物理總第七章 靜電場 基礎(chǔ)課1 電場的力的性質(zhì)

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1、高考導航高考導航考點內(nèi)容考點內(nèi)容要求要求高考高考(全國卷全國卷)三年命題情況對照分析三年命題情況對照分析201520162017物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒卷卷T15：電場：電場線和等勢面線和等勢面卷卷T14：電場：電場中的勻變速直中的勻變速直線運動線運動T24：與電場力：與電場力有關(guān)的綜合問有關(guān)的綜合問題題卷卷T14：電容器、：電容器、勻強電場的特點勻強電場的特點T20：電場力作用下：電場力作用下的曲線運動的曲線運動卷卷T15：帶電粒子：帶電粒子在電場中運動軌跡在電場中運動軌跡的分析的分析卷卷T15：等勢面的：等勢面的理解及電場力做功理解及電場力做功的計算的計算卷卷T20：r

2、圖象、圖象、電場強度及電場力電場強度及電場力做功做功T25：帶電粒子在電：帶電粒子在電場中的運動、牛頓場中的運動、牛頓第二定律第二定律卷卷T25：帶電粒子：帶電粒子在電場中的運動、在電場中的運動、動能定理動能定理卷卷T21：電場線與：電場線與等勢面的關(guān)系、電等勢面的關(guān)系、電場強度與電勢差的場強度與電勢差的關(guān)系關(guān)系靜電現(xiàn)象的解釋靜電現(xiàn)象的解釋點電荷點電荷庫侖定律庫侖定律靜電場靜電場電場強度、點電荷的場強電場強度、點電荷的場強電場線電場線電勢能、電勢電勢能、電勢電勢差電勢差勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系系帶電粒子在勻強電場中的運動帶電粒子在勻強電場中的運動示波管示波

3、管常見電容器常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系系基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課1電場的力的性質(zhì)電場的力的性質(zhì)點電荷、電荷守恒定律點電荷、電荷守恒定律1.點電荷點電荷有一定的電荷量，忽略形狀和有一定的電荷量，忽略形狀和的一種理想化模型。的一種理想化模型。2.電荷守恒定律電荷守恒定律(1)內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體到另一個物體，或者從物體的一部分到另一個物體，或者從物體的一部分到另一部分；在到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持。(2)起電方式：起電方式： 、 、感應(yīng)起電。、感

4、應(yīng)起電。(3)帶電實質(zhì)：物體帶電的實質(zhì)是帶電實質(zhì)：物體帶電的實質(zhì)是。知 識 排知 識 排查查庫侖定律庫侖定律1.內(nèi)容內(nèi)容：中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的它們的 成正比，與它們的距離的成正比，與它們的距離的成反比。作用力的方向在它們的連線上。成反比。作用力的方向在它們的連線上。2.表達式表達式：F ，式中，式中kNm2/C2，叫，叫靜電力常量。靜電力常量。3.適用條件適用條件：(1)中；中；(2)。電場強度、點電荷的場強電場強度、點電荷的場強1.定義定義：放入電場中某點的電荷受到的電場力：放入電場中某點的電荷受到的電場力F與它的電荷量與它的電荷量q

5、的的。2.定義式定義式：E。單位：。單位：N/C或或V/m3.點電荷的電場強度點電荷的電場強度：真空中點電荷形成的電場中某點的電場強度：真空中點電荷形成的電場中某點的電場強度：E。4.方向方向：規(guī)定：規(guī)定 在電場中某點所受在電場中某點所受的方向為該點的的方向為該點的電場強度方向。電場強度方向。5.電場強度的疊加電場強度的疊加：電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生：電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的的電場強度的和，遵從和，遵從定則。定則。電場線電場線1.定義定義：為了形象地描述電場中各點電場強度的：為了形象地描述電場中各點電場強度的及及 ，在電場中畫出一些曲線，

