第18讲 电场力的性质 思维导图破解高中物理(全国通用)(导图+PPT课件+逐字稿)

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第18讲 电场力的性质 思维导图破解高中物理(全国通用)(导图+PPT课件+逐字稿)

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知识体系梳理
电场力的性质
Steve林森老师
优秀同龄人的陪伴 让你的青春少走弯路
电场力的性质是电场中受力分析的重
点内容,主要考察内容就是电场力的
特点和题型,同学要重视电场力做功
的条件和特点,在这个基础上进行题
型巩固。
使用说明-内容说明
01
目 录
梳理知识体系
CONTENTS
02
解决经典问题实例
PA RT 1
梳理知识体系
DREAM OF THE FUTURE
电场力的性质
大 致 框 架
电荷及电荷守恒
库仑定律
电场力的性质
电场强度、点电荷的场强
电场线
考点
电场力的性质
大 致 框 架
(1)元电荷:e=1.6×10-19C,所有带电体的电荷
量都是元电荷的整数倍,其中质子、正电子的电
荷量与元电荷相同。
1.元电荷、点电荷
2.静电场
(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。
电荷及电荷守恒
(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。
3.电荷守恒定律
(2)基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。
电场力的性质
大 致 框 架
1.元电荷、点电荷
2.静电场
(1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只
能从一个物体转移到另一个物体,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
总量保持不变。
电荷及电荷守恒
3.电荷守恒定律
(2)起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电。
(3)带电实质:物体带电的实质是得失电子。
电场力的性质
大 致 框 架
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,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连线上。
内容
Q1Q
2
库仑定律
表达式
适用条件
F k
,式中k=9.0×109N·m2/C2,叫静电力常量。
r
2
真空中的点电荷
电场力的性质
大 致 框 架
放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的
电荷量q的比值。
定义
定义式
E=F/q。单位:N/C或V/m
电场强度 点电荷场强
点电荷的电场强度
方向
真空中点电荷形成的电场中某点
的电场强度:E=kQ/r2。
规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该
点的电场强度方向。
电场强度的叠加
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,遵从平行四边形定则。
电场力的性质
大 致 框 架
为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱
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电场强度方向一
致,曲线的疏密表示电场的强弱。
定义
电场线
电场强度的叠加
电场力的性质
1.解决平衡问题应注意三点
大 致 框 架
(1)明确库仑定律的适用条件;
(2)知道完全相同的带电小球接触时电荷量的分配规律;
(3)进行受力分析,灵活应用平衡条件。
考点一
库仑力作用下的平衡问题
2.在同一直线上三个自由点电荷的平衡问题条件:
两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零,或每个
点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反。
考点
考点二
电场强度的叠加计算
考点三
电场线的理解与应用
电场力的性质
大 致 框 架
考点一
库仑力作用下的平衡问题
考点
考点二
电场强度的叠加计算
考点三
电场线的理解与应用
电场力的性质
大 致 框 架
考点一
库仑力作用下的平衡问题
考点二
电场强度的叠加计算
考点
考点三
电场线的理解与应用
电场力的性质
知识树原图
PA RT 2
利用知识体系框架来解题
DREAM OF THE FUTURE
经典例题1
关于电场强度的概念,下列说法正确的是( )
