2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第七章靜電場第一節(jié)電場力的性質(zhì)學(xué)案新人教版

PAGE9-第一節(jié)電場力的性質(zhì)eq\a\vs4\al(一、電荷電荷守恒定律)1.元電荷、點電荷（1）元電荷：e＝1.60×10－19C，全部帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍.（2）點電荷：代表帶電體的有肯定電荷量的點，忽視帶電體的大小、形態(tài)及電荷分布狀況的志向化模型.2.電荷守恒定律（1）內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會殲滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變.（2）三種起電方式：摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電.（3）帶電實質(zhì)：物體得失電子.（4）電荷的安排原則：兩個形態(tài)、大小相同且?guī)N電荷的導(dǎo)體，接觸后再分開，二者帶相同電荷，若兩導(dǎo)體原來帶異種電荷，則電荷先中和，余下的電荷再平分.eq\a\vs4\al(二、庫侖定律)1.內(nèi)容真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上.2.表達式F＝keq\f(q1q2,r2)，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫作靜電力常量.3.適用條件真空中的點電荷.（1）在空氣中，兩個點電荷的作用力近似等于真空中的狀況，可以干脆應(yīng)用公式.（2）當(dāng)兩個帶電體的間距遠大于其本身的大小時，可以把帶電體看成點電荷.4.庫侖力的方向由相互作用的兩個帶電體確定，即同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引.1.如圖所示，兩個不帶電的導(dǎo)體A和B，用一對絕緣柱支持使它們彼此接觸.把一帶正電荷的物體C置于A旁邊，貼在A、B下部的金屬箔都張開（）A.此時A帶正電，B帶負電B.此時A帶正電，B帶正電C.移去C，貼在A、B下部的金屬箔都閉合D.先把A和B分開，然后移去C，貼在A、B下部的金屬箔都閉合解析：由靜電感應(yīng)可知，A左端帶負電，B右端帶正電選項A、B錯誤；若移去C，A、B兩端電荷中和，則貼在A、B下部的金屬箔都閉合，選項C正確；先把A和B分開，然后移去C.則A、B帶的電荷不能中和，故貼在A、B下部的金屬箔仍張開，選項D錯誤.答案：C2.如圖所示，完全相同的兩個金屬小球A、B帶有等量電荷，相隔肯定的距離，兩球之間的相互吸引力大小為F.現(xiàn)用第三個完全相同的不帶電的金屬小球C先后與A、B兩個球接觸后移開，這時A、B兩個小球之間的相互作用力大小是（AB可看成點電荷）（）A.eq\f(1,8)FB.eq\f(1,4)FC.eq\f(3,8)FD.eq\f(3,4)F答案：Aeq\a\vs4\al(三、電場線電場強度)1.靜電場靜電場是客觀存在于電荷四周的一種物質(zhì)，其基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用.2.電場線的特點（1）電場線從正電荷動身，終止于負電荷或無限遠處，或來自于無限遠處，終止于負電荷.（2）電場線在電場中不相交.（3）在同一電場中，電場線越密的地方電場強度越大.（4）電場線上某點的切線方向表示該點的電場強度方向.（5）沿電場線方向電勢漸漸降低.（6）電場線和等勢面在相交處相互垂直.（7）電場線不是電荷在電場中的運動軌跡.（8）幾種典型電場的電場線分布.3.電場強度（1）定義式：E＝eq\f(F,q)，是矢量，單位：N/C或V/m.（2）點電荷的電場強度：E＝eq\f(kQ,r2)，其中Q為場源電荷的電荷量.（3）方向：規(guī)定正電荷在電場中某點受力的方向為該點的電場強度方向.3.如圖所示，電荷量為q1和q2的兩個點電荷分別位于P點和Q點.已知在P、Q連線上某點R處的電場強度為零，且PR＝2RQ.則（）A.q1＝2q2 B.q1＝4q2C.q1＝－2q2 D.q1＝－4q2答案：B4.如圖所示為電場中的一條電場線，在該電場線上有a、b兩點，用Ea、Eb分別表示這兩處電場強度的大小，則（）A.a、b兩點的電場強度方向相反B.因為電場線由a指向b，所以Ea＞EbC.