专题01 电场力的性质（期中复习课件）高二物理上学期教科版

期中复习·考点清单 高二物理上册 •教科版版 专题01 电场力的性质 目 录 01 知识清单 02 方法模型归纳 03 巩固提升 知识清单 01 清单01 库仑定律和电荷守恒定律 1．点电荷 有一定的电荷量，忽略_____和_____的一种理想化模型． 2．电荷守恒定律: （1）起电方式：______起电、_______起电、_______起电． （2）物体带电实质：______电子． （3）内容：电荷既不会_____，也不会_____，它只能从一个物体_____到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的_____保持不变． 形状 大小 摩擦 接触 感应 得失 创生 消灭 转移 总量 知识清单 01 清单01 库仑定律和电荷守恒定律 3．库仑定律 （1）内容：真空中两个_____________之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的______上． （2）表达式：__________，式中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫做静电力常量． （3）适用条件：①__________；②_________． 静止的点电荷 连线 真空中 点电荷 知识清单 01 清单02 电场和电场强度 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_______有力的作用． 2．电场强度 （1）定义：放入电场中某点的电荷受到的 与它的_________的比值． （2）定义式：E＝。q为_____电荷(又称检验电荷)，电荷量很小，对原电场无影响． （3）物理意义：表示电场_____和______的物理量 （4）矢量性：规定____________________________的方向为该点电场强度的方向． 电荷 电场力F 电荷量q 试探 强弱 方向 正电荷在电场中某点所受电场力 知识清单 01 清单02 电场和电场强度 3．电场强度三个公式的比较 （真空中的点电荷） （一切电场） （匀强电场） 4. 电场的叠加 （1）电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和． （2）运算法则：平行四边形定则． 知识清单 01 清单02 电场和电场强度 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 连线中点O处的场强 连线上的场强大小(从左到右)　　　 沿中垂线由O点向外场强大小 连线上O点场强最小，指向负电荷一方 沿连线先变小，再变大 O点最大，向外逐渐减小 为零 沿连线先变小，再变大 O点最小，向外先变大后变小 5．等量同种和异种点电荷的电场强度的比较 知识清单 01 清单03 电场线 1．定义 为了形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱． 2．电场线的三个特点 （1）电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远或负电荷处； （2）电场线在电场中不相交； （3）在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏． 知识清单 01 清单04 静电的防止和利用 1. 静电平衡 （1）静电平衡：导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态叫作静电平衡状态 （2）处于静电平衡状态的导体的特点 ①内部场强为0，表面场强的方向与导体表面垂直. ②表面和内部各点电势相等，即整个导体是一个等势体，导体表面是一个等 势面. ③导体内部没有自由电荷，自由电荷只分布在导体的外表面，并且电荷呈尖端分布. 知识清单 01 清单04 静电的防止和利用 2. 静电屏蔽 (1)定义：把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为 0，外电场对壳内的仪器不会产生影响.金属壳的这种作用叫作静电屏蔽. 【特别说明】实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用. 3.应用 （1）静电除除尘 （2）静电吸附 方法与模型归纳 02 模型01 非点电荷间电场力的计算 1. 对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离． 2. 对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示． a. 同种电荷：F＜； b. 异种电荷：F＞. 3. 不能根据公式错误地认为r→0时，库仑力F→∞，因为当r →0时，两个带电体已不能看做点电荷了． 方法与模型归纳 02 模型01 非点电荷间电场力的计算 【典例1】真空中，两个半径为r的金属球，其球心相距3r，现使两球带上等量的电荷量Q，静电力常量为k，关于两球之间的静电力说法正确的是（　　） A．若两金属球带同种电荷，两金属球间的静电力为斥力，大小为 B．若两金属球带同种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小大于 C．若两金属球带异种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小大于 D．若两金属球带异种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小小于 提示：两金属球距离过小，不能视为点电荷，库仑定律不能直接使用。根据电荷间的相互作用规律，若为同种电荷，两金属球的等效距离大于两球心间的距离，若为异种电荷，等效距离小于两球心间的距离。 C 方法与模型归纳 02 模型02 库仑力作用下的平衡问题 1. 电场力的表达式 2.静电场中带电体平衡问题的解题思路 （1）确定研究对象，如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”和“隔离法”，确定研究对象； （2）受力分析：分析方法和动力学的受力分析方法一致，唯一的区别是多了一个库仑力； 表达式 F=qE 适用范围 真空中的点电荷 任意电场 方法与模型归纳 02 模型02 库仑力作用下的平衡问题 3.