一. 本周教學(xué)內(nèi)容 庫(kù)侖定律、電場(chǎng)及其描述
[教學(xué)過(guò)程]
一. 電荷和守恒定律
1. 使物體帶電的三種方式:摩擦起電.接觸帶電.感應(yīng)起電
2. 靜電感應(yīng):導(dǎo)體由于受附近帶電體的影響而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)正負(fù)電荷的現(xiàn)象.
3. 電荷
(1)基元電荷例1. 絕緣細(xì)線上端固定,下端懸掛一個(gè)輕質(zhì)小球a,a的表面鍍有鋁膜,在a的附近,有一個(gè)絕緣金屬球b,開(kāi)始a、b都不帶電,如圖所示,現(xiàn)在使a帶電,則:( )
A. a、b之間不發(fā)生相互作用
B. b將吸引a,吸住后不放
C. b立即把a(bǔ)排斥開(kāi)
D. b先吸引a,接觸后又把a(bǔ)排斥開(kāi)
解析:當(dāng)a帶上電荷后,由于帶電體要吸引輕小物體,故a將吸引b。這種吸引是相互的,故可以觀察到a被b吸引過(guò)來(lái)。當(dāng)它們相互接觸后,電荷從a轉(zhuǎn)移到b,它們就帶上了同種電荷,根據(jù)電荷間相互作用的規(guī)律,它們又將互相排斥。
答案:D
二. 庫(kù)侖定律
1. 內(nèi)容:在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比,跟它們之間的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上。
2. 公式: ,F(xiàn)叫庫(kù)侖力或靜電力,也叫電場(chǎng)力。它可以是引力,也可以是斥力,K叫靜電力常量,
例2. 半徑均為r的金屬球如圖所示放置,使兩球的邊緣相距為r,今使兩球帶上等量的異種電荷Q,設(shè)兩電荷Q間的庫(kù)侖力大小為F,比較F與 的大小關(guān)系。
解析:顯然,如果電荷能全部集中在球心處,則二者相等。但依題設(shè)條件,兩球心間距離3r不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于r,故不能把兩帶電球當(dāng)作點(diǎn)電荷處理。實(shí)際上,由于異種電荷的相互吸引,使電荷分布在兩球較靠近的球面處,這樣兩部分電荷的距離小于3r,故 ,同理,若兩球帶同種電荷Q,則
例3. 兩個(gè)相同的帶電導(dǎo)體小球所帶電荷量的比值為1∶3,相距為r時(shí)相互作用的庫(kù)侖力的大小為F,今使兩小球接觸后再分開(kāi)放到相距為2r處,則此時(shí)庫(kù)侖力的大小為:
A. C.
解析:設(shè)兩個(gè)小球相互接觸之前所帶電荷量分別為q和3q,
由庫(kù)侖定律得:F=3kq2/r2
由于兩個(gè)導(dǎo)體小球完全相同,故接觸后它們的帶電情況完全相同。
若它們?cè)瓉?lái)帶相同性質(zhì)的電荷,則接觸后它們的電荷量均為2q,于是有
F1=k(2q)2/(2r)2= F
若它們?cè)瓉?lái)帶相異性質(zhì)的電荷,則接觸后它們的電荷量均為q,于是有
F2=kq2/(2r)2=例4. 下列說(shuō)法正確的是:( )
A. 根據(jù)E=F/q,可知,電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與電場(chǎng)力成正比
B. 根據(jù)E=kQ/r2,可知電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與形成電場(chǎng)的點(diǎn)電荷的電荷量成正比
C. 根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理,可知合電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)一定大于分電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)
D. 電場(chǎng)線就是點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡
解析:這個(gè)問(wèn)題涉及到有關(guān)電場(chǎng)的基本概念。E=F/q作為電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,給出了電場(chǎng)強(qiáng)度的一種測(cè)量方式或。而對(duì)于電場(chǎng)中的某一確定的點(diǎn),放在該處的試探電荷的電荷量不同,電荷受到的電場(chǎng)力也不同,但電場(chǎng)力和電荷量的比值卻是不變的,即電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力及試探電荷的電荷量無(wú)關(guān),而由場(chǎng)源電荷及研究點(diǎn)在場(chǎng)中的位置決定。對(duì)于點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),確定點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與形成電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷的電量成正比。電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,合場(chǎng)強(qiáng)由平行四邊形法則確定,作為合場(chǎng)強(qiáng)的平行四邊形的對(duì)角線不一定比作為分場(chǎng)強(qiáng)的平行四邊形的鄰邊長(zhǎng)。只有當(dāng)電場(chǎng)線是直線,帶電粒子只在電場(chǎng)力的作用下,電荷的初速度為零或初速度方向與電場(chǎng)線重合時(shí),電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡才會(huì)與電場(chǎng)線重合。
答案:B
例5. 如圖所示,以O(shè)為圓心,r為半徑的圓與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)分別為a、b、c、d,空間有與x軸正方向相同的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,同時(shí)在O點(diǎn)固定一個(gè)電荷量為+Q的點(diǎn)電荷,如果把一個(gè)帶電量為-q的試探電荷放在c點(diǎn),則恰好平衡,那么勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為多少?a、d兩點(diǎn)的實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)為多少?
