电荷守恒定律库仑定律精选文档.ppt

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1、电荷守恒定律库仑定律电荷守恒定律库仑定律本讲稿第一页，共四十页内容内容要求要求说明说明物质的电结构，电荷守恒物质的电结构，电荷守恒静电现象的解释静电现象的解释点电荷点电荷库仑定律库仑定律静电场静电场电场强度，点电荷的场强电场强度，点电荷的场强电场线电场线本讲稿第二页，共四十页内容内容要求要求 说明说明电势能、电势电势能、电势电势差电势差匀强电场中电势差与电场强度的匀强电场中电势差与电场强度的关系关系带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动示波管示波管常见电容器常见电容器电容器的电压，电荷量和电容的电容器的电压，电荷量和电容的关系关系本讲稿第三页，共四十页本章一直是历届高考关注和考查

2、的重点和热点，涉及电场的性质和电场对物质（带电体或导体）的作用，特别是带电粒子在电场中的运动，更是力、电综合命题的核心内容.纵观近几年高考试题，电场（或包括电场在内的复合场）对物质的作用是100%命题热点试题一般会以选择题和计算题各一道组合形式出现.本章或与本章内容密切相关的试题在全国高考中分值约占总分的19%本讲稿第四页，共四十页选择题单独命题考查基本概念、基本规律的综合运用，属基础题，主要考查电场、点电荷、电场强度及叠加、匀强电场中电势差跟电场强度的关系、电场线、电势、电势差、电势能、电功、等势面、静电屏蔽、电容等基本概念及电荷守恒定律、电荷量平分原理、库仑定律等基本规律；本讲稿第五页，共

3、四十页计算题涉及电场力、电势、电势差、电势能、电功等概念与力学综合，要求综合运用运动与力的关系、功和能量的关系、动量和冲量的关系、能量守恒定律和动量守恒定律等重要力学规律，知识覆盖面广，考题题材新颖丰富，注重与生活、生产实际及科技背景的结合，常以计算题形式为主，综合性强，对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求，是考查考生多项能力的极好载体，有较高的难度和区分度，甚至是压轴题.本讲稿第六页，共四十页本章是大纲要求掌握的重点之一，它和磁场是电磁学的两大基石，与电路共同构建出完整的电磁学知识框架，是建立力、电综合试题的切入点对本章的复习备考主要从两个方面入手：

4、一是电场的性质.即从电场的力和能两个角度去把握电场强度描述电场的力的性质，电势则是从电场能的角度引入的物理量本讲稿第七页，共四十页二是电场对物质的作用.电场对放入其中的电荷有力的作用，由此产生大量的有关电荷在电场中运动的问题；电场对放入其中的导体的作用，产生静电感应现象.在准确掌握本章的基本知识的同时应该着重明确以下问题：本讲稿第八页，共四十页一是几个特点：常见电场的电场线（点电荷电场、等量同种电荷电场、等量异种电荷电场、点电荷与带电金属板间的电场、匀强电场）形状，等量同种（异种）电荷连线及中垂线上的场强和电势的分布特点，等势面的特点，匀强电场的特点，处于静电平衡状态的导体的特点；二是几个关系

5、：本讲稿第九页，共四十页电场力F和场强E的关系，场强E和电场线的关系，电场线和等势面的关系，电场力做功W和电势能的变化Ep的关系；三是相关公式的计算原则：一般情况下，计算矢量（F和E）时，各量用绝对值代入，计算标量（W、U、Ep）时，各量用正、负值代入.本讲稿第十页，共四十页从方法层面而言，解决本章试题可以完全按力学方法（只是在粒子所受的各种机械力之外加上电场力而已），主要从产生加速度和做功两个方面来展开思路.思路之一是力和运动的关系：根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解，几乎所有力学规律和运动状态都可能在电场问题中得到体现；思路之二是功能关系：本讲稿第十一页，共四十页根

6、据电场力及其他外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于匀强电场，也适用于非匀强电场，因此要熟悉各种力做功的特点；而对于电场中导体的问题要掌握两个有效的方法画电场线和判断电势.同时本章试题多涉及类比、等效、对称及比值定义物理量能反映出物质或物体属性的思想，复习时要注意总结和归纳.本讲稿第十二页，共四十页性质性质电场强度电场强度E=F/q()电场线电场线电势电势=/q(UAB=A-B、qU=W)等等势面势面对导体的作用对导体的作用静电感应（静电平衡、静静电感应（静电平衡、静电屏蔽）电屏蔽）对电荷的作用对电荷的作用产生力产生力F=qE、运

7、动运动加速（加速（v0E、v0）偏转（偏转（v0E）电容（电容（）电荷电荷产生产生电场电场本讲稿第十三页，共四十页1 1 电荷守恒定律电荷守恒定律 库仑定律库仑定律第六章第六章静电场静电场本讲稿第十四页，共四十页1电荷守恒定律与库仑定律的综合运用（2009江苏）两个分别带有电荷量Q和+3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定距离变为 ，则两球间库仑力的大小为（）A BC D12F本讲稿第十五页，共四十页 接触前两个点电荷之间的库仑力大小为 两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电量先中和后均分，所以两球分开后各自带点为

