电荷守恒定律精品教育.ppt

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1、11 1 电荷守恒定律电荷守恒定律 库仑定律库仑定律2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3内容内容要要求求说明说明电势能、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匀强电场中电势差与电场强度的关系的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，电荷量和电容电容器的电压，电荷量和电容4 本章是历届高考关注和考查的重本章是历届高考关注和考查的重点和热点，涉及电场的性质和电场对

2、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、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电综合命题的核心内容. 试题一般会以选择题和计算题各一试题一般会以选择题和计算题各一道组合形式出现道组合形式出现.5 选择题单独命题考查基本概选择题单独命题考查基本概念、基本规律的综合运用。念、基本规律的综合运用。 计算题将电场与力学综合起计算题将电场与力学综合起来考查。来考查。6 对本章的复习备考主要从两个方面入手：对本章的复习备考主要从两个方面入手： 一是电场的性质一是电场的性质.即从电场的力和能两即从电场的

3、力和能两个个 角度去把握电场强度描述电场的力角度去把握电场强度描述电场的力的性质，电势描述电场的能的性质的性质，电势描述电场的能的性质 二是电场对物质的作用二是电场对物质的作用.电场对放入其电场对放入其中的电荷有力的作用，由此产生大量的有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，产生静电感应现象其中的导体的作用，产生静电感应现象.7 思维方法：思维方法： 主要从产生加速度和做功两个主要从产生加速度和做功两个方面来展开思路方面来展开思路. 一是力和运动的关系：根据带电一是力和运动的关系：根据带电粒子所受的力，运用

4、牛顿第二定律粒子所受的力，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力学规律和运动状态都可能在电场问题中得到体现。问题中得到体现。 二是功能关系。二是功能关系。8 一、电荷及其相互作用 二、物体的起电方式及其实质 三、电荷守恒定律 四、库仑定律9 1 1元电荷、点电荷、检验电荷元电荷、点电荷、检验电荷. . 元电荷不是一个电荷所有带电体的元电荷不是一个电荷所有带电体的电荷都是电荷量电荷都是电荷量e的整数倍，电荷量的整数倍，电荷量e称为称为元电荷元电荷 点电荷是一种理想的物理模型如果点电荷是一种理想的物理模型如果带电体间的距离比它们

5、自身的大小大得多，带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以影响可以忽略不计，这样的带电体就可以看做点电荷看做点电荷10 检验电荷也叫试探电荷试检验电荷也叫试探电荷试探电荷的电荷量是应当充分小，探电荷的电荷量是应当充分小，放入之后，不致影响原来要研究放入之后，不致影响原来要研究的电场体积也要充分小，便于的电场体积也要充分小，便于用来研究电场中各点的情况这用来研究电场中各点的情况这样的电荷称为试探电荷样的电荷称为试探电荷11 2.2.物体带电的本质是什么？物体带电的本质是什么？ （1）摩擦起电

6、：）摩擦起电：两个不同种的物体相互两个不同种的物体相互摩擦，其中一个物体失去电子而带正电，摩擦，其中一个物体失去电子而带正电，另一个物体获得电子而带等量的负电另一个物体获得电子而带等量的负电. （2）接触起电：）接触起电：用一个不带电的物体去用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体，带电物体的净电接触另一个带电的物体，带电物体的净电荷的一部分就会转移到原来不带电的物体荷的一部分就会转移到原来不带电的物体上，使原来不带电的物体带电上，使原来不带电的物体带电.接触起电的接触起电的本质仍然是电子的转移本质仍然是电子的转移.12 （ 3）感应起电：）感应起电：把金属导体放在外电场把金属导体放在外电场中

7、，导体内的自由电子由于受静电力作用中，导体内的自由电子由于受静电力作用而发生移动，使导体两端分别出现等量异而发生移动，使导体两端分别出现等量异种电荷种电荷. 3.3.电荷守恒定律在哪些规律中体现出来电荷守恒定律在哪些规律中体现出来? ? （1）起电和中和：）起电和中和：不论是起电现象还是不论是起电现象还是电荷中和现象，其过程是电荷的转移，电电荷中和现象，其过程是电荷的转移，电荷本身并没有被创造或者消灭荷本身并没有被创造或者消灭.13 （2）带电粒子的产生和湮灭：由带电粒子的产生和湮灭：由一个高能光子可以产生一个正电子一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可以和一个负电子，一对

8、正负电子可以同时湮灭，转化为光子同时湮灭，转化为光子.在这些情在这些情况下，带电粒子总是成对产生或湮况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，两个粒子带电量是相等且正负灭，两个粒子带电量是相等且正负相反，而光子又不带电，所以电荷相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变的代数和仍然不变.14 （3）电路中节点电流关系：任何一电路中节点电流关系：任何一个闭合电路中某一节点，流入该节个闭合电路中某一节点，流入该节点的电流之和，总等于流出该节点点的电流之和，总等于流出该节点的电流之和的电流之和. （4）在核反应方程中电荷数守恒：在核反应方程中电荷数守恒：无论是衰变还是人工转变，聚变还无论是衰变还是人工转

9、变，聚变还是裂变，所有核反应过程前后的电是裂变，所有核反应过程前后的电荷数总是守恒的荷数总是守恒的.15 4.4.根据库仑定律公式根据库仑定律公式 ，若两个电荷之间的距离若两个电荷之间的距离r r00时，两个电荷时，两个电荷间的库仑力间的库仑力F F，这种说法对吗？库仑，这种说法对吗？库仑力有何特点？力有何特点？ （1）库仑定律适用于真空中点电荷的相库仑定律适用于真空中点电荷的相互作用，点电荷在空气中的相互作用也可互作用，点电荷在空气中的相互作用也可以近似应用以近似应用.当两个带电体的距离很小时，当两个带电体的距离很小时，两个带电体已不能再看做点电荷，两个带电体已不能再看做点电荷，r0时，公式