解析:圖示空間有勻強(qiáng)電場(chǎng)和點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都是兩個(gè)電場(chǎng)在該處場(chǎng)強(qiáng)的合場(chǎng)強(qiáng)。由帶電量為-q的
試探電荷在c點(diǎn)處于平衡可得:
解得勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為:
四. 電場(chǎng)線
1. 概念:為了形象地描繪電場(chǎng),人為地在電場(chǎng)中畫(huà)出的一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線,使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致,這些曲線叫電場(chǎng)線。
2. 性質(zhì):
①電場(chǎng)線起始于正電荷(或來(lái)自無(wú)窮遠(yuǎn))終止于負(fù)電荷(或伸向無(wú)窮遠(yuǎn))但不會(huì)在沒(méi)有電荷的地方中斷;
②電場(chǎng)線的疏密情況反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱,電場(chǎng)線密的地方,場(chǎng)強(qiáng)大;
③電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向;
④電場(chǎng)線空間中不相交;
⑤靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線不閉合(在變化的電磁場(chǎng)中可以閉合)
⑥電場(chǎng)線是人為引入的,實(shí)際上不是客觀存在的。
3. 幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布
例6. 關(guān)于電場(chǎng)線的下列說(shuō)法中正確的是:( )
A. 電場(chǎng)線并非真實(shí)存在,是人們假想出來(lái)的
B. 電場(chǎng)線既能反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱,也能反映電場(chǎng)的方向
C. 只要初速度為零,正電荷必將沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)
D. 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布是均勻、相互平行的直線
解析:電場(chǎng)線是為形象地了解電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向而引入的,并不真實(shí)存在;電場(chǎng)線的疏密反映場(chǎng)強(qiáng)的大小,電場(chǎng)線上各點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,注意:孤立的電場(chǎng)線不能反映場(chǎng)強(qiáng)大;電場(chǎng)線方向反映正電荷的受力方向和正電荷的移動(dòng)方向不一定相同;勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線必為等間距平行線。
答案:ABD
例7. 某電場(chǎng)中的幾條電場(chǎng)線以及帶負(fù)電的點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向如圖所示。
⑴試在圖中畫(huà)出電場(chǎng)線的方向
⑵比較電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EA、EB的大小
⑶在A、B兩點(diǎn)分別放上等量異種電荷,試比較它們受到的力FA、FB的大小。
解析:
⑴負(fù)電荷的受力方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反,電場(chǎng)線方向如圖所示
⑵電場(chǎng)線的疏密反映了場(chǎng)強(qiáng)的大小,故EA>EB
⑶因A、B兩點(diǎn)放的是等量電荷,由F=Eq得 FA>FB
例8. 如圖所示,三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3固定在一直線上,q2與q3的距離為q1與q2的距離的2倍,每個(gè)電荷所受靜電力的合力均為零,由此可以判定,三個(gè)電荷的電量之比q1:q2:q3為多少?
