电场力的性质.pptx

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1、 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。定则。 要点一要点一 电场的叠加原理及三个表达式的比较电场的叠加原理及三个表达式的比较名师支招：名师支招： 使用以上三个公式时一定要注意它们的适用条件。使用以上三个公式时一定要注意它们的适用条件。 表达式表达式比较比较E=F/qE=kQ/r2E=U/d公式意义公式意义电场强度定义式电场强度定义式真空中点

2、电荷决定式真空中点电荷决定式匀强电场中匀强电场中E与与U关系式关系式适用条件适用条件一切电场一切电场真空；真空；点电荷点电荷匀强电场匀强电场比较决比较决定因素定因素电场本身决定，电场本身决定，与与q无关无关场源电荷场源电荷Q和场源电荷到该和场源电荷到该点的距离点的距离r共同决定共同决定电场本身决定电场本身决定相同点相同点矢量，单位：矢量，单位：1 N/C=1 V/m2.场强三个表达式的比较场强三个表达式的比较 牛牛文库文档分享 1.电场线的性质电场线的性质 (1)起点和终点：电场线起始于正电荷起点和终点：电场线起始于正电荷(或无穷远处或无穷远处)，终止于负电荷，终止于负电荷(或无穷远处或无穷远

3、处)，即电场，即电场线不是闭合曲线。线不是闭合曲线。 (2)切线方向：电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致。切线方向：电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致。 (3)疏密程度：电场线的疏密程度反映了场强的大小即电场的强弱。电场线密集的地方场强疏密程度：电场线的疏密程度反映了场强的大小即电场的强弱。电场线密集的地方场强大、电场强；电场线稀疏的地方场强小、电场弱。大、电场强；电场线稀疏的地方场强小、电场弱。 (4)不中断、不相交：在没有电荷的空间，电场线不能中断，两条电场线不能相交。不中断、不相交：在没有电荷的空间，电场线不能中断，两条电场线不能相交。 (5)与等势面的关系：在静电场

4、中，电场线和等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势与等势面的关系：在静电场中，电场线和等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。较低的等势面。 (6)与电势的关系：在静电场中，顺着电场线的方向电势越来越低，但要注意：顺着电场线与电势的关系：在静电场中，顺着电场线的方向电势越来越低，但要注意：顺着电场线的方向场强不一定越来越小。的方向场强不一定越来越小。要点二要点二 对电场线的认识对电场线的认识图图6-1-1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，负电荷的无限远，负电荷的 电场线从无穷远处发出，终止于负电荷电场

5、线从无穷远处发出，终止于负电荷 2.几种常见电场的电场线分布几种常见电场的电场线分布 牛牛文库文档分享两个等量点电荷的电场线分布：电场线从正电荷两个等量点电荷的电场线分布：电场线从正电荷(或者从无或者从无限远限远)出发到负电荷终止出发到负电荷终止(或者延伸到无限远或者延伸到无限远)点电荷与带电平板的电场线分布点电荷与带电平板的电场线分布 匀强电场匀强电场图图6-1-2图图6-1- 牛牛文库文档分享【例例1】2009年高考江苏物理卷年高考江苏物理卷两个分别带有电荷量两个分别带有电荷量-Q和和+3Q的相同金属小球的相同金属小球(均均 可视为点电荷可视为点电荷)，固定在相距为，固定在相距为r的两处，

6、它们间库仑力的大小为的两处，它们间库仑力的大小为F。两小球相互。两小球相互 接触后将其固定距离变为接触后将其固定距离变为r/2，则两球间库仑力的大小为，则两球间库仑力的大小为( ) A.1/12F B.3/4F C.4/3F D.12F热点一热点一 库仑定律的应用库仑定律的应用C 【名师支招名师支招】两个完全相同的小球接触后，电荷要重新分布，其所带电荷量两个完全相同的小球接触后，电荷要重新分布，其所带电荷量要平分，设分别带要平分，设分别带Q1、Q2的正电荷，二者接触后每个小球带电荷量为的正电荷，二者接触后每个小球带电荷量为(Q1+Q2)/2；如果带如果带Q1、Q2的异种电荷，接触后每个小球带电