A.由E=F/q可知,某电场的场强E与q成反比,与F成正比
B.正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反,所以某一点
场强方向与放入试探电荷的正负有关
C.电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关
D.电场中某一点不放试探电荷时,该点场强等于零
答案解析1
答案解析:电场中某点场强的大小和方向由电场本身决定,与试探电
荷的受力情况及电荷性质无关,故A、D错误,C正确;电场强度的方向
与正电荷所受电场力方向相同,与负电荷所受电场力方向相反,但场
强方向与试探电荷的正负无关,B错误。
经典例题2
使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上-3Q和+5Q的电荷
后,将它们固定在相距为a的两点,它们之间库仑力的大小为F1。现用绝
缘工具使两小球相互接触后,再将它们固定在相距为2a的两点,它们之间
库仑力的大小为F 。则F 与F 之比为( )
2
1 2
A.2∶1 B.4∶1 C.16∶1 D.60∶1
答案解析2
答案解析:两个完全相同的金属球相互接触并分开后,带电荷量均变
为+Q,距离变为原来的两倍,根据库仑定律可知选项D正确。
经典例题3
如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线,该电场线关于虚线
对称,O点为A、B点电荷连接的中点,a、b为其连线的中垂线上对称的两点,
则下列说法正确的是( )
A.A、B可能带等量异号的正、负电荷
B.A、B可能带不等量的正电荷
C.a、b两点处无电场线,故其电场强度为零
D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方向相反
答案解析3
答案解析:根据题图中的电场线分布可知,A、B带等量的正电荷,选
项A、B错误;
a、b两点处虽然没有画电场线,但其电场强度一定不为零,选项C错误;
由图可知,a、b两点处电场强度大小相等,方向相反,同一试探电荷
在a、b两点处所受电场力大小相等,方向相反,选项D正确。
经典例题4
答案解析4
PA RT 3
回顾落实
DREAM OF THE FUTURE
要点
①对于电场力的性质和整体知识点框架要系统掌握清楚;
②按照每一级知识点再进行细致细分,注意库仑定律的适用范围;
③电场中力的分析和平时的受力分析思路一致,可以认为就多加
了电场力。
提醒
①要弄清楚场强E和电场力F的关系;
②场强是矢量,注意场强的合成和分解;
③注意牛顿第三定律在电场中的应用。
布置作业
根据本节课所学,完成学霸布置的作业,加油。
学霸推荐
THANKS
青春的道路不长不短 学霸的陪伴 让你一路不慌不忙电场力的性质讲义(教师逐字稿)
课程简介:PPT(第 1 页):同学好,我们又见面了,上次课讲的内容
巩固好了么,要是感觉有什么问题,可以课后和我联系,我们今天的
内容是关于电场力的相关概念和知识点,让我们来一起看一下。
PPT(第 2 页):电场力的性质是电场中受力分析的重点内容,主要考察
内容就是电场力的特点和题型,同学要重视电场力做功的条件和特点,
在这个基础上进行题型巩固。
PPT(第 3 页):我们看一下目录,还是老样子,梳理知识体系和解决经
典问题实例。
PPT(第 4 页):我们先来看一下知识体系的梳理部分。
PPT(第 5 页):这是我们关于电场力的总框架。
PPT(第 6 页):OK,我们先说一下电荷及电荷守恒
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整
数倍,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。
2.静电场
(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:对放入其中的电荷有力的作用。
PPT(第 7 页):再看一下电荷守恒定律
(1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到
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,
电荷的总量保持不变。
(2)起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电。
(3)带电实质:物体带电的实质是得失电子。
PPT(第 8 页):好,我们再来看看库仑定律
内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,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
连线上。
Q Q 表达式: F k 1 2 r 2 式中 k=9.0×109N·m2/C2,叫静电力常量。 ,
适用条件:真空中的点电荷。