6、曲線上每一，在電場中畫出一些曲線，曲線上每一點的點的 都跟該點的電場強度方向一致，曲線的都跟該點的電場強度方向一致，曲線的 表示電場的強弱。表示電場的強弱。正電正電荷荷相交相交場強場強場強方場強方向向降低降低垂直垂直答案答案(1)(2)(3)(4)(5)小 題 速小 題 速練練1.思考判斷思考判斷2.(2017湖南長沙模擬湖南長沙模擬)下列說法正確的是下列說法正確的是()解析解析靜電力常量靜電力常量k的數(shù)值并不是為庫侖測得的，選項的數(shù)值并不是為庫侖測得的，選項A錯誤；元電荷錯誤；元電荷e的的數(shù)值是由密立根用油滴實驗測得的，選項數(shù)值是由密立根用油滴實驗測得的，選項B錯誤；感應(yīng)起電的實質(zhì)是電荷錯誤

7、；感應(yīng)起電的實質(zhì)是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，摩擦起電的實質(zhì)是電荷從一個物體轉(zhuǎn)移從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，摩擦起電的實質(zhì)是電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，選項到另一個物體，選項C錯誤；電子的電荷量與電子的質(zhì)量之比叫做電子的錯誤；電子的電荷量與電子的質(zhì)量之比叫做電子的比荷，選項比荷，選項D正確。正確。答案答案D3.在電場中的某點放入電荷量為在電場中的某點放入電荷量為q的試探電荷時，測得該點的電場強度的試探電荷時，測得該點的電場強度為為E；若在該點放入電荷量為；若在該點放入電荷量為2q的試探電荷，此時測得該點的場強的試探電荷，此時測得該點的場強()A.大小為大小為2E，方向和原來的相反，

8、方向和原來的相反B.大小為大小為E，方向和原來的相反，方向和原來的相反C.大小為大小為2E，方向和原來的相同，方向和原來的相同D.大小為大小為E，方向和原來的相同，方向和原來的相同答案答案D4.如圖如圖1所示，實線為等量異種點電荷周圍的電場線，虛線為所示，實線為等量異種點電荷周圍的電場線，虛線為以一點電荷為中心的圓，以一點電荷為中心的圓，M點是兩點電荷連線的中點，若將點是兩點電荷連線的中點，若將一正試探點電荷從虛線上一正試探點電荷從虛線上N點移動到點移動到M點，則電荷所受電場點，則電荷所受電場力力()A.大小不變大小不變B.方向不變方向不變C.逐漸減小逐漸減小 D.逐漸增大逐漸增大圖圖1解析解

9、析由電場線的分布情況可知，由電場線的分布情況可知，N點電場線比點電場線比M點電場線疏，點電場線疏，則則N點電場強度比點電場強度比M點電場強度小，由電場力公式點電場強度小，由電場力公式FqE可知可知正點電荷從虛線上正點電荷從虛線上N點移動到點移動到M點的過程中，電場力逐漸增大，點的過程中，電場力逐漸增大，電場力方向與所在點的電場線的切線方向一致，所以一直在電場力方向與所在點的電場線的切線方向一致，所以一直在變化，故選項變化，故選項D正確。正確。答案答案D庫侖定律的理解及應(yīng)用庫侖定律的理解及應(yīng)用庫侖力作用下平衡問題的分析方法與純力學平衡問題的分析庫侖力作用下平衡問題的分析方法與純力學平衡問題的分析

10、方法是相同的，只是在原來受力的基礎(chǔ)上多了電場力。具體方法是相同的，只是在原來受力的基礎(chǔ)上多了電場力。具體步驟如下：步驟如下：1.解決庫侖力作用下平衡問題的方法步驟解決庫侖力作用下平衡問題的方法步驟2.一個結(jié)論一個結(jié)論完全相同的兩帶電金屬球接觸后再分離帶有完全相同的電荷完全相同的兩帶電金屬球接觸后再分離帶有完全相同的電荷量。量。答案答案D2.(2017揚州一模揚州一模)如圖如圖2所示，一質(zhì)量為所示，一質(zhì)量為m的帶電小球的帶電小球A用長度用長度為為l的絕緣絲質(zhì)細線懸掛于天花板上的的絕緣絲質(zhì)細線懸掛于天花板上的O點，在點，在O點的正下方點的正下方l處的絕緣支架上固定一個與處的絕緣支架上固定一個與A帶