7、荷量为的异种电荷，接触后每个小球带电荷量为|Q1|-|Q2| | /2，电性与电荷，电性与电荷量大的小球相同。量大的小球相同。 【解析解析】本题考查电荷守恒定律和库仑定律的基本应用，熟练掌握两个定律本题考查电荷守恒定律和库仑定律的基本应用，熟练掌握两个定律和电荷分配的特点是解题的关键。据库仑定律知，和电荷分配的特点是解题的关键。据库仑定律知，F=kQ3Q/r2=3kQ2/r2，两小球，两小球接触后电荷量先中和再平分，使得两小球带电荷量均为接触后电荷量先中和再平分，使得两小球带电荷量均为Q，此时的库仑力，此时的库仑力F=kQ2/(r/2)2=4kQ2/r2=4/3F。 牛牛文库文档分享 1【答案

8、答案】 q1=510-8 C;q2=210-8 C；q1、q2异号异号“真空中两个静止点电荷相距真空中两个静止点电荷相距10 cm，它们之间的相互作用力大小为，它们之间的相互作用力大小为910-4 N。当它们合在一起时，成为一个带电荷量为。当它们合在一起时，成为一个带电荷量为310-8 C的点电荷。的点电荷。问原来两电荷的带电荷量各为多少？问原来两电荷的带电荷量各为多少？”某同学求解如下：根据电荷守恒某同学求解如下：根据电荷守恒定律：定律：q1+q2=310-8 C=a 根据库仑定律：根据库仑定律：q1q2=r2/kF=(1010-2)2/(9.0109)910-4 C2110-15 C2=b

9、，以，以q2=b/q1代入式得代入式得q12-aq1+b=0，解得，解得 C，根号中的数，根号中的数值小于值小于0，经检查，运算无误。试指出求解过程中的问题并给出正确的，经检查，运算无误。试指出求解过程中的问题并给出正确的解答。解答。28161511143 109 104 牛牛文库文档分享【例例2】如图如图6-1-4所示，均匀带电圆环所带电荷量为所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为，半径为R，圆心为，圆心为O，P为垂直为垂直 于圆环平面中心轴上的一点，于圆环平面中心轴上的一点，OP=L，试求，试求P点的场强大小。点的场强大小。热点二热点二 电场的叠加电场的叠加图图6-1-4 【名师支招名师

10、支招】本题考查点电荷场强公式和场强叠加原理的应用。本题巧妙地本题考查点电荷场强公式和场强叠加原理的应用。本题巧妙地运用了对称性的特点，将相互对称的各小段带电圆环产生的场强的竖直分量抵消。运用了对称性的特点，将相互对称的各小段带电圆环产生的场强的竖直分量抵消。 【解析解析】将圆环分成将圆环分成n小段后，每一小段所带电荷量为小段后，每一小段所带电荷量为q=Q/n，由点电荷场，由点电荷场强公式可求得每一小段在强公式可求得每一小段在P处的场强为处的场强为 。由对称性可知，各小段带电圆环在由对称性可知，各小段带电圆环在P处垂直于中心轴方向的分量处垂直于中心轴方向的分量Ey相互抵消，沿相互抵消，沿中心轴方

11、向分量中心轴方向分量Ex之和即为带电圆环在之和即为带电圆环在P处的场强处的场强EP。 。【答案答案】3222kQLRL222kQkQEnrn RL32222222cosPxnkQLkQLEnEnEn RLRLRL 牛牛文库文档分享 2ab是长为是长为l的均匀带电细杆，的均匀带电细杆，P1、P2是位于是位于ab所在直线上的两所在直线上的两点，位置如图点，位置如图6-1-5所示。所示。ab上电荷产生的静电场在上电荷产生的静电场在P1处的场处的场强大小为强大小为E1，在，在P2处的场强大小为处的场强大小为E2。则以下说法正确的是。则以下说法正确的是( )A.两处的电场方向相同，两处的电场方向相同，E

12、1E2B.两处的电场方向相反，两处的电场方向相反，E1E2C.两处的电场方向相同，两处的电场方向相同，E1E2D.两处的电场方向相反，两处的电场方向相反，E1E2D图图6-1- 牛牛文库文档分享【例例3】2009年高考浙江理综卷年高考浙江理综卷如图如图6-1-6所示，在光滑绝缘水平面上放置所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为个电荷量均为q (q0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接。当的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状个小球处在静止状 态时，每根弹簧长度为态时，每根弹簧长度为l。已知静电力常量为。已知静电力常量为k，若不考虑弹

13、簧的静电感应，则每根弹簧的原，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原 长为长为( ) A.l+5kq2/(2k0l2) B.l-kq2/(k0l2) C.l-5kq2/(4k0l2) D.l-5kq2/(2k0l2)热点三热点三 电荷电荷( (带电体带电体) )在库仑力作用下平衡在库仑力作用下平衡图图6-1-6C 【名师支招名师支招】解决带电体在电场中的平衡问题的方法与解决力学中平衡问题解决带电体在电场中的平衡问题的方法与解决力学中平衡问题的方法是一样的，都是依据共点力平衡条件求解，所不同的只是在受力分析列平的方法是一样的，都是依据共点力平衡条件求解，所不同的只是在受力分析列平衡方程时，一定要

