùn)用公式，將電荷量的絕對值代入公式，根據(jù)同種電荷相斥，異種電荷相將電荷量的絕對值代入公式，根據(jù)

2、同種電荷相斥，異種電荷相吸來判斷作用力吸來判斷作用力F是引力還是斥力；也可將電荷量帶正、負(fù)號是引力還是斥力；也可將電荷量帶正、負(fù)號一起運(yùn)算，根據(jù)結(jié)果的正負(fù)，來判斷作用力是引力還是斥力一起運(yùn)算，根據(jù)結(jié)果的正負(fù)，來判斷作用力是引力還是斥力 3綜合應(yīng)用：庫侖力參與的受力分析與我們在前面綜合應(yīng)用：庫侖力參與的受力分析與我們在前面學(xué)習(xí)的受力分析思路和方法相同，應(yīng)用時(shí)要注意結(jié)合庫侖學(xué)習(xí)的受力分析思路和方法相同，應(yīng)用時(shí)要注意結(jié)合庫侖力的特點(diǎn)進(jìn)行受力分析兩個(gè)電荷間的平衡問題可以應(yīng)用力的特點(diǎn)進(jìn)行受力分析兩個(gè)電荷間的平衡問題可以應(yīng)用共點(diǎn)力平衡的所有規(guī)律進(jìn)行分析和討論，庫侖力作用下的共點(diǎn)力平衡的所有規(guī)律進(jìn)行分析和討

3、論，庫侖力作用下的動(dòng)力學(xué)問題類型特征與牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的題型相同動(dòng)力學(xué)問題類型特征與牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的題型相同【例例1】(2016濰坊模擬濰坊模擬)在光滑絕緣的水平地面上放置在光滑絕緣的水平地面上放置著四個(gè)相同的金屬小球，小球著四個(gè)相同的金屬小球，小球A、B、C位于等邊三角形位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，小球的三個(gè)頂點(diǎn)上，小球D位于三角形的中心，如圖所位于三角形的中心，如圖所示現(xiàn)讓小球示現(xiàn)讓小球A、B、C帶等量的正電荷帶等量的正電荷Q，讓小球，讓小球D帶帶負(fù)電荷負(fù)電荷q，使四個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則，使四個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則Q與與q的比值的比值為為()規(guī)規(guī) 律律 總總 結(jié)結(jié)處理點(diǎn)電荷的平衡問題及

4、動(dòng)力學(xué)問題的方法(1)確定研究對象如果有幾個(gè)物體相互作用時(shí)，要依據(jù)題意，適當(dāng)選取“整體法”或“隔離法”(2)對研究對象進(jìn)行受力分析，多了庫侖力FkQ1Q2r2.(3)列平衡方程(F合0 或 Fx0，F(xiàn)y0)1(多選多選)(2016臨沂模擬臨沂模擬)如圖所示，用兩根長度相同的如圖所示，用兩根長度相同的絕緣細(xì)線把一個(gè)質(zhì)量為絕緣細(xì)線把一個(gè)質(zhì)量為 0.1 kg 的小球的小球A懸掛到水平板的懸掛到水平板的MN兩點(diǎn)，兩點(diǎn)，A上帶有上帶有Q3.0106 C的正電荷兩線夾角的正電荷兩線夾角為為120，兩線上的拉力大小分別為，兩線上的拉力大小分別為F1和和F2.A的正下方的正下方0.3 m處放有一帶等量異種電荷

5、的小球處放有一帶等量異種電荷的小球B，B與絕緣支架的總與絕緣支架的總質(zhì)量為質(zhì)量為0.2 kg(重力加速度取重力加速度取g10 m/s2，靜電力常量，靜電力常量k9.0109 Nm2/C2，AB球可視為點(diǎn)電荷球可視為點(diǎn)電荷)則則()A支架對地面的壓力大小為支架對地面的壓力大小為2.0 NB兩線上的拉力大小兩線上的拉力大小F1F21.9 NC將將B水平右移，使水平右移，使M、A、B在同一直線上，此在同一直線上，此時(shí)兩線上的拉力大小為時(shí)兩線上的拉力大小為F11.225 N，F(xiàn)21.0 ND將將B移到無窮遠(yuǎn)處，兩線上的拉力大小移到無窮遠(yuǎn)處，兩線上的拉力大小F1F20.866 N 考點(diǎn)二考點(diǎn)二 電場強(qiáng)度

6、的疊加與計(jì)算電場強(qiáng)度的疊加與計(jì)算2電場的疊加電場的疊加(1)電場疊加：多個(gè)電荷在空間某處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為各電場疊加：多個(gè)電荷在空間某處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為各電荷單獨(dú)在該處所產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和電荷單獨(dú)在該處所產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和(2)運(yùn)算法則：平行四邊形定則運(yùn)算法則：平行四邊形定則【例例2】(2015廊坊模擬廊坊模擬)如圖所示，真空中如圖所示，真空中xOy平面直角平面直角坐標(biāo)系上的坐標(biāo)系上的ABC三點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形，邊長三點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形，邊長L2.0 m若將若將電荷量均為電荷量均為q2.0106C的兩點(diǎn)電荷分別固定在的兩點(diǎn)電荷分別固定在A、B點(diǎn)，點(diǎn)，已知靜電力常量已知靜電力常量k9.0109