8、+Q，距离又变为原来的 ，库仑力为 所以两球间库仑力的大小为 ，C项正确.本讲稿第十六页，共四十页 点点评评：相相同同的的带带电电导导体体球球接接触触后后分分开开，带带电电量量均均分分若若接接触触前前导导体体球球带带同同种种电电荷荷，接接触触后后每每个个导导体体球球的的带带电电量量等等于于接接触触前前两两球球带带电电量量之之和和的的一一半半；若若接接触触前前导导体体球球带带异异种种电电荷荷，两两球球接接触触，所所带带电电量量先先中中和和后后均均分分，接接触触后后每每个个导导体体球球的的带带电电量量等等于于接接触触前前两两球球带带电电量量的的绝绝对对值值之之差差的的一一半半，接接触触前前带带负负

9、电电的的小小球球带带电电量量大大，接接触触后后导导体体球球都都带带负负电电，接接触触前前带带正正电电的的小小球球带带电电量量大大，接接触后导体球都带正电触后导体球都带正电本讲稿第十七页，共四十页 (2010(2010安安徽徽安安庆庆月月考考)原原来来甲甲、乙乙、丙丙三三物物体体都都不不带带电电，今今使使甲甲、乙乙两两物物体体相相互互摩摩擦擦后后，乙乙物物体体再再与与丙丙物物体体接接触触，最最后后，得得知知甲甲物物体体带带正正电电1.610-15C，丙丙物物体体带带电电810-16C.则则对对于于最最后后乙乙、丙丙两两物物体体的的带带电电情情况况，下下列说法中正确的是列说法中正确的是()A乙物体

10、一定带有负电荷乙物体一定带有负电荷1.610-15C B乙物体可能带有负电荷乙物体可能带有负电荷2.410-15C C丙物体一定带有正电荷丙物体一定带有正电荷810-16C D丙物体一定带有负电荷丙物体一定带有负电荷810-16C本讲稿第十八页，共四十页 由由于于甲甲、乙乙、丙丙原原来来都都不不带带电电，即即都都没没有有净净电电荷荷甲甲、乙乙摩摩擦擦导导致致甲甲失失去去电电子子1.610-15C而而带带正正电电，乙乙物物体体得得到到电电子子而而带带1.610-15C的的负负电电荷荷；乙乙物物体体与与不不带带电电的的丙丙物物体体接接触触，从从而而使使一一部部分分负负电电荷荷转转移移到到丙丙物物体

11、体上上，故故可可知知乙乙、丙丙两两物物体体都都带带负负电电荷荷，由由电电荷荷守守恒恒定定律律可可知知，乙乙最最终终所所带带负负电电为为1.610-15C-810-16C=810-16C，选项，选项A、B、D错误，错误，选项选项D正确正确本讲稿第十九页，共四十页 2.库仑定律的应用 一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为+Q的电荷，另一电荷量为+q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷所受力的合力为零，现在球壳上挖去半径为r(rR)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为 (已知静电力恒量为k)，方向 .本讲稿第二十页，共四十页 由于球壳上均匀带电，原来每条直径两端相等的一小块面上

12、的电荷对球心+q的力互相平衡现在球壳上A处挖去半径为r的小圆孔后，其他直径两端电荷对球心+q的力仍互相平衡，剩下的就是与A相对的B处、半径也等于r的一小块圆面上电荷对它的力F，如图所示B处这一小块圆面上的电荷量为：本讲稿第二十一页，共四十页 由于半径rq2，L1L2，平平衡时两球到过衡时两球到过O点的竖直线的距离相等，则点的竖直线的距离相等，则()Am1m2 Bm1=m2 Cm1m2 D无法确定无法确定本讲稿第二十六页，共四十页 作作出出两两个个带带电电小小球球的的受受力力如如图图所所示示，其其中中T1是力是力F1与与G1的合力，的合力，T2是力是力F2与与G2的合力的合力 根根 据据 几几

13、何何 关关 系系 可可 得得，ACDBCE，则则 有有：LAC=LBC 根根据据几几何何关关系系可可得得，力力的的矢矢量量三三角角形形AG1T1相相似似于于三三角形角形OCA，则有：，则有：F1LAC=G1LOC本讲稿第二十七页，共四十页 根据牛顿第三定律可得，根据牛顿第三定律可得，F1=F2 两两个个带带电电小小球球所所受受的的重重力力分分别别为为：G1=m1g，G2=m2g 联联立立解解得得：m1=m2，选选项项A、C、D错错误误，选选项项B正确正确本讲稿第二十八页，共四十页 点点评评：如如果果几几个个力力的的方方向向关关系系未未知知，利利用用正正交交分分解解法法难难于于解解决决，要要考考