解析:要三個(gè)電荷合力均為零,q1、q3必為同種電荷,且q2與q1、q3電性相異,由庫(kù)侖定律,當(dāng)q2平衡時(shí)有 ,⑴
當(dāng)q3平衡時(shí)有 ,⑵
由⑴⑵兩式解得q1:q2:q3=-9:4:(-36)或9:(-4):36
結(jié)論:三個(gè)點(diǎn)電荷靜電平衡條件“三點(diǎn)共線,兩同夾異,兩大夾小,近小遠(yuǎn)大”
【模擬
1、把兩個(gè)完全相同的金屬球A和B接觸一下,再分開(kāi)一段距離,發(fā)現(xiàn)兩球之間互相排斥,則A、B兩球原來(lái)的帶電情況可能是:( )
A. 帶等量異種電荷 B. 帶等量同種電荷
C. 帶不等量異種電荷 D. 一個(gè)帶電,另一個(gè)不帶電
2、一帶電粒子從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),軌跡如圖中虛線所示,不計(jì)粒子所受的重力則:( )
A. 粒子帶正電
B. 粒子的加速度逐漸減小
C. A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)
D. 粒子的速度不斷減小
3、如圖所示,電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,則下列說(shuō)法正確的是:( )
A. 這個(gè)電場(chǎng)一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)
B. A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)有可能相等
C. A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)
D. A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)可能小于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)
4、如圖所示,在等量異種電荷連線的中垂線上取A、B、C、D四點(diǎn),B、D兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng),則關(guān)于各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系,下列說(shuō)法中正確的是:( )
A. EA>EB,EB=ED B. EA<EB,EA<EC
C. EA<EB <EC,EB=ED D. 可能EA=EC < EB,EB=ED
5、如圖所示,在a、b兩點(diǎn)固定著兩個(gè)帶等量異種性質(zhì)電的點(diǎn)電荷,c、d兩點(diǎn)將a、b兩點(diǎn)的連線三等分,則:( )
A. c、d兩點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小相等
B. c、d兩點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小不相等
C. 從c點(diǎn)到d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)先變大后變小
D. 從c點(diǎn)到d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大
6、在光滑絕緣的水平面上,有一個(gè)絕緣的彈簧,彈簧的兩端分別與金屬小球A、B相連,如圖所示,若A、B帶上等量同種電荷,彈簧的伸長(zhǎng)量為x1,若讓A、B的帶電量都增為原來(lái)的兩倍,彈簧的伸長(zhǎng)量為x2,則:( )
A. x2>4x1 B. x2=4x1 C. x2<4x1 D. x2=x1
7、在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷,一個(gè)帶正電荷Q1,另一個(gè)帶負(fù)電荷Q2,且Q1 =2Q2,用E1、E2分別表示這兩個(gè)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小,則在x軸上,E1=E2點(diǎn)共有 處,這幾處的合場(chǎng)強(qiáng)分別為 。
8、如圖所示中質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣線懸掛于O點(diǎn),并處在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)為E,球靜止時(shí)絲線與豎直方向夾角為
⑴小球帶何種電荷,電量是多少?
⑵若燒斷絲線,則小球?qū)⒆魇裁催\(yùn)動(dòng)?(設(shè)電場(chǎng)范圍足夠大)
9、兩個(gè)被束縛住的帶電小球,電荷量分別為+Q和+9Q,相距0.4m,如果引進(jìn)第三個(gè)帶電小球,使它處于平衡狀態(tài),這個(gè)小球應(yīng)當(dāng)放在什么位置?若保持第三個(gè)小球的位置不變,解除另外兩個(gè)小球的束縛,使三個(gè)小球都能處于平衡狀態(tài),則對(duì)三個(gè)小球的電荷量有什么要求?
【試題答案
1. BCD
2. BCD
3. BD
4. BC
5. AD
6. C
7. 2、0、2E2
8. ⑴由平衡條件得:Eq=mgtanθ q= 是正電荷
⑵燒斷絲線后,小球沿原懸線方向(與豎直方向成θ)斜向下作勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
9、在+Q和+9Q的連線上,與+Q的距離為0.1m,與+9Q的距離為0.3m,q=-
本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/56721.html
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