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1、第1讲 电荷的相互作用 电场力的性质本讲稿第一页，共五十二页本讲稿第二页，共五十二页第第1 1讲电荷的相互作用讲电荷的相互作用 电场力的性质电场力的性质1.物质的电结构物质的电结构构成物构成物质质的原子本身包括：的原子本身包括：的的质质子和子和的中子构成的中子构成 ，核外有，核外有 的的电电子，整个原子子，整个原子对对外界外界 表表现为现为 2元电荷元电荷最小的最小的电电荷量，其荷量，其值为值为e .其他其他带电带电体的体的电电荷量皆荷量皆为为元元电电荷的荷的 带带正正电电不不带电带电原子核原子核带负电带负电较远较远位置位置电电中性中性1.601019 C整数倍整数倍本讲稿第三页，共五十二页3
2、电荷守恒定律电荷守恒定律(1)内容：内容：电电荷既不会荷既不会创创生，也不会消生，也不会消灭灭，它只能从一个物体，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个物体，或者从物体的一部分 到另一部分；在到另一部分；在转转移的移的过过程中，程中，电电荷的荷的总总量量 (2)起起电电方式：方式：、感、感应应起起电电(3)带电实质带电实质：物体：物体带电带电的的实质实质是是 转转移移转转移移不不变变摩擦起摩擦起电电接触起接触起电电得失得失电电子子本讲稿第四页，共五十二页【针对训练】【针对训练】1把两个相同的金属小球接触一下再分开一小段距离，把两个相同的金属小球接触一下再分开一小段距离，发现
3、发现两两球球间间相互排斥，相互排斥，则这则这两个金属小球原来的两个金属小球原来的带电带电情况可能是情况可能是()A两球原来两球原来带带有等量异种有等量异种电电荷荷B两球原来两球原来带带有同种有同种电电荷荷C两球原来两球原来带带有不等量异种有不等量异种电电荷荷D两球中原来只有一个两球中原来只有一个带电带电【解析】【解析】根据同种电荷相斥，异种电荷相吸，两个相同的小根据同种电荷相斥，异种电荷相吸，两个相同的小球接触后电荷量平均分配规律可知，球接触后电荷量平均分配规律可知，B、C、D正确正确【答案】【答案】BCD本讲稿第五页，共五十二页1.点电荷点电荷是一种理想化的物理模型，当是一种理想化的物理模型
4、，当带电带电体本身的体本身的 和和对对研究的研究的问题问题影响很小影响很小时时，可以将，可以将带电带电体体视为视为点点电电荷荷2库仑定律库仑定律(1)内容：真空中两个静止点内容：真空中两个静止点电电荷之荷之间间的相互作用力的大小，跟它的相互作用力的大小，跟它们们的的电电荷量的荷量的q1与与q2乘乘积积成成 ，跟它，跟它们们的距离的距离r的二次方成的二次方成 ，作用力的方向沿着它，作用力的方向沿着它们们的的 (2)公式：公式：F ，其中比例系数，其中比例系数k叫做静叫做静电电力常量，力常量，k9.0109 Nm2/C2.(3)适用条件：适用条件：；形状形状大小大小正比正比反比反比连线连线真空中真
5、空中点点电电荷荷本讲稿第六页，共五十二页本讲稿第七页，共五十二页【针对训练】【针对训练】2(2012上海高考上海高考)A、B、C三点在同一直三点在同一直线线上，上，AB BC1 2，B点位于点位于A、C之之间间，在，在B处处固定一固定一电电荷量荷量为为Q的点的点电电荷荷当在当在A处处放一放一电电荷量荷量为为q的点的点电电荷荷时时，它所受到的，它所受到的电场电场力力为为F；移；移去去A处电处电荷，在荷，在C处处放一放一电电荷量荷量为为2q的点的点电电荷，其所受荷，其所受电场电场力力为为()AF/2BF/2CFDF本讲稿第八页，共五十二页【答案】【答案】B 本讲稿第九页，共五十二页1.电场电场基本