PPT(第 9 页):电场强度 点电荷场强
定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力 F 与它的电荷量 q 的比值。
定义式:E=F/q。单位:N/C 或 V/m
点电荷的电场强度:
真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度:E=kQ/r2。
方向:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度
方向。
电场强度的叠加: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,遵从平行四边形定则。
PPT(第 10 页):我们再来看看电场线的内容。
定义:为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向,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电场强度方向一
致,曲线的疏密表示电场的强弱。
电场强度的叠加符合平行四边形定则。
PPT(第 11 页):我们再来看看考点 库仑力作用下的平衡问题
1.解决平衡问题应注意三点
(1)明确库仑定律的适用条件;
(2)知道完全相同的带电小球接触时电荷量的分配规律;
(3)进行受力分析,灵活应用平衡条件。
2.在同一直线上三个自由点电荷的平衡问题条件:两个点电荷在第三
个点电荷处的合场强为零,或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小
相等,方向相反。
PPT(第 12 页):这是电场强度叠加的规则。
PPT(第 13 页):这是电场线的应用,要仔细看哦。
PPT(第 14 页):这是我们的总图,因为图片有点大,可以下载下来进
行研究。
PPT(第 15 页):接下来我们来一起看一下经典题型部分,注意我们在
梳理过程中,也应该就将我们经常遇到的经典知识点也梳理上去,这
样才能既梳理巩固清楚知识体系,也能清楚出题目的方向。
PPT(第 16—17 页):第 1 题和答案。
PPT(第 18—19 页):第 2 题和答案。
PPT(第 20—21 页):第 3 题和答案。
PPT(第 22—23 页):第 4 题和答案。
PPT(第 24 页):回顾落实。看完视频题目后,有没有学会如何运用知
识体系来解题?我们再次总结一下梳理知识体系的重要性吧。
PPT(第 25 页):再来回顾下我们的要点:
①对于电场力的性质和整体知识点框架要系统掌握清楚;
②按照每一级知识点再进行细致细分,注意库仑定律的适用范围;
③电场中力的分析和平时的受力分析思路一致,可以认为就多加了电
场力。
在这中间我们有些小小的提醒:
①要弄清楚场强 E 和电场力 F 的关系;
②场强是矢量,注意场强的合成和分解;
③注意牛顿第三定律在电场中的应用。
PPT(第 26 页):课后作业布置,请认真完成我们准备的题目,因为对
应的题型可以充分的对咱们学习内容进行很好的巩固和加强,所有题
目难度不是太大,但是是对所学内容非常好的融汇与渗透,也是对同
学们学习效果非常好的检验。在解答过程中一定要仔细哦。
PPT(第 27 页):谢谢同学,我们下次再见!电场力的性质作业题
作业题目难度分为 3档:三星☆☆☆(基础题目)
四星☆☆☆☆(中等题目)
五星☆☆☆☆☆(较难题目)
本套作业题目 1-10 题为三星,11-16 为四星,17-18 为五星。
1.用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验结果如图所示,由此对摩擦起
电说法正确的是( ) ☆☆☆
A.两个物体摩擦时,表面粗糙的易失去电子
B.两个物体摩擦起电时,一定同时带上种类及数量不同的电荷
C.两个物体摩擦起电时,带上电荷的种类不同但数量相等
D.同一物体与不同种类物体摩擦,该物体的带电荷种类可能不同
答案解析:两物体摩擦时得失电子取决于原子对电子的束缚力大小,A错。由于
摩擦起电的实质是电子的得失,所以两物体带电种类一定不同,数量相等,B错
C对。由题中例子不难看出同一物体与不同种类物体摩擦,带电种类可能不同,
D对。
2.对物体带电现象的叙述,正确的是( ) ☆☆☆
A.不带电的物体一定没有电荷
B.带电物体一定具有多余的电子
C.一根带电的导体棒放在潮湿的房间,过了一段时间后,发现导体棒不带电了,
这过程中电荷不守恒
D.摩擦起电实际上是电荷从一个物体转移到另一个物体或者从物体的一部分转
移到物体的另一部分的过程
答案解析:不带电的物体内部正电荷的电量和负电荷的电量相等,体现出电中性,
故 A错误;物体带电可能有多余的正电荷,也有可能有多余的负电荷,故 B错
误;导体棒上面的电荷通过潮湿的空气发生了转移,电荷仍然守恒,故 C错误;
物体带电的本质都是电荷的转移,故 D正确。
3.下列叙述正确的是( ) ☆☆☆
A.摩擦起电是电荷的转移过程,感应起电是创造电荷的过程