因為電場線是直線，所以Ea＝EbD.因為不知道a、b旁邊的電場線分布狀況，所以不能確定Ea、Eb的大小關(guān)系答案：D庫侖定律基本內(nèi)容，起電的三種方式，接觸起電電荷安排規(guī)律、電場強度定義式，電場線如何描述電場，正負點電荷，等量同種、等量異種電荷電場線分布.考點一庫侖定律的理解和應(yīng)用1.對庫侖定律的理解（1）F＝keq\f(q1q2,r2)，r指兩點電荷間的距離.對可視為點電荷的兩個勻稱帶電小球，r為兩小球的球心間距.（2）當(dāng)兩個電荷間的距離r→0時，電荷不能視為點電荷，它們之間的庫侖力不能認為趨于無限大.（3）應(yīng)用時留意相同小球接觸后電荷均分或中和后重新分布的問題.2.“三個自由點電荷平衡”的問題（1）平衡的條件：每個點電荷受到另外兩個點電荷的合力為零，或每個點電荷處于另外兩個點電荷產(chǎn)生的合場強為零的位置.（2）eq\a\vs4\al(典例)（2024·全國卷Ⅰ）如圖，三個固定的帶電小球a、b和c，相互間的距離分別為ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm.小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a、b的連線.設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的肯定值為k，則（）A.a、b的電荷同號，k＝eq\f(16,9)B.a、b的電荷異號，k＝eq\f(16,9)C.a、b的電荷同號，k＝eq\f(64,27)D.a、b的電荷異號，k＝eq\f(64,27)解析：由于小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a、b的連線，依據(jù)受力分析知，a、b的電荷異號.依據(jù)庫侖定律，a對c的庫侖力為Fa＝k0eq\f(qaqc,（ac）2)，①b對c的庫侖力為Fb＝k0eq\f(qbqc,（bc）2)，②設(shè)合力向左，如圖所示，依據(jù)相像三角形，得eq\f(Fa,ac)＝eq\f(Fb,bc)，③聯(lián)立①②③式得k＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(qa,qb)))＝eq\f(（ac）3,（bc）3)＝eq\f(64,27).答案：D充分利用力三角形與長度三角形相像，對應(yīng)邊成比例解決問題，若c所受的庫侖力水平向右，依據(jù)相像三角形亦可得出同樣的結(jié)論.考點二電場強度的理解和計算1.電場強度三個表達式的比較項目E＝eq\f(F,q)E＝keq\f(Q,r2)E＝eq\f(U,d)公式意義電場強度定義式真空中點電荷電場強度的確定式勻強電場中E與U的關(guān)系式適用條件一切電場①真空；②點電荷勻強電場確定因素由電場本身決定，與q無關(guān)由場源電荷Q和場源電荷到該點的距離r共同確定由電場本身確定，d為沿電場方向的距離相同點矢量，遵守平行四邊形定則，單位：1N/C＝1V/m2.電場的疊加（1）疊加原理：多個電荷在空間某處的電場為各電場在該處所產(chǎn)生的電場強度的矢量和.（2）運算法則：平行四邊形定則.3.兩種等量點電荷的電場對比比較等量異種點電荷等量同種點電荷電場線分布圖電荷連線上的電場強度沿連線先變小后變大O點最小，但不為零O點為零中垂線上的電場強度O點最大，向外漸漸減小O點最小，向外先變大后變小關(guān)于O點對稱位置的電場強度A與A′，B與B′，C與C′等大同向等大反向eq\a\vs4\al(典例)（2024·全國卷Ⅲ）如圖，電荷量分別為q和－q（q＞0）的點電荷固定在正方體的兩個頂點上，a，b是正方體的另外兩個頂點.則（）A.a點和b點的電勢相等B.a點和b點的電場強度大小相等C.a點和b點的電場強度方向相同D.將負電荷從a點移到b點，電勢能增加答案：BC電場疊加、電場強度是矢量，既有大小，也有方向.考點三電荷的平衡與加速問題解題思路（1）恰當(dāng)選取探討對象，用“整體法”或“隔離法”進行分析，留意：受力分析時物體所受電場力方向與電性有關(guān).（2）①平衡問題利用平衡條件列式求解.②非平衡問題利用牛頓其次定律求解.eq\a\vs4\al(典例)如圖，絕緣光滑斜面傾角為θ，所在空間存在平行于斜面對上的勻強電場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小滑塊靜止在斜面上P點，P到斜面底端的距離為L.滑塊可視為質(zhì)點，重力加速度為g.（1）求勻強電場的場強大?。