7、 Nm2/C2，求：，求：(1)兩點(diǎn)電荷間的庫侖力大小；兩點(diǎn)電荷間的庫侖力大?。?2)C點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小和方向點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小和方向方方 法法 點(diǎn)點(diǎn) 撥撥電場疊加問題的求解方法(1)確定要分析計(jì)算的位置(2)分析該處存在幾個(gè)分電場，先計(jì)算出各個(gè)分電場電場強(qiáng)度的大小，判斷其方向(3)利用平行四邊形定則作出矢量圖，根據(jù)矢量圖求解2(2016濟(jì)南模擬濟(jì)南模擬)直角坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系xOy中，中，M、N兩點(diǎn)位兩點(diǎn)位于于x軸上，軸上，G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖，兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖，M、N兩點(diǎn)各固定一負(fù)兩點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷，一電量為點(diǎn)電荷，一電量為Q的正點(diǎn)電荷置于的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，G點(diǎn)處的點(diǎn)處的電場強(qiáng)度恰好

8、為零靜電力常量用電場強(qiáng)度恰好為零靜電力常量用k表示若將該正點(diǎn)表示若將該正點(diǎn)電荷移到電荷移到G點(diǎn)，則點(diǎn)，則H點(diǎn)處場強(qiáng)的大小和方向分別為點(diǎn)處場強(qiáng)的大小和方向分別為() 考點(diǎn)三考點(diǎn)三 對電場線的理解及應(yīng)用對電場線的理解及應(yīng)用1判斷電場強(qiáng)度的方向判斷電場強(qiáng)度的方向電場線上任意一點(diǎn)的切線電場線上任意一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向方向即為該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向2判斷電場力的方向判斷電場力的方向正電荷的受力方向和電場線正電荷的受力方向和電場線在該點(diǎn)切線方向相同，負(fù)電荷的受力方向和電場線在在該點(diǎn)切線方向相同，負(fù)電荷的受力方向和電場線在該點(diǎn)切線方向相反該點(diǎn)切線方向相反3判斷電場強(qiáng)度的大小判斷電場強(qiáng)度的大小(定

9、性定性)電場線密處電場強(qiáng)度電場線密處電場強(qiáng)度大，電場線疏處電場強(qiáng)度小，進(jìn)而可判斷電荷受力大小大，電場線疏處電場強(qiáng)度小，進(jìn)而可判斷電荷受力大小和加速度的大小和加速度的大小4判斷電勢的高低與電勢降低的快慢判斷電勢的高低與電勢降低的快慢沿電場線的方沿電場線的方向電勢逐漸降低，電場強(qiáng)度的方向是電勢降低最快的方向電勢逐漸降低，電場強(qiáng)度的方向是電勢降低最快的方向向【例【例3】(2015孝感模擬孝感模擬)靜電除塵器是目前普遍采用的一靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器某除塵器模型的收塵板是很長的條形金屬種高效除塵器某除塵器模型的收塵板是很長的條形金屬板，圖中直線板，圖中直線ab為該收塵板的橫截面工作時(shí)收

10、塵板帶正為該收塵板的橫截面工作時(shí)收塵板帶正電，其左側(cè)的電場線分布如圖所示；粉塵帶負(fù)電，在電場電，其左側(cè)的電場線分布如圖所示；粉塵帶負(fù)電，在電場力作用下向收塵板運(yùn)動(dòng)，最后落在收塵板上若用粗黑曲力作用下向收塵板運(yùn)動(dòng)，最后落在收塵板上若用粗黑曲線表示原來靜止于線表示原來靜止于P點(diǎn)的帶電粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，圖中點(diǎn)的帶電粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，圖中可能正確的是可能正確的是(忽略重力和空氣阻力忽略重力和空氣阻力)()解析：解析：因粉塵帶負(fù)電因粉塵帶負(fù)電，故帶電粉塵所受電場力的方向與故帶電粉塵所受電場力的方向與電場線的切線方向相反電場線的切線方向相反，軌跡上任何一點(diǎn)的切線方向?yàn)?，軌跡上任何一點(diǎn)的切線方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)方