14、虑虑利利用用相相似似三三角角形形的的比比例例关关系系求求解解研研究究带带电电体体的的平平衡衡是是力力学学中中的的物物体体平平衡衡知知识识在在电电学学中中的的应应用用，可可以以很很好好地地培培养养学学生生的的分分析析综综合能力和将已学习的知识、方法迁移的能力合能力和将已学习的知识、方法迁移的能力本讲稿第二十九页，共四十页 （2007重庆）如图6-1-3，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为，若两次实验中B的电量分别为q1和q2,分别为3

15、0和45.则q2/q1为（）A2 B3 C D图图6-1-3本讲稿第三十页，共四十页 A球电量不变，设为q0两种情况下球均受三个力作用下平衡库仑力 设A球质量为m，球平衡：mgtan，r=Lsin，式中L为线长，r为两球球心之间的距离由以上两式得到 所以，本讲稿第三十一页，共四十页 (2010(2010广广东东高高考考模模拟拟)如如图图614所所示示，带带正正电电的的甲甲球球固固定定在在足足够够大大的的光光滑滑绝绝缘缘水水平平面面上上的的A点点，其其带带电电量量为为Q；质质量量为为m、带带正正电电的的乙乙球球在在水水平平面面上上的的B点点由由静静止止释释放放，其其带带电电量量为为q；A、B两两

16、点点间间的的距距离离为为l0.释释放放后后的的乙乙球球除除受受到到甲甲球球的的静静电电力力作作用用外外，还还受受到到一一个个大大小小为为F=k (k为为静静电电力力常常数数)、方方向向指指向向甲甲球球的的恒力作用，两球均可视为点电荷恒力作用，两球均可视为点电荷图图6-1-4本讲稿第三十二页，共四十页 (1)求乙球在释放瞬间的加速度大小；求乙球在释放瞬间的加速度大小；(2)求乙球的速度最大时两个电荷间的距离；求乙球的速度最大时两个电荷间的距离；(3)请请定定性性地地描描述述乙乙球球在在释释放放后后的的运运动动情情况况(说说明速度的大小变化及运动方向的情况明速度的大小变化及运动方向的情况)本讲稿第

17、三十三页，共四十页本讲稿第三十四页，共四十页 (3)乙乙球球先先做做远远离离甲甲的的运运动动，速速度度先先增增大大后后减减小小，然然后后又又反反向向做做速速度度先先增增大大后后减减小小的的运运动动，返返回回到到释释放放点点B后后，再再重重复复前前面面的的运运动动，之之后后就就在在B点点和和最最远远端端之之间间做往复运动做往复运动 本讲稿第三十五页，共四十页 点点评评：乙乙球球开开始始运运动动时时，受受到到的的库库仑仑力力大大于于恒恒力力F，加加速速远远离离甲甲球球，库库仑仑力力逐逐渐渐减减小小，所所以以加加速速度度减减小小，当当加加速速度度减减为为零零时时，即即库库仑仑力力等等于于F时时，速速

18、度度达达到到最最大大；接接着着库库仑仑力力小小于于恒恒力力F，乙乙球球开开始始减减速速运运动动，直直至至速速度度减减为为零零，然然后后反反向向加加速速运运动动，当当库库仑仑力力大大于于恒恒力力时时，做做反反向向的的减减速速运运动动，运运动动到到B速度减为零，接下来重复上述运动速度减为零，接下来重复上述运动本讲稿第三十六页，共四十页 易易错错题题：两两个个直直径径为为r的的带带电电球球，当当它它们们相相距距100r时时的的作作用用力力为为F，当当它它们们相相距距为为r时时作作用用力力为为()AF/102 B104F C100F D以上结论都不对以上结论都不对本讲稿第三十七页，共四十页 错解：错解

19、：根据库仑定律公式根据库仑定律公式F=，得出，得出B答案答案 错错解解分分析析：本本题题实实质质上上是是考考查查对对库库仑仑定定律律内内容容的的理理解解和和应应用用，学学生生只只记记住住了了该该定定律律的的公公式式，而而忽忽略略了了其其成成立立的的前前提提条条件件是是“真真空空中中、点点电电荷荷”，对对点点电电荷荷的的概概念也没有真正理解念也没有真正理解本讲稿第三十八页，共四十页 正正解解：点点电电荷荷是是理理想想化化的的物物理理模模型型，没没有有大大小小的的带带电电体体实实际际上上的的带带电电体体只只有有带带电电体体在在本本身身的的大大小小跟跟带带电电体体间间的的距距离离相相比比小小很很多多时时才才可可以以看看成成点点电电荷荷而而本本题题两两个个电电荷荷原原来来相相距距100r时时，可可以以看看成成点点电电荷荷，能能适适用用库库仑仑定定律律，但但当当它它们们相相距距为为r时时，两两带带电电球球本本身身的的大大小小不不能能忽忽略略，不不能能再再当当做做点点电电荷荷看看待待，库库仑仑定定律律已已不不再适用，再适用，所以正确答案应选所以正确答案应选D.本讲稿第三十九页，共四十页 点点评评：对对库库仑仑定定律律公公式式的的应应用用，一一定定要要理理解解“真真空空中中、点点电电荷荷”这这两两个个条条件件，若若r趋趋向向于于零零，此公式已不适用此公式已不适用本讲稿第四十页，共四十页