唬?）若僅將電場的方向變?yōu)槠叫杏谛泵鎸ο?，求滑塊由靜止從P點滑至斜面底端經(jīng)驗的時間.解析：（1）滑塊受重力、電場力、支持力作用處于平衡狀態(tài)由力的平衡條件有：qE＝mgsinθ，解得：E＝eq\f(mgsinθ,q).（2）當(dāng)電場方向平行于斜面對下時，由牛頓其次定律有：qE＋mgsinθ＝ma，a＝2gsinθ，由運動學(xué)規(guī)律有：L＝eq\f(1,2)at2，聯(lián)立解得：t＝eq\r(\f(L,gsinθ)).答案：（1）eq\f(mgsinθ,q)（2）eq\r(\f(L,gsinθ))電場中的平衡條件是合外力為零；牛頓運動定律在電場中的運用依舊是把加速度求解作為運動和力的橋梁.1.（2024·江蘇海門模擬）如圖所示，a、b、c為真空中三個帶電小球，b球帶電荷量為＋Q，用絕緣支架固定，a、c兩小球用絕緣細線懸掛，處于平衡狀態(tài)時三小球球心等高，且a、b和b、c間距離相等，懸掛a小球的細線向左傾斜，懸掛c小球的細線豎直，則下列推斷正確的是（）A.a、b、c三小球帶同種電荷B.a、c兩小球帶異種電荷C.a小球帶電荷量為－4QD.c小球帶電荷量為＋4Q解析：依據(jù)受力平衡條件可知，由于b球帶正電，要使a、c兩球平衡，則a、c兩球肯定帶負電，故A、B、D錯誤；對c小球進行分析，a、c間的距離是b，c間的兩倍，由庫侖定律，則有keq\f(QQc,r2)＝keq\f(QaQc,（2r）2)，解得Qa＝4Q，又a小球帶負電，所以a小球帶電荷量為－4Q，故C正確.答案：C2.在一個圓的直徑上有一對等量異種電荷，它們在圓心O處產(chǎn)生的電場強度是大小是E1；假如把負電荷從b處移到c，已知oc與oa的夾角為60°，此時O點的電場強度大小變?yōu)镋2，則E1與E2之比為（）A.1∶2B.2∶1C.2∶eq\r(3)D.4∶eq\r(3)答案：B3.如圖所示，以O(shè)點為圓心的圓周上有六個等分點a、b、c、d、e、f等量正、負點電荷分別放置在a、d兩點時，在圓心O產(chǎn)生的電場強度大小為E.現(xiàn)僅將放于a點的正點電荷改放于其他等分點上，使O點的電場強度變更，則下列推斷正確的是（）A.移至c點時，O點的電場強度大小仍為E，沿Oe方向B.移至e點時，O點的電場強度大小為eq\f(E,2)，沿Oc方向C.移至b點時，O點的電場強度大小為eq\f(\r(3),2)E，沿Oc方向D.移至f點時，O點的電場強度大小為eq\f(\r(3),2)E，沿Oe方向答案：B4.如圖所示，在真空中相距為L的a、b兩點分別水平放置電荷量大小均為Q的正、負電荷，那么在離a、b兩點距離都等于L的點的電場強度的方向和該點的場強大小為（）A.水平向右，eq\f(kQ,L2)B.水平向左，eq\f(2kQ,L2)C.豎直向上，eq\f(kQ,L2)D.豎直向下，eq\f(kQ,4L2)答案：A5.如圖所示，一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上，當(dāng)整個裝置被置于一水平向右的勻強電場中，小物塊恰好靜止.重力加速度取g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：（1）水平向右電場的電場強度的大??；（2）若將電場強度減小為原來的eq\f(1,2)，小物塊的加速度是多大；（3）電場強度變更后小物塊下滑距離2L時的動能.解析：小物塊靜止在斜面上，受重力、電場力和斜面支持力，F(xiàn)Nsin37°＝qE，F(xiàn)Ncos37°＝mg，可得電場強度E＝eq\f(3mg,4q).（2）若電場強度減小為原來的eq\f(1,2)，則變?yōu)镋′＝eq\f(3mg,8q)，mgsin37°－qE′cos37°＝ma，可得加速度a＝0.3g.（3）物塊下滑距離L時，重力做正功，電場力做負功，由動能定理則有：mgLsin37°－qE′Lcos37°＝Ek－0，可得動能Ek＝0.3mgL.答案：（1）eq\f(3mg,4q)（2）0.3g（3）0.3mgL6.如圖，兩塊相距為d，足夠長的金屬平行板豎直放置，兩板間的電壓為U，長為L的細絕緣絲線一端拴質(zhì)量m的帶電小球，另一端固定在左板上某點，小球靜止時絕緣線與豎直方向的夾角為θ.如突然將絲線剪斷，問：（1）小球?qū)⑷绾芜\動？（2）小球經(jīng)多長時間打到金屬板上？解析：（1）小球此時受到重力豎直向下，電場力水平向右，繩子拉力沿繩子向上，處于三力平衡狀態(tài)，如將細線剪斷，其余二力的合力肯定沿繩子的反方向，大小等于原先繩子的力，所以小球