B.原来不带电的物体接触其它带电体而带电是电荷的转移过程
C.玻璃棒无论和什么物体(玻璃除外)摩擦都会带正电
D.带等量异种电荷的两个导体接触后,电荷会消失,这种现象叫电荷的湮灭
答案解析:无论哪种带电方式,其实质都是电荷的转移的过程,故 A错误 B正
确;要看和玻璃棒摩擦的物质与玻璃棒相比较谁更容易失去电子,故 C错误;
电子湮灭不是电子消失,而是正电荷结合等量负电荷后整体不再显示电性,故 D
错误。
4.关于点电荷、元电荷、检验电荷,下列说法正确的是( ) ☆☆☆
A.元电荷实际上是指电子和质子本身
B.点电荷所带电荷量一定很小
C.点电荷所带电荷量一定是元电荷电荷量的整数倍
D.点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型
答案解析:元电荷是指一个电子所带的电荷量,并不是指电子或质子本身,故 A
选项错误;在条件满足情况下点电荷可以代替任何带电体,故 B选项错误;任
何带电体所带电荷量都是元电荷电荷量的整数倍,故 C 选项正确;点电荷是理
想化模型,元电荷是最小电荷单位,检验电荷是指电荷量很小的电荷,故 D 选
项错误。
5.关于电场,下列说法正确的是( ) ☆☆☆
A.电场是假想的,并不是客观存在的物质
B.描述电场的电场线是客观存在的
C.电场对放入其中的电荷有力的作用
D.电场对放入其中的电荷不一定有力的作用
答案解析:电场是客观存在的物质,A错;电场线是为了描述电场而假设的,B
错;电场对放入其中的电荷有力的作用,C对 D错。
6.关于电场中某点的电场强度,下列说法中正确的是( ) ☆☆☆
A.若放在该点的试探电荷的电荷量减半,则场强减半
B.若该点没有试探电荷,则场强为零
C.该点的场强方向就是经过该点的电场线的切线方向
D.该点的场强方向就是放在该点的电荷所受电场力的方向
答案解析:某点的电场强度是由场源电荷和其空间位置决定的,与试探电荷无关,
F
公式 E= 只是一个定义式,场强与 F、q无关,选项 A、B错。电场线是为了形
q
象的描述电场而人为假设的,电场线的切线方向代表该点的场强方向,选项 C
对。某点的电场强度的方向定义为正电荷在该点所受电场力的方向,选项 D错。
7.如图所示是电场中某点的电场强度 E与放在该点处的检验电荷 q及所受电场力
F之间的函数关系图象,其中正确的是( ) ☆☆☆
答案解析:电场强度 E应由场源电荷和该点的空间位置决定,与试探电荷 q无
关,故选项 A正确;当电场强度确定时,电场力 F=qE∝q,故选项 D亦正确。
8.一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线 abc从 a运动到 c,已知质点的速
率是递减的。关于 b点电场强度 E的方向,下列图示中不正确的是(虚线是曲线
在 b点的切线)( ) ☆☆☆
答案解析:做曲线运动的物体,速度的方向沿该点的切线方向,而物体做曲线运
动的条件是合外力与速度不共线,选项 A错误;负电荷受力的方向与该点场强
方向相反,并且轨迹曲线应向力的方向弯曲,选项 C错误;质点从 a到 c减速,
故电场力的方向与速度方向的夹角为钝角,选项 B错误而 D正确。
9.下列关于点电荷的说法,正确的是( ) ☆☆☆
A.点电荷一定是电量很小的电荷
B.点电荷是一种理想化模型,实际不存在
C.只有体积很小的带电体,才能作为点电荷
D.体积很大的带电体一定不能看成点电荷
答案解析:当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至带电体的形状、大
小及电荷分布状况对它们的作用力影响可以忽略时,这样的带电体才可以看成点
电荷,所以 A、C、D错,B正确。
10.M和 N是两个不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电 1.6×10-10C,下列判
断正确的有( ) ☆☆☆
A.在摩擦前M和 N的内部没有任何电荷
B.摩擦的过程中电子从M转移到 N
C.N在摩擦后一定带负电 1.6×10-10 C
D.M -在摩擦过程中失去 1.6×10 10个电子
答案解析:M和 N都不带电,是指这两个物体都呈电中性,没有“净电荷”(没有
中和完的电荷),也就是没有得失电子。但内部仍有相等数量的正电荷(质子数)
和负电荷(电子数),所以选项 A错误。M和 N摩擦后M带正电荷,说明M失去
电子,电子从M转移到 N,选项 B正确。根据电荷守恒定律,M和 N这个与外
界没有电荷交换的系统原来电荷的代数和为 0,摩擦后电荷量仍应为 0,选项 C
正确。电子带电荷量为 1.6×10-19C,摩擦后M带正电荷 1.6×10-10C,由于M带
电荷量应是电子电荷量的整数倍。所以M失去 109个电子,选项 D错误。
11.当在电场中某点放入电荷量为 q的正试探电荷时,测得该点的场强为 E,若
在同一点放入电荷量为 q’=2q的负试探电荷时,测得该点的场强( )
☆☆☆☆
A.大小为 2E,方向与 E相同
