高三物理一轮复习课件--第6章第一节《电场的力的性质》

第2讲电场的力的性质1．电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质．(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．2．电场强度(1)意义：描述电场强弱和方向的物理量．(2)定义：放入电场中某点的电荷所受的________跟它的_________的比值．电场力F电荷量q(3)公式：E＝.单位：V/m或N/C.(4)方向：________在该点的受力方向，是矢量．(5)决定因素：电场强度取决于电场本身，与q无关．正电荷Fq二、三个场强公式的比较表达式比较E＝FqE＝kQr2E＝Ud公式意义电场强度定义式真空中点电荷决定式匀强电场中E与U关系式适用范围任何电场①真空；②点电荷匀强电场决定因素电场本身决定，与q无关场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定电场本身决定相同点矢量，单位：1N/C＝1V/m特别提醒：使用以上三个公式时一定要注意它们的适用条件．1.下列关于电场强度的两个表达式E＝F/q和E＝kQ/r2的叙述，正确的是()A．E＝F/q是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量B．E＝F/q是电场强度的定义式，F是放入电场中电荷受的力，q是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场C．E＝kQ/r2是点电荷场强的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场D．从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式F＝kq1q2r2，式kq2r2是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，而kq1r2是点电荷q1产生的电场在q2处的场强的大小解析：选BCD.E＝Fq为定义式，适用于任何电场，式中q为检验电荷的电荷量．F为检验电荷受到的电场力，故A错B对．E＝kQ/r2为真空中点电荷的场强公式，C对，因F＝kq1q2r2＝kq1r2·q2＝E1q2＝E2q1，所以D对．三、电场叠加1．叠加原理：多个点电荷在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矢量和，这种关系叫电场强度的叠加，电场强度的叠加遵守平行四边形定则．例2如图18－8所示，在水平向右、大小为E的匀强电场中，在O点固定一电荷量为Q的正电荷，A、B、C、D为以O为圆心半径为r的同一圆周上的四点，B、D连线与电场线平行，A、C连线与电场线垂直．则()图18－8A．A点的场强大小为E2＋k2Q2r4B．B点的场强大小为E－kQr2C．D点的场强大小不可能为0D．A、C两点的场强相同A2.如图，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2，E1与E2之比为()A．1∶2B．2∶1C．2∶3D．4∶3Bab是长为l的均匀带电细杆，P1、P2是位于ab所在直线上的两点，位置如图所示。ab上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1，在P2处的场强大小为E2。则以下说法正确的是()A.两处的电场方向相同，E1＞E2B.两处的电场方向相反，E1＞E2C.两处的电场方向相同，E1＜E2D.两处的电场方向相反，E1＜E2D例与练3．电场线及特点(1)电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的______方向表示该点的电场强度方向．切线(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，电场线越密的地方场强越___．正电荷负电荷大点电荷的电场线分布：正电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远，负电荷的电场线从无穷远处发出，终止于负电荷3、几种常见电场的电场线分布两个等量点电荷的电场线分布：电场线从正电荷(或者从无限远)出发到负电荷终止(或者延伸到无限远)点电荷与带电平板的电场线分布平行板电容器间的电场线分布比较等量异种点电荷等量同种(正)点电荷电场线分布图如图(1)如图(2)连线中点O处的场强最小，指向负电荷为零连线上的场强大小沿连线先变小再变大沿连线先变小再变大由O点沿中垂线向外场强的大小O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小关于O点的对称点A与A′、B与B′的场强特点等大同向等大反向(1)(2)如图所示，M、N为两个固定的等量同种正电荷，在其连线的中垂线上的P点放一个静止的负电荷(重力不计)，下列说法中正确的是()电场线分布特点的应用例2A．从P到O，可能加速度越来越小，速度越来越大B．从P到O，可能加速度先变大，再变小，速度越来越大C．越过O点后，加速度一直变大，速度一直变小D．越过O点后，加速度一直变小，速度一直变小ABA．从P到O，可能加速度越来越小，速度越来越大B．从P到O，可能加速度先变大，再变小，速度越来越大C．越过O点后，加速度一直变大，速度一直变小D．越过O点后，加速度一直变小，速度一直变小【解析】电场线分布如图6－1－6.图6－1－6根据上图可以定性看出，中垂线上的场强并非单调变化，而是有一个电场线分布密集区域，即场强应该存在最大值．由于P点与场强最大值点位置关系的不确定性，点电荷从P→O的过程中，电场力可能是先变大后变小，加速度随之先变大后变小；也可能电场力一直变小，加速度一直变小，在到达O点之前，电场力一直表现为引力，速度一定是一直变大的，在O点时加速度为零，速度最大．该电场关于直线MN对称，电荷越过O点后的运动也不一定是单调变化的，综上所述，正确选项为A、B.【对点检测】在图18－3的各种电场中，a、b两点电场强度相等的是()ABCD图18－3C两带电量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是()A例与练由右图分析变式题1[2012·盐城模拟]两个等量正点电荷位于x轴上，关于原点O呈对称分布，图18－9能正确描述电场强度E随位置x变化规律的是()ABCD图18－9A电场线与电荷运动的轨迹(1)电场线是为了形象地描述电场而引入的假想的曲线，运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹，径迹上每一点的切线方向为粒子在该点的速度方向，因此，不能认为电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹．(2)如果同时满足以下三个条件，运动轨迹就和电场线重合：①电场线为直线．②电荷初速度为零，或不为零但速度方向和电场线平行．③电荷仅受电场力作用或受其他力，但其他力的方向和电场线平行．如图所示，一带电荷量为＋q、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止．重力加速度取g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：带电体在电场中的力学分析例3(1)水平向右电场的电场强度的大小；(2)若将电场强度减小为原来的1/2，小物块的加速度是多大；(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时的动能．☞解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，则FNsin37°＝qE①(1分)FNcos37°＝mg②(1分)由①、②可得E＝3mg4q.(1分)图6－1－9(2)若电场强度减小为原来的1/2，则E′＝3mg8q(1分)mgsin37°－qE′cos37°＝ma(3分)可得a＝0.3g.(1分)(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得：mgLsin37°－qE′Lcos37°＝Ek－0(3分)可得Ek＝0.3mgL.(1分)【答案】见解题样板【规律总结】电场力虽然从本质上有别于力学中的重力、弹力、摩擦力，但产生的效果服从于牛顿力学中的所有规律，因此，有关电场力作用下带电体的运动问题，应根据力学解题思路去分析.变式训练3如图所示，绝缘水平面上静止着两个质量均为m、电荷量均为＋Q的物体A和B(A、B均可视为质点)，它们间的距离为r，与水平面间的动摩擦因数均为μ，求：(1)A受的摩擦力为多大？(2)如果将A的电荷量增至＋4Q，两物体开始运动，当它们的加速度第一次为零时，A、B各运动了多远距离？解析：(1)由A受力平衡，得：A受的摩擦力为FA＝F库＝kQ2r2.(2)当加速度第一次为零时，库仑力和滑动摩擦力大小相等μmg＝k4Q2r′2，r′＝2Qkμmg间距增大了2Qkμmg－r.因A、B的质量相等，所以加速度在这段时间内的任何时刻总是等大反向，因此A、B运动的距离相等，各运动了Qkμmg－r2.答案：(1)kQ2r2(2)均运动了Qkμmg－r2