6、性基本性质质：能能够对场够对场中的中的 有力的作用，有力的作用，这这个力叫做个力叫做 2电场强度电场强度(1)定定义义式：式：E ，适用于，适用于 ，是矢量，是矢量，单单位：位：N/C或或 .(2)点点电电荷的荷的场场强强：E ，适用于，适用于计计算算 中的点中的点电电荷荷产产生的生的电场电场(3)方向：方向：规规定定 在在电场电场中某点中某点 的方向的方向为为该该点的点的电场电场强强度方向度方向(4)电场电场强强度的叠加：度的叠加：电场电场中某点的中某点的电场电场强强度度为为各个点各个点电电荷荷单单独在独在该该点点产产生的生的电场电场强强度的度的 任何任何电场电场V/m真空真空正正电电荷荷所
7、受所受电场电场力力矢量和矢量和电电荷荷电场电场力力本讲稿第十页，共五十二页3电场线电场线(1)特点特点电场线电场线从从 或或(无限无限远远)处处出出发发，到，到 处处或到或到负电负电荷；荷；电场线电场线在在电场电场中中 ；在同一在同一电场电场里，里，电场线电场线 的地方的地方场场强强越大；越大；电场线电场线上某点的切上某点的切线线方向表示方向表示该该点的点的 ；沿沿电场线电场线方向方向电势电势逐逐渐渐 ；电场线电场线和等和等势势面在相交面在相交处处 正正电电荷荷不相交不相交越密越密场场强强方向方向降低降低相互垂直相互垂直无限无限远远本讲稿第十一页，共五十二页(2)几种典型几种典型电场电场的的电
8、场线电场线 本讲稿第十二页，共五十二页本讲稿第十三页，共五十二页3.有一有一负电负电荷自荷自电场电场中的中的A点自由点自由释释放，只受放，只受电场电场力力作用，沿作用，沿电场线电场线运运动动到到B点，它运点，它运动动的速度的速度图图象如象如图图612所示，所示，则则A、B所在所在电场电场区域的区域的电场线电场线分布可分布可能是能是选项图选项图中的中的()本讲稿第十四页，共五十二页【解析】【解析】由由vt图象可知，负电荷的图象可知，负电荷的a和和v均增加，故均增加，故EBEA，B点的电场线比点的电场线比A点的密，且电场力与点的密，且电场力与v同向，同向，E与与v反向，应选反向，应选B.【答案】【
9、答案】B本讲稿第十五页，共五十二页1.场强公式场强公式 本讲稿第十六页，共五十二页2电场的叠加电场的叠加(1)电场电场叠加：多个叠加：多个电电荷在空荷在空间间某某处产处产生的生的电场为电场为各各电电荷在荷在该处该处所所产产生的生的电场场电场场强强的矢量和的矢量和(2)计计算法算法则则：平行四：平行四边边形定形定则则本讲稿第十七页，共五十二页本讲稿第十八页，共五十二页本讲稿第十九页，共五十二页【答案】【答案】A【解析】【解析】本讲稿第二十页，共五十二页本讲稿第二十一页，共五十二页【即学即用】【即学即用】1(2011重庆高考重庆高考)如如图图615所示，所示，电电量量为为q和和q的点的点电电荷分荷
10、分别别位于正方体的位于正方体的顶顶点，正方体范点，正方体范围围内内电场电场强强度度为为零的点有零的点有()A体中心、各面中心和各体中心、各面中心和各边边中点中点B体中心和各体中心和各边边中点中点C各面中心和各各面中心和各边边中点中点D体中心和各面中心体中心和各面中心本讲稿第二十二页，共五十二页【答案】【答案】D 本讲稿第二十三页，共五十二页1.电场线的作用电场线的作用(1)表示表示场场强强的方向的方向电场线电场线上每一点的切上每一点的切线线方向和方向和该该点的点的场场强强方向一致方向一致(2)比比较场较场强强的大小的大小电场线电场线的疏密程度反映了的疏密程度反映了场场强强的大小即的大小即电场电
11、场的的强强弱同一幅弱同一幅图图中，中，电场线电场线越密的地方越密的地方场场强强越越强强，电场线电场线越疏的地方越疏的地方场场强强越越弱弱(3)判断判断电势电势的高低的高低在静在静电场电场中，中，顺顺着着电场线电场线的方向的方向电势电势越来越低越来越低本讲稿第二十四页，共五十二页2等量点电荷的电场线比较等量点电荷的电场线比较 本讲稿第二十五页，共五十二页本讲稿第二十六页，共五十二页3.电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系根据根据电场线电场线的定的定义义，一般情况下，一般情况下，带电带电粒子在粒子在电场电场中的运中的运动动轨轨迹不会与迹不会与电场线电场线