三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。 （2）规律 ①“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上 ②“两同夹一异”——正负电荷相互间隔 ③“两同夹一小”——中间电荷电荷量最小 ④“远小近大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷（远离电荷量较大的电荷） 方法与模型归纳 02 角度1：共线的三个点电荷的平衡问题 【典例2】如图所示，同一直线上的三个点电荷、、，恰好都处在平衡状态，除相互作用的静电力外不受其他外力作用。已知、间的距离是、间距离的2倍。下列说法错误的是（　　） A．若、为正电荷，则为负电荷 B．若、为负电荷，则为正电荷 C． D． 提示： 三者共线；两同夹一异；两大夹一小；远大近小 C 方法与模型归纳 02 角度2：不共线的三个点电荷的平衡问题 【典例3】如图所示，一光滑绝缘圆形轨道固定在水平面上，在直径AB的两个端点上分别固定电荷量为、的正点电荷，有一个带正电小球恰好静止于轨道内侧P点（小球可视为点电荷）。已知A、P两点的连线与直径AB之间的夹角，则的比值为（　　） A． B． C．6 D． B 对小球进行受力分析 方法与模型归纳 02 模型03 电场的叠加计算 1.叠加原理 多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处产生的电场强度的矢量和； 2.运算法则:平行四边形法则 3.电场强度计算的四种特殊方法 (1)等效法：在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景． 例如：一个点电荷＋q与一个无限大薄金属板形 成的电场，等效为两个异种点电荷 形成的电场，如图甲、乙所示． 方法与模型归纳 02 模型03 电场的叠加计算 (2)对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化． 如图丙所示，均匀带电的球壳在O点产生的场强， 等效为弧BC产生的场强，弧BC产生的场强方向， 又等效为弧的中点M在O点产生的场强方向． (3)填补法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍． (4)微元法：将带电体分成许多元电荷，每个元电荷看成点电荷，先根据库仑定律求出每个元电荷的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强． 方法与模型归纳 02 角度1：点电荷与均匀球体（或球壳）电场的叠加 【典例4】如图所示，真空中孤立的带电绝缘球体，半径为R，电荷均匀分布在球体各个部位，a点距球心距离为r，b点距球心距离为2r，已知。已知电荷分布均匀的球壳在壳内形成的电场强度为零，对外部形成的电场强度可视为集中在球心的点电荷在该处形成的电场强度大小。则b和a两点电场强度大小之比为（　　） A． B． C． D． 令球体所带电荷量为Q0，由于b点距球心距离为2r，间距大于球体半径，则有 电荷分布均匀的球壳在壳内形成的电场强度为零，a点距球心距离为r，间距小于球体半径，则以间距r为半径的球体所带电荷量为 a两点电场强度 A 方法与模型归纳 02 角度2：割补法求电场强度 【典例5】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。如图所示，在半球面AB上均匀分布着总电荷量为q的正电荷，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，，已知M点的电场强度大小为E，静电力常量为k，则N点的电场强度大小为（　　） A． B． C． D． 右边补齐半球面，电荷量为2q的球型在N点产生的电场强度大小为 由于对称性可得，N点实际的电场强度大小 巩固提升 03 1．（23-24高一下·北京·期末）如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，在M点放置一个电荷量大小为q的负试探电荷，受到的静电力大小为F，以下说法中正确的是（　　） A．如果M点处试探电荷的电荷量变为2q，该处电场强度变为 B．M点处的电场强度方向与负试探电荷所受静电力的方向相同 C．由电场线分布图可知M点处的电场强度比N点处的电场强度大 D．a、b为异种电荷 B 巩固提升 03 2．半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于延长线上距O点为的D点，O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变，q为（　　） A．正电荷， B．正电荷， C．负电荷， D．负电荷， C 巩固提升 03 3．真空中有两个半径均为r的完全相同的金属小球和、带电量分别为和，当两小球间的距离为（远大于r）时，两小球之间的静电力大小为。现将和接触后分开，再使、之间距离增大为原来的2倍，则它们之间的静电力大小为（　　） A． B． C． D． C 巩固提升 03 4. 如图所示，分别位于C点和D点的两等量异种点电荷的电荷量均为Q，绝缘竖直平面恰好为两点电荷连线的中垂线，O点为绝缘竖直平面与两点电荷连线的交点，平面上A、O、B三点位于同一竖直线上，AO=BO=L，。现有电荷量为+q、质量为m的小物块（可视为质点），从A点以初速度v0向B点滑动，到达B点时速度恰好减为零。已知物块与平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，静电力常量为k，求： （1）A点的电场强度的大小； 【详解】（1）根据几何关系可知 位于C点的正点电荷在A点产生的电场强度大小为 根据电场的叠加原理可知，A点的电场强度的大小为 巩固提升 03 （2）物块运动到O点时加速度的大小和方向； （3）物块通过O点的速度大小v； 物块运动到O点时，对物块受力分析，根据牛顿第二定律得 水平方向有 联立解得，加速度方向竖直向上。 物块从A点到B点得过程中，设克服阻力做功，由动能定理得， 物块从A点到O点得过程中，由动能定理得， 联立解得， THANK YOU $$