11、同種電荷的小球帶同種電荷的小球B，兩個帶電，兩個帶電小球都可視為點電荷。已知小球小球都可視為點電荷。已知小球A靜止時絲線靜止時絲線OA與豎直方向與豎直方向的夾角為的夾角為60，設(shè)絲線中拉力為，設(shè)絲線中拉力為T，小球所受庫侖力為，小球所受庫侖力為F，下，下列關(guān)系式正確的是列關(guān)系式正確的是()解析解析對小球?qū)π∏駻受力分析，受重力、庫侖力和細線拉力，處于平衡狀態(tài)。受力分析，受重力、庫侖力和細線拉力，處于平衡狀態(tài)。通過幾何關(guān)系得出這三個力互成通過幾何關(guān)系得出這三個力互成120角，有角，有TmgF，選項，選項D正確。正確。答案答案D圖圖23.如圖如圖3所示，在一條直線上有兩個相距所示，在一條直線上有兩

12、個相距0.4 m的點電荷的點電荷A、B，A帶電帶電Q，B帶電帶電9Q?，F(xiàn)引入第三個點電荷?，F(xiàn)引入第三個點電荷C，恰好使三，恰好使三個點電荷均在電場力的作用下處于平衡狀態(tài)，則個點電荷均在電場力的作用下處于平衡狀態(tài)，則C的帶電性的帶電性質(zhì)及位置應(yīng)為質(zhì)及位置應(yīng)為()A.正，正，B的右邊的右邊0.4 m處處 B.正，正，B的左邊的左邊0.2 m處處C.負，負，A的左邊的左邊0.2 m處處 D.負，負，A的右邊的右邊0.2 m處處圖圖3答案答案C3個孤立共線點電荷的平衡規(guī)律個孤立共線點電荷的平衡規(guī)律“三點共線三點共線”三個點電荷分布在同一條直線上；三個點電荷分布在同一條直線上；“兩兩同夾異同夾異”正、負

13、電荷相互間隔；正、負電荷相互間隔；“兩大夾小兩大夾小”中中間電荷的電荷量最?。婚g電荷的電荷量最??；“近小遠大近小遠大”中間電荷靠近電中間電荷靠近電荷量較小的電荷。荷量較小的電荷。對電場強度的理解與計算對電場強度的理解與計算1.電場強度的性質(zhì)電場強度的性質(zhì)矢量性矢量性規(guī)定正電荷受力方向為該點場強的方規(guī)定正電荷受力方向為該點場強的方向向唯一性唯一性電場中某一點的電場強度電場中某一點的電場強度E是唯一的，是唯一的，它的大小和方向與放入該點的電荷它的大小和方向與放入該點的電荷q無關(guān)，它決定于形成電場的電荷無關(guān)，它決定于形成電場的電荷(場場源電荷源電荷)及空間位置及空間位置2.電場強度的三個計算公式電場

14、強度的三個計算公式1.電場中有一點電場中有一點P，下列說法正確的是，下列說法正確的是()A.若放在若放在P點的電荷的電荷量減半，則點的電荷的電荷量減半，則P點的場強減半點的場強減半B.若若P點沒有試探電荷，則點沒有試探電荷，則P點場強為零點場強為零C.P點場強越大，則同一電荷在點場強越大，則同一電荷在P點所受靜電力越大點所受靜電力越大D.P點的場強方向為試探電荷在該點的受力方向點的場強方向為試探電荷在該點的受力方向答案答案C2.(多選多選)真空中兩點電荷真空中兩點電荷q1、q2分別位于直角三角形的頂點分別位于直角三角形的頂點C和頂點和頂點B上，上，D為斜邊為斜邊AB的中點，的中點，ABC30，