10、失效时，公式失效.122QQFkr16 （2）对于两个点电荷，对于两个点电荷，r为两个点电为两个点电荷之间的距离；荷之间的距离； 对于两个均匀带电绝缘球体，可视为对于两个均匀带电绝缘球体，可视为电荷集中于球心的点电荷，电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间为两球心之间的距离；的距离； 对于两个带电金属球，当距离较近时，对于两个带电金属球，当距离较近时，应考虑金属表面电荷的重新分布应考虑金属表面电荷的重新分布.这时带电这时带电体上的电荷由于静电力的作用体上的电荷由于静电力的作用(或排斥或或排斥或吸引吸引)，不能看成集中在球心。，不能看成集中在球心。17 （3）库仑力也称为静电力，它具有力的库仑力

11、也称为静电力，它具有力的共性共性.两个点电荷之间相互作用的库仑力遵两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律；它是矢量，合成与分解守牛顿第三定律；它是矢量，合成与分解时遵从平行四边形定则；它可以与其他力时遵从平行四边形定则；它可以与其他力平衡，也可以使物体发生形变，产生加速平衡，也可以使物体发生形变，产生加速度度. （4）用库仑定律求力的大小时，用库仑定律求力的大小时，Q1、Q2应取绝对值，力的方向则由同斥异吸进行应取绝对值，力的方向则由同斥异吸进行判断判断.18 1电荷守恒定律与库仑定律的综合运用电荷守恒定律与库仑定律的综合运用 两个分别带有电荷量两个分别带有电荷量Q和和+3Q的的相同金

12、属小球（均可视为点电荷），固定相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为在相距为r的两处，它们间库仑力的大小的两处，它们间库仑力的大小为为F.两小球相互接触后将其固定距离变两小球相互接触后将其固定距离变为为 ，则两球间库仑力的大小为（，则两球间库仑力的大小为（ ） A B C D12F2r1 12F34F43FC19 两个完全相同的导体小球，所带电量多两个完全相同的导体小球，所带电量多少不同，相距一定的距离时，两个导体少不同，相距一定的距离时，两个导体球之间有相互作用的库仑力球之间有相互作用的库仑力.如果将两个如果将两个导体球相互接触一下后，再放到原来的导体球相互接触一下后，再放到原来的位置

13、，则两球的作用力的变化情况是位置，则两球的作用力的变化情况是( ) A.如果相互接触前两球的库仑力是引力，如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力仍是引力则相互接触后的库仑力仍是引力 B.如果相互接触前两球的库仑力是引力，如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力是斥力则相互接触后的库仑力是斥力BC20 C.如果相互接触前两球的库仑力是斥如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力仍是斥力力，则相互接触后的库仑力仍是斥力 D.如果相互接触前两球的库仑力是斥如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力是引力力，则相互接触后的库仑力是引力21 2.库仑

14、定律的应用库仑定律的应用 一半径为一半径为R的绝缘球壳上均匀地带的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为有电荷量为+Q的电荷，另一电荷量为的电荷，另一电荷量为+q的点电荷放在球心的点电荷放在球心O上，由于对称上，由于对称性，点电荷所受力的合力为零，现在球性，点电荷所受力的合力为零，现在球壳上挖去半径为壳上挖去半径为r(rR)的一个小圆孔，的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受则此时置于球心的点电荷所受 力的大小为力的大小为 (静电力恒量静电力恒量k) 方向方向 .244kqQrR由球心指向小孔中心由球心指向小孔中心22 如图所示，半径为如图所示，半径为r的硬橡胶圆环单位的硬橡胶圆环单位长度带正电荷长度

15、带正电荷q，圆心，圆心O处放置一电荷量处放置一电荷量为为-Q的点电荷的点电荷.现截去顶部极小一段现截去顶部极小一段AB，AB长度为长度为L，静电力恒量，静电力恒量 为为k，则剩余部分对，则剩余部分对-Q的的 静电力的大小为静电力的大小为 . 2qLQFkr23 3带电体的平衡带电体的平衡 竖直绝缘墙壁上的竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的小处有一固定的小球球A，在，在Q的正上方的的正上方的P点用绝缘丝线悬挂点用绝缘丝线悬挂另一小球另一小球B，A、B两小球因带电而相互排两小球因带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成斥，致使悬线与竖直方向成角，如图所角，如图所示示.由于漏电，使由于漏电，使A、B两小球的

16、电荷量逐两小球的电荷量逐渐减少，悬线与竖直方向的夹角渐减少，悬线与竖直方向的夹角逐渐变逐渐变小，则在电荷漏完之前悬线对悬点小，则在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉的拉力的大小将力的大小将( ) A.保持不变保持不变 B.先变小后变大先变小后变大 C.逐渐变小逐渐变小 D.逐渐变大逐渐变大A24 如图，悬挂在如图，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘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细线下端有一个带电量不变的小球A.在在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球的小球B.当当B到达悬点到达悬点O的的正下方并与正下方并与A在同一水平线上，在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为线偏离竖直方向的角度为，若两次实验，若两次实验中中B的电量分别为的电量分别为q1和和q2,分别为分别为30和和45.则则q2/q1为（为（ ） A2 B3 C DC2 33 325 4带电体的加速带电体的加速 如图所示，如图所示，A、B两点电荷相距两点电荷相距L=2m，质量大小为质量大小为 它们由静止开始运它们由静止开始运动动(不计重力不