B.大小为 2E,方向与 E相反
C.大小为 E,方向与 E相同
D.大小为 E,方向与 E相反
答案解析:该点的场强是由电场本身决定的,与是否有试探电荷、试探电荷量的
大小及试探电荷的正负都没有关系。
12.真空中有两个静止的点电荷,它们之间的作用力为 F,若它们的带电量都增大
为原来的 2倍,距离减少为原来的 1/2,它们之间的相互作用力变为( )
☆☆☆☆
A.F/2 B.F
C.4F D.16F
答案解析:由库仑定律F Qq k 2 ,可知选项 D正确。r
13 Q Q.关于库仑定律的公式F k 1 22 ,下列说法中正确的是( ) ☆☆☆☆r
A.真空中两个电荷中,大电荷对小电荷的作用力大于小电荷对大电荷的作用力
B.当真空中两个电荷间距离 r→0时,它们间的静电力 F→∞
C.当两个电荷间的距离 r→∞时,库仑定律的公式就不适用了
D.当两个电荷间的距离 r→0时,电荷不能看成是点电荷,库仑定律的公式就不
适用了
答案解析:由牛顿第三定律可判 A错。当 r→0时,库仑定律不再适用 B错 D对。
当 r→∞时,库仑定律适用,C错。只有 D选项正确。
14.如图所示,质量分别是 m1和 m2带电量分别为 q1和 q2的小球,用长度不等的
轻丝线悬挂起来,两丝线与竖直方向的夹角分别是α和β(α>β),两小球恰在
同一水平线上,那么( ) ☆☆☆☆
A.两球一定带异种电荷
B.q1一定大于 q2
C.m1一定小于 m2
D.m1所受库仑力一定大于 m2所受的库仑力
答案解析:两球相互吸引必定是异种电荷,故 A正确;两球间的库仑力是一对相
互作用力,大小相等,无法判断电量的大小,所以 B错误;设两球间库仑力大小
为 F,对 m1研究,得到 F=m1gtanα,同理,对 m2研究,得到 F=m2gtanβ,则
m1tanα=m2tanβ,因α>β,得到 m1受库仑力一定等于 m2所受的库仑力,故 D错误。
15.两个完全相同的金属小球 A、B带有电量相等的电荷,相隔一定的距离,两球
间相互吸引力的大小是 F,今让与 A、B大小相等、相同材料制成的不带电的第
三个小球 C先后与 A、B两球接触后移开,这时,A、B两球之间的相互作用力的
大小为 ( ) ☆☆☆☆
A. 1 F B. 1 F C. 3 F D. 3 F
8 4 8 4
答案解析:C与 A、B接触移开后,A、B小球带电量为 qA=q/2,qB=q/4,有库仑
定律可知 F’=F/8
16.A、B 两个点电荷间距离恒定,当其它电荷移到 A、B附近时,A、B之间的库
仑力将( ) ☆☆☆☆
A.可能变大 B.可能变小 C.一定不变 D.不能确定
答案解析:其它电荷移到 A、B附近时,根据感应起电原则 AB 上会感应出相反等
量的电荷,即相当于 AB 上的电荷由原来的电荷变为等量相反的异种电荷,所以
F k Q Q根据库伦定律 1 22 ,AB 上的电荷量大小没有变化,距离没有变化,所以 Fl
保持不变,C正确。
17.下列关于点电荷的说法中,正确的是( ) ☆☆☆☆☆
A.只有体积很小的带电体才能看成是点电荷
B.体积很大的带电体一定不是点电荷
C.当两个带电体的形状对它们相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看成
点电荷
D.任何带电球体,都可看成电荷全部集中于球心的点电荷
答案解析:A、由带电体看作点电荷的条件,当带电体的形状对它们间相互作用
力的影响可忽略时,这个带电体可看作点电荷,带电体能否看作点电荷是由研究
问题的性质决定,与自身大小形状无具体关系,故 AB错误;
C、当两个带电体的形状对它们相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看
成点电荷,所以 C选项是正确的;
D、当带电体之间的距离不是很大时,带电球体就不能看作电荷全部集中在球心
的点电荷,因为此时带电体之间的电荷会影响电荷的分布,故 D错误;所以 C选
项是正确的.
18.两个半径为 R的带电球所带电量分别为+Q1和-Q2,当两球心相距 3R 时,相
互作用的静电力大小为( ) ☆☆☆☆☆
A: F k Q1Q2
(3R)2
B: F>k Q1Q2
(3R)2
C: F k Q< 1Q2
(3R)2
D: 无法确定
答案解析:两球心相距 3R,与半径数量级相同,带电球不能视为点电荷,球上
的电荷会因为引力作用而相向靠近,则实际两球上电荷的距离将小于球心距,由
于距离太近,没办法用库仑定律推,当两球心相距 3r时,两球不能看成点电荷,
电荷的中心不在几何中心; 如果是同种电荷,排斥,电荷中心距离大于 3r,故
F<k Q1Q22 ;如果是异种电荷,相互吸引,电荷中心距离小于 3r,故(3R)
F Q Q>k 1 22 ;不知道电性,故无法确定其大小故 ABC项错误,只有 D选项符(3R)
合题意。综上所述,本题正确答案为 D。

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