15、如圖，如圖4所示。已知所示。已知A點電場強度的方向垂直點電場強度的方向垂直AB向下，則下列說向下，則下列說法正確的是法正確的是()A.q1帶正電，帶正電，q2帶負電帶負電B.D點電勢高于點電勢高于A點電勢點電勢C.q1電荷量的絕對值等于電荷量的絕對值等于q2電荷量的絕對值的一半電荷量的絕對值的一半D.q1電荷量的絕對值等于電荷量的絕對值等于q2電荷量的絕對值的二倍電荷量的絕對值的二倍圖圖4答案答案AC3.(多選多選)如圖如圖5所示，在所示，在x軸上關(guān)于軸上關(guān)于O點對稱的點對稱的A、B兩點有等兩點有等量正點電荷量正點電荷(帶電荷量均為帶電荷量均為Q)，在，在y軸上軸上C點有負點電荷點有負點電荷(

16、帶帶電荷量為電荷量為Q)，且，且COODr，ADO60。下列判斷。下列判斷正確的是正確的是()A.O點電場強度小于點電場強度小于D點的電場強度點的電場強度B.若兩個正點電荷的電荷量同時等量地緩慢增大，則若兩個正點電荷的電荷量同時等量地緩慢增大，則O點電場點電場強度也增大強度也增大C.若兩個正點電荷的電荷量同時等量地緩慢增大，則若兩個正點電荷的電荷量同時等量地緩慢增大，則D點電場點電場強度也增大強度也增大D.若負點電荷的電荷量緩慢減小，則若負點電荷的電荷量緩慢減小，則D點電場強度將增大點電場強度將增大圖圖5答案答案CD1.電場線的用途電場線的用途(1)判斷電場力的方向判斷電場力的方向正電荷的受力

17、方向和電場線在該點切線方向相同，正電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相同，負電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相反。負電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相反。(2)判斷電場強度的大小判斷電場強度的大小(定性定性)電場線密處電場強度大，電場線疏處電電場線密處電場強度大，電場線疏處電場強度小，進而可判斷電荷受力大小和加速度的大小。場強度小，進而可判斷電荷受力大小和加速度的大小。(3)判斷電勢的高低與電勢降低的快慢判斷電勢的高低與電勢降低的快慢沿電場線的方向電勢逐漸降低，沿電場線的方向電勢逐漸降低，電場強度的方向是電勢降低最快的方向。電場強度的方向是電勢降低最快的方向。(4)判斷等勢面的疏密判

18、斷等勢面的疏密電場越強的地方，等差等勢面越密集；電場越弱電場越強的地方，等差等勢面越密集；電場越弱的地方，等差等勢面越稀疏。的地方，等差等勢面越稀疏。電場線的理解和應(yīng)用電場線的理解和應(yīng)用2.兩種等量點電荷的電場兩種等量點電荷的電場比較比較等量異種點電荷等量異種點電荷等量同種點電荷等量同種點電荷電場線分布圖電場線分布圖連線中點連線中點O點的電場強度點的電場強度最小，指向負電荷一最小，指向負電荷一方方為零為零連線上的電場強度大小連線上的電場強度大小沿連線先變小，再變沿連線先變小，再變大大沿連線先變小，再變大沿連線先變小，再變大沿中垂線由沿中垂線由O點向外電場強度點向外電場強度大小大小O點最大，向外

19、逐漸減點最大，向外逐漸減小小O點最小，向外先變大后點最小，向外先變大后變小變小關(guān)于關(guān)于O點對稱的點對稱的A與與A、B與與B的電場強度的電場強度等大同向等大同向等大反向等大反向1.如圖如圖6所示，實線是一簇未標明方向的由點電荷所示，實線是一簇未標明方向的由點電荷Q產(chǎn)生的電產(chǎn)生的電場線，若帶電粒子場線，若帶電粒子q(|Q|q|)由由a運動到運動到b，電場力做正功。，電場力做正功。已知在已知在a、b兩點粒子所受電場力分別為兩點粒子所受電場力分別為Fa、Fb，則下列判斷，則下列判斷正確的是正確的是()A.若若Q為正電荷，則為正電荷，則q帶正電，帶正電，F(xiàn)aFbB.若若Q為正電荷，則為正電荷，則q帶正電

