考纲要求 第1课时电场的力的性质 一 电荷和电荷守恒定律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 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 2 基本性质 对放入其中的电荷有 的作用 相互作用 力 3 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 2 起电方式 感应起电 3 带电实质 物体带电的实质是 转移 转移 不变 摩擦起电 接触起电 得失电子 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 2 表达式 F 式中k N m2 C2 叫静电力常量 3 适用条件 中的 真空 电荷量的乘积 距离的二次方 9 0 109 真空 点电荷 比值 正电荷 电场力 矢量 平行四边形定则 2 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 大小 方向 切线方向 疏密 考点一电荷及电荷守恒定律 b c 要点突破 1 三种起电方式 1 摩擦起电 电荷得失 玻璃棒与丝绸摩擦 玻璃棒因失去电子而带正电 2 接触起电 电荷转移 金属棒与带正电的物体接触 金属棒上部分电子转移到物体上 金属棒带正电 3 感应起电 静电感应 同种电荷在电场力的作用下远离带电体 异种电荷在电场力的作用下靠近带电体 2 点电荷的理解 1 点电荷客观不存在 是一种带电体的理想化模型 不考虑其大小和分布情况 把电荷量看作集中于一点的电荷 2 当讨论带电体之间的相互作用时 带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计 这些带电体就可以看作是点电荷 3 点电荷不能理解为体积很小的电荷 也不能理解为电荷量很少的电荷 典例剖析 例1 毛皮与橡胶棒摩擦后 毛皮带正电 这是因为 A 毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上B 毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上C 橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上D 橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上解析摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上 电中性的物体若缺少了电子带正电 多了电子就带负电 由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱 在摩擦的过程中毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上 缺少了电子的毛皮带正电 而原子核内的质子带正电荷 不能自由移动 所以选项A正确 答案A 例2 完全相同的金属小球A B A球带电荷量为 16Q B球带电荷量为 8Q 现将A与B接触后分开 则A B两球的带电荷量分别为 A 8Q 16QB 8Q 8QC 4Q 4QD 4Q 4Q 答案C 针对训练 1 如图所示 在真空中 把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近 关于绝缘导体两端的电荷 下列说法中不正确的是 A 两端的感应电荷越来越多B 两端的感应电荷是同种电荷C 两端的感应电荷是异种电荷D 两端的感应电荷电荷量相等 解析由于导体内有大量可以自由移动的电子 当慢慢靠近带负电的球P时 由于同种电荷相互排斥 导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端 从而显出正电荷 远离P的一端带上了等量的负电荷 导体离P球距离越近 电子被排斥得越多 感应电荷越多 答案B 2 关于元电荷 下列说法中不正确的是 A 元电荷实质上是指电子和质子本身B 所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C 元电荷的值通常取e 1 60 10 19CD 电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的解析科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量 人们把这个最小的电荷量叫做元电荷 质子所带的电荷量与它相同 但符号相反 实验得出 所有带电体的电荷量或者等于e 或者是e的整数倍 这就是说 电荷量是不能连续变化的物理量 电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的 答案A 考点二库仑定律 c 要点突破 库仑定律应用1 在用库仑定律公式进行计算时 无论是正电荷还是负电荷 均代入电荷量的绝对值计算库仑力的大小 2 作用力的方向判断 同性相斥 异性相吸 作用力的方向沿两电荷连线方向 3 两个点电荷间相互作用力满足牛顿第三定律 