高中物理电场复习 一、电场力的性质知识点分析新人教版选修3
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一、电场力的性质
一、电荷、电荷守恒定律
1、两种电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。
2、元电荷:一个元电荷的电量为1.6×10-19C ,是一个电子所带的电量。
说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。
3、起电:使物体带电叫起电,使物体带电的方式有三种①摩擦起电,②接触起电,③感应
起电。
4、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们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,系统的电荷总数是不变的. 注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。
【例1】绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a ,a 的表面镀有铝膜,在a 的近旁有一绝缘
金属球b ,开始时a 、b 都不带电,如图6-1-所示,现使b 带电,则
A .a 、b 之间不发生相互作用
B .b 将吸引a ,吸住后不放开
C .b 立即把a 排斥开
D .b 先吸引a ,接触后又把a 排斥开
【例1】解析 : 本题是1990年全国高考题,题目虽小,但它考查了四个知识点:(1)带电体有吸引轻小物体的性质;(2)物体间力的作用是相互的;(3)接触带电;(4)同种电荷相排斥,由(1)(2)知道b 应吸引a ,使b 、a 接触;由(3)知a 、b 接触后,原来a 所带的电荷要重新在a 、b 表面分布,使a 、b 带了同种电荷;由(4)知b 又把a 排斥开,故应选D 答案:D
【例2】有三个完全一样的金属小球A 、B 、C ,A 带电7Q ,B 带电量—Q ,C 不带电,将
A 、
B 固定起来,然后让
C 球反复与A 、B 球接触,最后移去C 球,试问A 、B 间的库仑力为原来的多少倍?
【例2】解析:题中所说的C 与A 、B 反复接触之意,隐含—个条件:即A 、B 原先所带电量的总和,最后在三个相同的小球间均分,最后A 、B 两球带的电量均为[7Q+(-Q )]/3=2Q ,A 、
B 两球原先有引力22
2r kQ 7r Q .7Q k F ==,A 、B 两球最后有斥力F=k 2
22r kQ 4r 2Q .2Q = 以上两式相除可得:F ’=4F /7,即A 、B 间的库仑力减为原来的4/7.
二、库仑定律
1. 内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟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。
2. 公式:F=kQ 1Q 2/r 2 k =9.0×109N ·m 2/C 2
3.适用条件:(1)真空中; (2)点电荷.
点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,就可以把带电体视为点电荷.(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r 都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代替r )。点电荷很相似于我们力学中的质点. 注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律
②使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引”的规律定性判定。
【例1】真空中有两个点电荷,它们之间的相互作用力为F ,若使它们的电量都加倍,同时使它们之间的距离减为原来的1/2,则它们之间的相互作用力将变为 .
【例2】在光滑水平面上,有两个带相同电性的点电荷,质量m 1=2m 2,电量q 1=2q 2,当它们从静止开始运动,m 1的速度为v 时,m 2的速度为 ;m 1的加速度为a 时,m 2的加速度为 ,当q 1、q 2相距为r 时,m 1的加速度为a ,则当相距2r 时,m 1的加速度为多少?
【例2】解析:由动量守恒知,当m 1的速度为v 时,则m 2的速度为2v ,由牛顿第二定律与第三定律知:当m 1的加速度为 a 时,m 2的加速度为2a .
由库仑定律知:a=221
r q kq /m ,a /=2214r
q kq /m,由以上两式得a /=a/4 答案:2v ,2a ,a/4 点评:库仑定律中的静电力(库仑力)是两个电荷之间的作用力,是作用力与反作用力,大小相同,方向相反,在同一直线上,作用在两个物体上,二力属同种性质的力,而且同时产主同时消失。
同一条直线上的三个点电荷的计算问题
【例3】 在真空中同一条直线上的A 、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和-Q 的点电荷。①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以使它在电
场力作用下保持静止?②若要求这三个点电荷都只在电
场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷
还是负电荷?电荷量是多大?
【例3】解:①先判定第三个点电荷所在的区间:只能在B 点的右侧;再由2
r kQq F =,F 、k 、q 相同时Q r ∝ ∴r A ∶r B =2∶1,即C 在AB 延长线上,且AB=BC 。
②C 处的点电荷肯定在电场力作用下平衡了;只要A 、B 两个点电荷中的一个处于平衡,另一个必然也平衡。由2r
kQq F =,F 、k 、Q A 相同,Q ∝r 2,∴Q C ∶Q B =4∶1,而且必须是正电荷。所以C 点处引入的点电荷Q C = +4Q
【例4】已知如图,带电小球A 、B 的电荷分别为Q A 、Q B ,OA=OB ,都
用长L 的丝线悬挂在O 点。静止时A 、B 相距为d 。为使平衡时AB 间距离减为d /2,可采用以下哪些方法 A .将小球A 、B 的质量都增加到原来的2倍 B .将小球B 的质量增加到原来的8倍 C .将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半
D .将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B 的质量增加到原来的2倍
【例4】解:由B 的共点力平衡图知L d g m F B =,而2d Q kQ F B A =,可知3mg
L Q kQ d B A ∝,选BD
三、电场:
1、电场:电场是存在于电荷或带电体周围的一种特殊物质,电荷之间的相互作用是通过电
场来实现的。电场是客观存在的,是不以人的意志为转移的,只要有电荷存在,
在其周围空间就存在电场。
2、电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。
3、电场可以由存在的电荷产生,也可以由变化的磁场产生。