20、，帶正電，F(xiàn)aFbD.若若Q為負電荷，則為負電荷，則q帶正電，帶正電，F(xiàn)aEOD.把另一自由電荷從把另一自由電荷從M點靜止釋放，將沿點靜止釋放，將沿MON做往復運動做往復運動圖圖7解析解析O、M、N三點的電場強度方向相同，但大小不同，三點的電場強度方向相同，但大小不同，O點場強最大，點場強最大，EMENEO，同一電荷在三點所受的電場力大，同一電荷在三點所受的電場力大小不同，方向相同，故選項小不同，方向相同，故選項A、C錯誤，錯誤，B正確；把另一電荷正確；把另一電荷從從M點靜止釋放，由于受到水平的電場力作用不會沿點靜止釋放，由于受到水平的電場力作用不會沿MON做做往復運動，故選項往復運動，故選項

21、D錯誤。錯誤。答案答案B3.某靜電場中的電場線方向不確定，分布如圖某靜電場中的電場線方向不確定，分布如圖8所示，帶電粒所示，帶電粒子在電場中僅受靜電力作用，其運動軌跡如圖中虛線所示，子在電場中僅受靜電力作用，其運動軌跡如圖中虛線所示，由由M運動到運動到N，以下說法正確的是，以下說法正確的是()A.粒子必定帶正電荷粒子必定帶正電荷B.該靜電場一定是孤立正電荷產(chǎn)生的該靜電場一定是孤立正電荷產(chǎn)生的C.粒子在粒子在M點的加速度小于它在點的加速度小于它在N點的加速度點的加速度D.粒子在粒子在M點的速度大于它在點的速度大于它在N點的速度點的速度圖圖8解析解析帶電粒子所受靜電力沿電場線的切線方向或其反方向，

22、帶電粒子所受靜電力沿電場線的切線方向或其反方向，且指向曲線彎曲的內(nèi)側(cè)，靜電力方向大致向上，因不知電場且指向曲線彎曲的內(nèi)側(cè)，靜電力方向大致向上，因不知電場線的方向，粒子的電性無法確定，所以選項線的方向，粒子的電性無法確定，所以選項A錯誤；電場線是錯誤；電場線是彎曲的，則一定不是孤立點電荷的電場，所以選項彎曲的，則一定不是孤立點電荷的電場，所以選項B錯誤；錯誤；N點處電場線密，則場強大，粒子受到的靜電力大，產(chǎn)生的加點處電場線密，則場強大，粒子受到的靜電力大，產(chǎn)生的加速度也大，所以選項速度也大，所以選項C正確；因靜電力大致向上，粒子由正確；因靜電力大致向上，粒子由M運運動到動到N時，靜電力做正功，粒

23、子動能增加，速度增加，所以選時，靜電力做正功，粒子動能增加，速度增加，所以選項項D錯誤。錯誤。答案答案C巧解電場強度的四種思維方法巧解電場強度的四種思維方法科學思科學思維能力的培養(yǎng)維能力的培養(yǎng)方法一、補償法方法一、補償法 將有缺口的帶電圓環(huán)補全為圓環(huán)，或?qū)肭蛎嫜a全為球面。將有缺口的帶電圓環(huán)補全為圓環(huán)，或?qū)肭蛎嫜a全為球面?！纠纠?】(2017石家莊質(zhì)檢石家莊質(zhì)檢)均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場。如圖的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場。如圖9所示，所示，在半球面在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為上均勻分布正電荷，總電荷

