第9章 静电场及其应用章末复习课件（28张PPT）

(共28张PPT)
第9章 静电场及其应用
一、库仑定律的理解和应用
1.库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用。
2.对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离。
（1）同种电荷： （2）异种电荷
3.对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示。
4.不能根据公式错误地认为r→0时，库仑力F→∞，因为当r →0时，两个带电体已不能看做点电荷了。
典例精析
例1.已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。如图所示，半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的直线上有A、B两个点，O和B、B和A间的距离均为R.现以OB为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k，球的体积公式为V＝4πr3/3则A点处检验电荷q受到的电场力的大小为（ ）
B
方法归纳
本题主要采用割补法的思想，根据整体球在A点产生的场强等于割掉的小球在A点产生的场强和剩余空腔部分在A点产生的场强的矢量和，掌握割补思想是解决本题的主要入手点，掌握点电荷场强公式是基础。
二、库仑力作用下的平衡问题
涉及库仑力的平衡问题，其解题思路与力学中的平衡问题一样，只是在原来受力的基础上多了库仑力，具体步骤如下：
注意库仑力的方向：同性相斥，异性相吸，沿两电荷连线方向。
“三个自由点电荷平衡”的问题
(1)平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零，或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置。
(2)
典例精析
例2.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电荷量为q，球2的带电荷量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F．现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时球1、2之间作用力的大小为F/2 ，方向不变。由此可知（　　）
A．n=2 B．n=4 C．n=5 D．n=6
A
方法归纳
当两个完全相同的带同种电荷的小球接触后，它们的总电荷量将平分；如果两个完全相同的小球带的是异种电荷，那么当它们接触后，它们带的电荷将先中和，之后再将剩余的电荷量平分。找到小球带的电量的关系之后，根据库仑力的公式就可以求得作用力的大小，从而可以求得n的数值。
三、电场强度的理解和计算
1.电场强度的一般计算方法
电场强度是静电学中极其重要的概念,也是高考中常考的一个基本概念。关于电场强度的计算，主要方法有：
(1)定义式法
定义式法就是首先根据力学规律物体平衡条件或牛顿运动定律或动能定理或动量定理先求出带电物体在电场中所受到的电场力F,然后再由电场强度的定义式 求出电场强度E。
(2)点电荷场强公式法
中学阶段绝大多数情况下只讲点电荷在真空中的电场分布情况,故可直接用点电荷的场强公式 求,其方向由场源电荷的正负确定,如+Q时,E的方向沿半径r向外;若为-Q时,E的方向沿半径r的反方向(向内)。若要求多个点电荷产生电场的电场强度,则可先分别求出各个点电荷产生的电场强度,然后利用矢量叠加法求出合场强。
2.分析电场叠加问题的一般步骤:
(1)确定分析计算的空间位置;
(2)分析该处有几个分电场,先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向;
(3)依次利用平行四边形定则求出矢量和。
3.计算公式
公式 适用条件 说明
定义式 任何电场 某点的场强为确定值，大小及方向与q无关
决定式 真空中点电荷的电场 E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定
典例精析
例3.将电量为3×10-6C的负电荷，放在电场中A点，受到的电场力大小6×10-3N，方向水平向左，则将电量为6×10-6C的正电荷放在A点，受到的电场力为（　　）
A．1.2×10-2 N，方向水平向左
B．1.2×10-2 N，方向水平向右
C．1.2×102 N，方向水平向左
D．1.2×102 N，方向水平向右
B
方法归纳
根据电场强度的定义式E＝F/q可求出A点的电场强度；因电场强度E与试探电荷的有无、电荷量的大小无关，由电场本身决定，则可以判断出A点的电场强度不变，再根据F=Eq即可求出放另一电荷受到的电场力。
四、电场线的理解及应用
1.电场线的应用
(1)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大.
(2)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向.
(3)沿电场线方向电势逐渐降低.
(4)电场线和等势面在相交处互相垂直.
2.“电场线+运动轨迹”组合模型
模型特点:当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线不重合的曲线时,这种现象简称为“拐弯现象”,其实质为“运动与力”的关系。运用牛顿运动定律的知识分析:
(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在某一位置的切线)与“力线”(在同一位置电场线的切线方向且指向轨迹的凹侧),从二者的夹角情况来分析带电粒子做曲线运动的情况。
(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向、电荷运动的方向,是题目中相互制约的三个方面。若已知其中一个,可分析判定各待求量;若三个都不知(三不知),则要用“假设法”进行分析。
典例精析
例4.(多选)如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若粒子在运动中只受电场力作用．根据此图能作出正确判断的是（　　）
A．带电粒子所带电荷的符号
B．带电粒子的运动方向
C．粒子在a、b两点的受力方向
D．粒子在a、b两点的速度大小关系
CD
方法归纳
本题是电场中粒子的轨迹问题，首先要能根据轨迹的弯曲方向判断粒子受力方向，其次判断粒子动能和电势能的变化要根据电场力做功情况。
随堂检测
1.下列关于对库仑定律的理解正确的是（　　）
A．库仑定律的公式和万有引力定律的公式在形式上很相似，所以库仑力和万有引力是相同性质的力
B．库仑定律反映的是两个点电荷间的静电力，因此一定不能用于计算两个非点电荷带电体间的静电力
C．由库仑定律知，在两个带电体之间的距离接近0时，它们之间的静电力无穷大
D．微观带电粒子的库仑力比万有引力要强得多，因此在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略
D
随堂检测
2.在匀强电场中只受电场力而做曲线运动的质子，单位时间内速度的改变量总是（　　）
A．大小相等，方向相同 B．大小不等，方向不同
C．大小相等，方向不同 D．大小不等，方向相同
A
随堂检测
3.在以点电荷为球心、r为半径的球面上各点相同的物理量是（　　）
A．电场强度 B．同一电荷所受电场力
C．电势 D．不同电荷具有的电势能
C
随堂检测
4.如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势线，关于同一电荷在电场中的受力情况，下列判斯正确的是（　　）
A．在1、2两点受到的电场力大小相等
B．在2、3两点受到的电场力大小可能相等
C．在1、3两点受到的电场力大小可能相等
D．在3点受到的电场力大于在1点受到的电场力
B
随堂检测
5.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v－t图象如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的（ ）
C
本课小结
静电场及其应用
库仑定律的理解和应用
库仑力作用下的平衡问题
电场强度的理解和计算
电场线的理解及应用
再见