12、重合，只有同重合，只有同时满时满足以下三个条件足以下三个条件时时，两者，两者才会重合：才会重合：(1)电场线为电场线为直直线线；(2)电电荷初速度荷初速度为为零或速度方向与零或速度方向与电场线电场线平行；平行；(3)电电荷荷仅仅受受电场电场力或所受其他力合力的方向与力或所受其他力合力的方向与电场线电场线平行平行本讲稿第二十七页，共五十二页本讲稿第二十八页，共五十二页 (2010山东高考山东高考)某电场的电场线分布如图某电场的电场线分布如图616所示，所示，以下说法正确的是以下说法正确的是()Ac点点场场强强大于大于b点点场场强强Ba点点电势电势高于高于b点点电势电势C若将一若将一试试探探电电荷
13、荷q由由a点点释释放，它将沿放，它将沿电场线电场线运运动动到到b点点D若在若在d点再固定一点点再固定一点电电荷荷Q，将一，将一试试探探电电荷荷q由由a移至移至b的的过过程中，程中，电势电势能减小能减小本讲稿第二十九页，共五十二页【解析】【解析】电场线越密的地方电场强度越大，电场线越密的地方电场强度越大，EcEb，故，故A错；错；沿着电场线的方向，电势是逐渐降低的，沿着电场线的方向，电势是逐渐降低的，ab，B对；将试探电荷对；将试探电荷q由由a点释放，它将沿电场线的切线方向运动而不是沿电场线运点释放，它将沿电场线的切线方向运动而不是沿电场线运动，故动，故C错；在原电场中，将一试探电荷错；在原电场
14、中，将一试探电荷q由由a移至移至b的过程中，的过程中，电场力做正功，在电场力做正功，在d点再固定一点电荷点再固定一点电荷Q，将一试探电荷，将一试探电荷q由由a移到移到b的过程中，电场力也做正功，所以在合电场中，将一试探电荷的过程中，电场力也做正功，所以在合电场中，将一试探电荷q由由a移至移至b的过程中，根据电场力做功和电势能的关系可知：电势的过程中，根据电场力做功和电势能的关系可知：电势能将减小，能将减小，D正确正确【答案】【答案】BD本讲稿第三十页，共五十二页【即学即用】【即学即用】2如如图图617所示所示为为两个点两个点电电荷在真空中所荷在真空中所产产生生电场电场的的电场线电场线(方向未方
15、向未标标出出)图图中中C点点为为两点两点电电荷荷连线连线的中点，的中点，MN为为两点两点电电荷荷连连线线的中垂的中垂线线，D为为中垂中垂线线上的一点，上的一点，电场线电场线的分布关于的分布关于MN左右左右对对称称则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A这这两点两点电电荷一定是等量异种荷一定是等量异种电电荷荷B这这两点两点电电荷一定是等量同种荷一定是等量同种电电荷荷CD、C两点的两点的电场电场强强度一定相等度一定相等DC点的点的电场电场强强度比度比D点的点的电场电场强强度小度小本讲稿第三十一页，共五十二页【解析】【解析】由电场线分布的特征可知，产生电场的电荷一定由电场线分布的特征可知，产生
16、电场的电荷一定是等量异种电荷，是等量异种电荷，A正确，正确，B不正确；不正确；D、C两点电场线的密度两点电场线的密度不同，不同，D、C两点的电场强度不同，两点的电场强度不同，C不正确；不正确；C点电场线的密度点电场线的密度大，电场强度大，大，电场强度大，D不正确不正确【答案】【答案】A本讲稿第三十二页，共五十二页本讲稿第三十三页，共五十二页2运动反映受力情况运动反映受力情况(1)物体保持静止：物体保持静止：F合合0.(2)做直做直线线运运动动匀速直匀速直线线运运动动，F合合0.变变速直速直线线运运动动：F合合0，且，且F合合一定与运一定与运动动方向共方向共线线(3)做曲做曲线线运运动动：F合合