24、量為q，球面半徑為，球面半徑為R，CD為通過半球面頂點與球心為通過半球面頂點與球心O的軸線，在軸線上有的軸線，在軸線上有M、N兩點，兩點，OMON2R。已知。已知M點的場強大小為點的場強大小為E，則，則N點點的場強大小為的場強大小為()圖圖9答案答案A方法二、微元法方法二、微元法可將帶電圓環(huán)、帶電平面等分成許多微元電荷，每個微元電可將帶電圓環(huán)、帶電平面等分成許多微元電荷，每個微元電荷可看成點電荷，再利用公式和場強疊加原理求出合場強。荷可看成點電荷，再利用公式和場強疊加原理求出合場強?！纠纠?】如圖】如圖10所示，均勻帶電圓環(huán)所帶電荷量為所示，均勻帶電圓環(huán)所帶電荷量為Q，半徑，半徑為為R，圓心

25、為，圓心為O，P為垂直于圓環(huán)平面中心軸上的一點，為垂直于圓環(huán)平面中心軸上的一點，OPL，試求，試求P點的場強。點的場強。圖圖10方法三、對稱法方法三、對稱法利用空間上對稱分布的電荷形成的電場具有對稱性的特點，利用空間上對稱分布的電荷形成的電場具有對稱性的特點，可以使復雜電場的疊加計算大為簡化?？梢允箯碗s電場的疊加計算大為簡化。【例【例3】(2017南京三模南京三模)如圖如圖11所示，在點電荷所示，在點電荷q的電場的電場中，放著一塊帶有一定電荷量、電荷均勻分布的絕緣矩形薄中，放著一塊帶有一定電荷量、電荷均勻分布的絕緣矩形薄板，板，MN為其對稱軸，為其對稱軸，O點為幾何中心。點電荷點為幾何中心。點

26、電荷q與與a、O、b之間的距離分別為之間的距離分別為d、2d、3d。已知圖中。已知圖中a點的電場強度為點的電場強度為零，則帶電薄板在圖中零，則帶電薄板在圖中b點產(chǎn)生的電場強度的大小和方向分點產(chǎn)生的電場強度的大小和方向分別為別為()圖圖11答案答案A方法四、等效法方法四、等效法在保證效果相同的條件下，將復雜的電場情景變換為簡單的在保證效果相同的條件下，將復雜的電場情景變換為簡單的或熟悉的電場情景。或熟悉的電場情景?！纠纠?】(2017濟南期中濟南期中)MN為足夠大的不帶電的金屬板，為足夠大的不帶電的金屬板，在其右側(cè)距離為在其右側(cè)距離為d的位置放一個電荷量為的位置放一個電荷量為q的點電荷的點電荷

27、O，金，金屬板右側(cè)空間的電場分布如圖屬板右側(cè)空間的電場分布如圖12甲所示，甲所示，P是金屬板表面上是金屬板表面上與點電荷與點電荷O距離為距離為r的一點。幾位同學想求出的一點。幾位同學想求出P點的電場強度點的電場強度大小，但發(fā)現(xiàn)問題很難，經(jīng)過研究，他們發(fā)現(xiàn)圖甲所示的電大小，但發(fā)現(xiàn)問題很難，經(jīng)過研究，他們發(fā)現(xiàn)圖甲所示的電場分布與圖乙中虛線右側(cè)的電場分布是一樣的。圖乙中是兩場分布與圖乙中虛線右側(cè)的電場分布是一樣的。圖乙中是兩等量異號點電荷的電場線分布，其電荷量的大小均為等量異號點電荷的電場線分布，其電荷量的大小均為q，它，它們之間的距離為們之間的距離為2d，虛線是兩點電荷連線的中垂線。由此他，虛線是兩點電荷連線的中垂線。由此他們分別對甲圖們分別對甲圖P點的電場強度方向和大小做出以下判斷，其點的電場強度方向和大小做出以下判斷，其中正確的是中正確的是()圖圖12答案答案C答案答案B