11、向，若粒子做曲線運(yùn)動(dòng)，軌跡應(yīng)出現(xiàn)在速度方向運(yùn)動(dòng)方向，若粒子做曲線運(yùn)動(dòng)，軌跡應(yīng)出現(xiàn)在速度方向和力的方向所夾的區(qū)域內(nèi)和力的方向所夾的區(qū)域內(nèi)從軌跡上找?guī)讉€(gè)點(diǎn)判斷一下從軌跡上找?guī)讉€(gè)點(diǎn)判斷一下，只有只有A項(xiàng)符合故項(xiàng)符合故A項(xiàng)正確項(xiàng)正確答案：答案：A規(guī)規(guī) 律律 總總 結(jié)結(jié)電場線與軌跡判斷方法電場線與軌跡判斷方法(1)“運(yùn)動(dòng)與力兩線法運(yùn)動(dòng)與力兩線法”畫出畫出“速度線速度線”(運(yùn)動(dòng)軌跡在初運(yùn)動(dòng)軌跡在初始位置的切線始位置的切線)與與“力線力線”(在初始位置電場線的切線方向在初始位置電場線的切線方向)，從二者的夾角情況來分析曲線運(yùn)動(dòng)的情景從二者的夾角情況來分析曲線運(yùn)動(dòng)的情景(2)“三不知時(shí)要假設(shè)三不知時(shí)要假設(shè)”電

12、荷的正負(fù)、場強(qiáng)的方向或等電荷的正負(fù)、場強(qiáng)的方向或等勢面電勢的高低、電荷運(yùn)動(dòng)的方向勢面電勢的高低、電荷運(yùn)動(dòng)的方向，是題意中相互制是題意中相互制約的三個(gè)方面若已知其中的任一個(gè)約的三個(gè)方面若已知其中的任一個(gè)，可順次向下分析判可順次向下分析判定各待求量；若三個(gè)都不知定各待求量；若三個(gè)都不知(三不知三不知)，則要用則要用“假設(shè)法假設(shè)法”分別討論各種情況分別討論各種情況(3)一般為定性分析一般為定性分析，有時(shí)涉及簡單計(jì)算有時(shí)涉及簡單計(jì)算3(2016西安模擬西安模擬)實(shí)線為三條未知方向的電場線，從實(shí)線為三條未知方向的電場線，從電場中的電場中的M點(diǎn)以相同的速度飛出點(diǎn)以相同的速度飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，兩個(gè)帶電

13、粒子，a、b的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的虛線所示的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的虛線所示(a、b只受靜電力作用只受靜電力作用)，則則()Aa一定帶正電，一定帶正電，b一定帶負(fù)電一定帶負(fù)電B靜電力對靜電力對a做正功，對做正功，對b做負(fù)功做負(fù)功Ca的速度將減小，的速度將減小，b的速度將增大的速度將增大Da的加速度將減小，的加速度將減小，b的加速度將增大的加速度將增大解析：解析：由于電場線方向未知由于電場線方向未知，故無法確定故無法確定a、b的電性的電性，選項(xiàng)選項(xiàng)A錯(cuò)；靜電力對錯(cuò)；靜電力對a、b均做正功均做正功，兩帶電粒子動(dòng)能均兩帶電粒子動(dòng)能均增大增大，則速度均增大則速度均增大，選項(xiàng)選項(xiàng)B、C均錯(cuò)；均錯(cuò)；a向電場線稀疏向電

14、場線稀疏處運(yùn)動(dòng)處運(yùn)動(dòng)，電場強(qiáng)度減小電場強(qiáng)度減小，靜電力減小靜電力減小，故加速度減小故加速度減小，b向電場線密集處運(yùn)動(dòng)向電場線密集處運(yùn)動(dòng)，故加速度增大故加速度增大，選項(xiàng)選項(xiàng)D正確正確答案：答案：D三電荷平衡問題三電荷平衡問題1模型構(gòu)建模型構(gòu)建(1)三個(gè)點(diǎn)電荷共線三個(gè)點(diǎn)電荷共線(2)三個(gè)點(diǎn)電荷彼此間僅靠電場力作用達(dá)到平衡，不受其他三個(gè)點(diǎn)電荷彼此間僅靠電場力作用達(dá)到平衡，不受其他外力外力(3)任意一個(gè)點(diǎn)電荷受到其他兩個(gè)點(diǎn)電荷的電場力大小相等，任意一個(gè)點(diǎn)電荷受到其他兩個(gè)點(diǎn)電荷的電場力大小相等，方向相反，為一對平衡力方向相反，為一對平衡力 方方 法法 技技 巧巧 思思 維維 提提 升升2模型規(guī)律模型規(guī)律

15、(1)“三點(diǎn)共線三點(diǎn)共線”三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一直線上三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一直線上(2)“兩同夾異兩同夾異”正負(fù)電荷相互間隔正負(fù)電荷相互間隔(3)“兩大夾小兩大夾小”中間電荷的電荷量最小中間電荷的電荷量最小(4)“近小遠(yuǎn)大近小遠(yuǎn)大”中間電荷靠近電荷量較小的電荷中間電荷靠近電荷量較小的電荷典例典例如圖所示三個(gè)點(diǎn)電荷如圖所示三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3在一條直線上，在一條直線上，q2和和q3的距離為的距離為q1和和q2距離的兩倍，每個(gè)點(diǎn)電荷所受靜電力距離的兩倍，每個(gè)點(diǎn)電荷所受靜電力的合力為零，由此可以判定，三個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量之比的合力為零，由此可以判定，三個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量之比q1q2q3為為()A(9)4(36)B9436C(3)2(6) D326思路導(dǎo)引思路導(dǎo)引