17、0，且，且F合合总总指向曲指向曲线线凹的一凹的一侧侧(4)加速运加速运动动：F合合与与v夹夹角角，090；减速运减速运动动：90180.(5)匀匀变变速运速运动动：F合合恒量恒量本讲稿第三十四页，共五十二页 如如图图618所示，所示，质质量均量均为为m的三个的三个带电带电小球小球A、B、C放置在光滑放置在光滑绝缘绝缘的水平面上已知的水平面上已知A与与B间间、B与与C间间和和C与与A间间的的距离均距离均为为L，A球球带电带电荷量荷量QAq，B球球带电带电荷量荷量QBq.若在若在小球小球C上加一方向水平向右、大小未知的恒力上加一方向水平向右、大小未知的恒力F，恰好使，恰好使A、B、C三小球保持相三
18、小球保持相对对静止求：静止求：(1)C球所球所带电带电荷量荷量QC；(2)外力外力F的大小的大小本讲稿第三十五页，共五十二页【潜点探究】【潜点探究】(1)A、B、C三球等质量且等间距放置，三球等质量且等间距放置，A、B带电同性，必排斥，欲使三球保持相对静止，带电同性，必排斥，欲使三球保持相对静止，C电性必与电性必与A、B相异，且相异，且F大小适度，三者同步运动大小适度，三者同步运动(2)A、B、C三者同步运动，可考虑用整体法和隔离法交替三者同步运动，可考虑用整体法和隔离法交替使用使用本讲稿第三十六页，共五十二页本讲稿第三十七页，共五十二页【即学即用】【即学即用】3.(2012上海高考上海高考)
19、如如图图619，质质量分量分别为别为mA和和mB的两的两小球小球带带有同种有同种电电荷，荷，电电荷量分荷量分别为别为qA和和qB，用，用绝缘细线悬绝缘细线悬挂在天挂在天花板上平衡花板上平衡时时，两小球恰，两小球恰处处于同一水平位置，于同一水平位置，细线细线与与竖竖直方向直方向间夹间夹角分角分别为别为1与与2(12)两小球突然失去各自所两小球突然失去各自所带电带电荷后荷后开始开始摆动摆动，最大速度分，最大速度分别为别为vA和和vB，最大，最大动动能分能分别为别为EkA和和EkB.则则()AmA一定小于一定小于mBBqA一定大于一定大于qBCvA一定大于一定大于vB DEkA一定大于一定大于EkB
20、本讲稿第三十八页，共五十二页本讲稿第三十九页，共五十二页【答案】【答案】ACD 本讲稿第四十页，共五十二页起电原理的考查起电原理的考查1.(2012浙江高考浙江高考)用金属箔做成一个不用金属箔做成一个不带电带电的的圆环圆环，放在，放在干燥的干燥的绝缘绝缘桌面上小明同学用桌面上小明同学用绝缘绝缘材料做的笔套与材料做的笔套与头发头发摩擦摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环圆环，当距离，当距离约为约为0.5 cm时圆环时圆环被吸引到笔套上，如被吸引到笔套上，如图图6110所示所示对对上述上述现现象的判断与分象的判断与分析，下列析，下列说说法正确的是法正确的是()A摩擦使笔套摩
21、擦使笔套带电带电B笔套靠近笔套靠近圆环时圆环时，圆环圆环上、下部感上、下部感应应出异号出异号电电荷荷C圆环圆环被吸引到笔套的被吸引到笔套的过过程中，程中，圆环圆环所所受静受静电电力的合力大于力的合力大于圆环圆环的重力的重力D笔套碰到笔套碰到圆环圆环后，笔套所后，笔套所带带的的电电荷立刻被全部中和荷立刻被全部中和本讲稿第四十一页，共五十二页【解析】【解析】笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A正确；笔套靠近圆环时，由于正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部感应出异号电荷，