14、注意考虑电场力。衡方程时，一定要注意考虑电场力。 【解析解析】本题考查库仑定律，物体的平衡、胡克定律，正确理解并会应用本题考查库仑定律，物体的平衡、胡克定律，正确理解并会应用定律解题是解决问题的前提，考查学生的理解能力和分析综合能力。定律解题是解决问题的前提，考查学生的理解能力和分析综合能力。 以左边小球为研究对象，它受另外两个带电小球的库仑斥力和弹簧弹力作以左边小球为研究对象，它受另外两个带电小球的库仑斥力和弹簧弹力作用而平衡，有用而平衡，有F=k0 x=kq2/l2+kq2/(2l)2=5kq2/(4l2),x=5kq2/(4k0l2)，故弹簧原长，故弹簧原长l0=l-x=l-5kq2/(

15、4k0l2)。 牛牛文库文档分享 3如图如图6-1-7所示，所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知荷，已知q1与与q2之间的距离为之间的距离为l1，q2与与q3之间的距离为之间的距离为l2，且每，且每个电荷都处于平衡状态。个电荷都处于平衡状态。(1)若若q2为正电荷，则为正电荷，则q1为为_电荷，电荷， q3为为_电荷电荷;(2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比三者电荷量大小之比 是是_:_:_。图图6-1-7负负负负 牛牛文库文档分享【例例4】如图如图6-1-8所示，两根长为所示，两根长为L的丝线下端分别悬挂一质量为的丝线下端分别悬挂一质

16、量为m、带电荷量为、带电荷量为+q和和-q的小球的小球A 和和B，处于场强为，处于场强为E，方向水平向左的匀强电场中，使长度也为，方向水平向左的匀强电场中，使长度也为L的连线的连线AB拉紧，并使小球拉紧，并使小球 处于静止状态。求处于静止状态。求E的大小满足什么条件时，才能实现上述平衡状态？的大小满足什么条件时，才能实现上述平衡状态？热点四热点四 电荷电荷( (带电体带电体) )在电场中的平衡在电场中的平衡 【名师支招名师支招】电场力作用下的平衡问题仍用正交分解、平行四边形定则等方法电场力作用下的平衡问题仍用正交分解、平行四边形定则等方法求解。求解。 【解析解析】首先，小球首先，小球A、B均处

17、于静止状态，其所受合外均处于静止状态，其所受合外力为零；其次，若撤去水平向左的匀强电场，则力为零；其次，若撤去水平向左的匀强电场，则A、B两小球两小球在重力和彼此间静电引力作用下，回落到悬点正下方，可见在重力和彼此间静电引力作用下，回落到悬点正下方，可见只有匀强电场足够强时，只有匀强电场足够强时，A、B间连线才能被拉紧。设间连线才能被拉紧。设A、B间间连线刚要被拉紧时，匀强电场的场强为连线刚要被拉紧时，匀强电场的场强为E0，这时，小球，这时，小球A受力受力如图如图6-1-9所示，由共点力平衡条件得所示，由共点力平衡条件得 水平方向上水平方向上E0q=Tcos60+F 竖直方向上竖直方向上Tsi

18、n60=mg 由库仑定律得由库仑定律得F=kq2/L2 解联立方程组可得解联立方程组可得 ，故当匀强电场，故当匀强电场E满足满足EE0，即即E 时，时，A、B间连线才被拉紧。间连线才被拉紧。图图6-1-9【答案答案】图图6-1-8233kqmgLg233kqmgELg233kqmgEL 牛牛文库文档分享 4在场强为在场强为E，方向竖直向下的匀强电场中，有，方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为两个质量均为m的带电小球，电荷量分别为的带电小球，电荷量分别为2q和和-q，两小球用长为，两小球用长为l的绝缘细线相连，另用绝的绝缘细线相连，另用绝缘细线系住带正电的小球悬于缘细线系住带正电的小球悬于O点而处于平衡点而处于平衡状态，如图状态，如图6-1-10所示，重力加速度为所示，重力加速度为g，则细，则细线对悬点线对悬点O的作用力等于的作用力等于_，两个小球之，两个小球之间的细线的拉力等于间的细线的拉力等于_。图图6-1-102mg+qEmg-qE-2kq2/ 牛牛文库文档分享