大小相等 方向相反 答案C 例2 2015 浙江10月学考 如图所示 一质量为m 电荷量为Q的小球A系在长为l的绝缘轻绳下端 另一电荷量也为Q的小球B位于悬挂点的正下方 A B均视为点电荷 轻绳与竖直方向成30 角 小球A B静止于同一高度 已知重力加速度为g 静电力常量为k 则两球间的静电力为 答案A 例3 如图所示 在一条直线上有两个相距0 4m的点电荷A B A的电荷量为 Q B的电荷量为 9Q 现引入第三个点电荷C 恰好使三个点电荷处于平衡状态 问 C应带什么性质的电 应放于何处 所带电荷量为多少 方法总结 三个点电荷的平衡问题处理方法三个点电荷的平衡实质是每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等 方向相反 或者两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零 该模型满足以下规律 1 三点共线 三个点电荷分布在同一条直线上 2 两同夹异 正负电荷相互间隔 3 两大夹小 中间电荷的电荷量最小 4 近小远大 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 答案B 答案D 考点三电场强度 c c 要点突破 1 几种典型电场的电场线 如图所示 2 等量同种和异种点电荷的电场强度的比较 典例剖析 例1 2017 杭州期中 如图所示 M N为两个等量同种正电荷Q 在其连线的中垂线上任意一点P自由释放一个负电荷q 不计重力影响 关于点电荷q的运动下列说法正确的是 A 从P O的过程中 加速度越来越大 速度也越来越大B 从P O的过程中 加速度越来越小 到O点速度达到最大值C 点电荷越过O点时加速度为零 速度达到最大值D 点电荷越过O点后 速度越来越小 加速度越来越大 直到速度为零 解析如图所示 根据电场叠加原理知 O点场强为零 从O点沿中垂线向外 场强先变大后变小 点电荷从P O的过程中 静电力可能是先变大后变小 加速度随之先变大后变小 也可能静电力一直变小 加速度一直变小 关键是P点位置的不确定性 不过 在到达O点之前 静电力一直表现为引力 速度一定是一直变大的 在O点时加速度是零 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 有些粗心的同学容易认为从P O电荷距离两个场源电荷越来越近 静电力就会越来越大而错选A 其实 点电荷与场源电荷的两个静电力确实是变大的 只是两个静电力的合力未必变大 这要看电场的矢量合成情况 答案C 例2 如图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷 q q q 则该三角形中心O点处的场强为 答案A 例3 如图甲所示 在一个点电荷Q形成的电场中 Ox坐标轴与它的电场线重合 坐标轴上A B两点的坐标分别为2 0m和5 0m 放在A B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同 电场力的大小跟试探电荷所带电荷量的关系图象如图乙中直线a b所示 放在A点的电荷带正电 放在B点的电荷带负电 求 1 B点的电场强度的大小和方向 2 试判断点电荷Q的电性 并说明理由 3 点电荷Q的位置坐标 答案 1 2 5N C方向沿x轴负方向 2 负电荷 理由见解析 3 2 6m 答案C 2 如图所示 一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A O B匀速飞过 电子重力不计 则电子除受电场力外 所受另一个力的大小和方向的变化情况是 A 先变大后变小 方向水平向左B 先变大后变小 方向水平向右C 先变小后变大 方向水平向左D 先变小后变大 方向水平向右 解析作出描述等量异种点电荷电场分布情况的电场线 如图所示 由图可见 A O B直线上各点场强的方向均水平向右 大小为先增大后减小 因此电子所受电场力的方向始终水平向左 先增大后减小 所受另外一个力与电场力大小相等 方向相反 B正确 答案B 1 2015 浙江1月学考 如图所示 摩擦过的塑料刻度尺能够吸引轻小的纸片 这是由于它们之间存在 A 静电力B 安培力C 洛伦兹力D 弹力答案A 答案A 答案D 4 2017 温州模拟 在如图所示各种电场中 A B两点电场强度相同的是 解析电场强度是矢量 电场强度相同指大小相等 方向相同 故答案为C 答案C 5 如图所示 关于a b两点的电场强度的大小及方向 下表述正确的是 A Ea Eb方向相同B Ea Eb方向不同C Ea Eb方向相同D Ea Eb方向不同解析电场线的疏密表示电场的强弱 a点电场较强 电场线的切线方向表示电场方向 a b两点的电场方向不相同 B正确 答案B 6 如图所示 竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域 电场强度E 3 104N C 在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m 5 10 3kg的带电小球 静止时小球偏离竖直方向的夹角 60 g取10m s2 则 答案D