22、选项静电感应，会使圆环上、下部感应出异号电荷，选项B正确；圆环正确；圆环被吸引到笔套的过程中，是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所被吸引到笔套的过程中，是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力，故选项受的重力，故选项C正确；笔套接触到圆环后，笔套上的部分电荷正确；笔套接触到圆环后，笔套上的部分电荷转移到圆环上，使圆环带上相同性质的电荷，选项转移到圆环上，使圆环带上相同性质的电荷，选项D错误错误【答案】【答案】ABC本讲稿第四十二页，共五十二页库仑定律与电荷守恒定律库仑定律与电荷守恒定律2(2011海南高考海南高考)三个相同的金属小球三个相同的金属小球1、2、3分分别别置于置于绝缘绝缘支架上
23、，各球之支架上，各球之间间的距离的距离远远大于小球的直径球大于小球的直径球1的的带电带电量量为为q，球，球2的的带电带电量量为为nq，球，球3不不带电带电且离球且离球1和球和球2很很远远，此，此时时球球1、2之之间间作用力的大小作用力的大小为为F.现现使球使球3先与球先与球2接触，再与球接触，再与球1接触，然后将接触，然后将球球3移至移至远处远处，此，此时时1、2之之间间作用力的大小仍作用力的大小仍为为F，方向不，方向不变变由此可由此可知知()An3Bn4Cn5 Dn6本讲稿第四十三页，共五十二页【答案】【答案】D 本讲稿第四十四页，共五十二页等量异种电荷电场分布特点等量异种电荷电场分布特点3
24、（2012 渭南一模渭南一模）用用电场线电场线能很直能很直观观、很方便地比、很方便地比较较电场电场中各点的中各点的强强弱如弱如图图6111甲是等量异种点甲是等量异种点电电荷形成荷形成电电场场的的电场线电场线，图图乙是乙是场场中的一些点：中的一些点：O是是电电荷荷连线连线的中点，的中点，E、F是是连线连线中垂中垂线线上相上相对对O对对称的两点，称的两点，B、C和和A、D也相也相对对O对对称称则则()本讲稿第四十五页，共五十二页AB、C两点两点场场强强大小和方向都相同大小和方向都相同BA、D两点两点场场强强大小相等，方向相反大小相等，方向相反CE、O、F三点比三点比较较，O的的场场强强最最强强DB
25、、O、C三点比三点比较较，O点点场场强强最弱最弱【解析】【解析】由对称性可知，由对称性可知，B、C两点场强大小和方向均相同，两点场强大小和方向均相同，A正确；正确；A、D两点场强大小相同，方向也相同，两点场强大小相同，方向也相同，B错误；在两电荷错误；在两电荷连线的中垂线上，连线的中垂线上，O点场强最强，在两点电荷连线上，点场强最强，在两点电荷连线上，O点场强最弱，点场强最弱，D正确正确【答案】【答案】ACD本讲稿第四十六页，共五十二页电场线与运动轨迹的关系电场线与运动轨迹的关系4(2011新课标全国高考新课标全国高考)一一带负电带负电荷的荷的质质点，在点，在电场电场力作力作用下沿曲用下沿曲线
26、线abc从从a运运动动到到c，已知，已知质质点的速率是点的速率是递递减的关于减的关于b点点电电场场强强度度E的方向，下列的方向，下列图图示中可能正确的是示中可能正确的是(虚虚线线是曲是曲线线在在b点的切点的切线线)()本讲稿第四十七页，共五十二页【解析】【解析】由由a至至c的弯曲情况可知受力方向指向图中虚线的右的弯曲情况可知受力方向指向图中虚线的右下方，下方，b点的速度方向点的速度方向vb如图，由如图，由a至至c速率递减可知受力方向如图速率递减可知受力方向如图中中F，角大于角大于90，因为电荷为负，故场强方向应与，因为电荷为负，故场强方向应与F反向，故反向，故D正确正确【答案】【答案】D本讲稿第四十八页，共五十二页本讲稿第四十九页，共五十二页【答案】【答案】D 本讲稿第五十页，共五十二页本讲稿第五十一页，共五十二页本讲稿第五十二页，共五十二页