一轮复习静电场学案

1课题：电场力的性质电荷分配原则及库仑力的理解1．完全相同的带电体接触后电荷的分配原则(1)若两带电体带同种电荷q1、q2，则接触后电荷量平均分配，即q1′＝q2′＝q1＋q22.(2)若两带电体带异种电荷q1、q2，则接触后电荷量先中和后平分，即q1′＝q2′＝|q1＋q2|2，电性与带电荷量大的带电体相同．2．库仑力方向的判断方法根据“同种电荷相斥、异种电荷相吸”判断库仑力的方向，作用力的方向沿两电荷连线方向．3.计算两个带电小球之间的库仑力时，公式中的r一定是指两个球心之间的距离吗？为什么？答案不一定．当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小时，两球不能看做点电荷，这时公式中的r大于(带同种电荷)或小于(带异种电荷)两个球心之间的距离．考法一：库仑定律的理解、库仑定律的应用1．如图1所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离为l，l为球壳外半径r的3倍．若使它们带上等量异种电荷，电荷量的绝对值均为Q，那么，a、b之间的万有引力F1与库仑力F2为()A．F1＝Gm2l2，F2＝kQ2l2B．F1≠Gm2l2，F2≠kQ2l2C．F1≠Gm2l2，F2＝kQ2l2D．F1＝Gm2l2，F2≠kQ2l22．A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷．当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，它所受到的静电力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，其所受电场力为()A．－F2B.F2C．－FD．F考法二：静电力作用下的平衡问题求解涉及静电力的平衡问题的解题思路：涉及静电力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样，受力分析是基础，应用平衡条件是关键，都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题，但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点．具体步骤如下：3.(多选)如图6所示，可视为点电荷的小球A、B分别带负电和正电，B球固定，其正下方的A球静止在绝缘斜面上，则A球受力个数可能为()A．可能受到2个力作用B．可能受到3个力作用C．可能受到4个力作用D．可能受到5个力作用4.如图所示，用两根等长的绝缘细线各悬挂质量分别为mA和mB的小球，悬点为O，两小球均带正电荷，当小球由于静电力作用张开一角度时，A球悬线与竖直线夹角为α，B球悬线与竖直线夹角为β，如果α＝30°，β＝60°，则两小球mA和mB之比为()A.3∶1B．1∶2C．1∶3D．2∶15．如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点，A上带有Q＝3.0×10－6C的正电荷．两线夹角为120°，两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3m处放有一带等量异种电荷的小球B，B与绝缘支架的总质量为0.2kg(重力加速度取g＝10m/s2；静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，A、B球可视为点电荷)，则()A．支架对地面的压力大小为2.0NB．两线上的拉力大小F1＝F2＝1.9NC．将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，此时两线上的拉力大小F1＝1.225N，F2＝1.0ND．将B移到无穷远处，两线上的拉力大小F1＝F2＝0.866N6.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图8所示．A处电荷带正电荷量Q1，B处电荷带负电荷量Q2，且Q2＝4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则()A．Q3为负电荷，且放于A左方B．Q3为负电荷，且放于B右方C．Q3为正电荷，且放于A、B之间D．Q3为正电荷，且放于B右方总结：三个自由点电荷在同一水平面的平衡条件：7.如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、2b带正电，电荷量均为q，c带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为()A.3kq3l2B.3kql2C.3kql2D.23kql28．(多选)如图所示，用三根长度相同的绝缘细线将三个带电小球连接后悬挂在天花板．三个带电小球质量相等，A球带正电，平衡时三根绝缘细线都是直的，但拉力都为零，则()A．B球和C球都带负电荷B．B球带负电荷，C球带正电荷C．B球和C球所带电荷量不一定相等D．B球和C球所带电荷量一定相等(动态平衡)9.如图所示,墙壁上的Q处有一固定的质点A,在Q上方P点用绝缘丝线悬挂另一质量的小球B,A、B带同种电荷后而使悬线与竖直方向成角.由于漏电使带电荷量逐渐减少,在电荷漏完之前悬线对P点的拉力大小()A.保持不变B.先变小后变大C.逐渐减小D.逐渐增大10.如图所示，在一绝缘斜面C上有一带正电的小物体A处于静止状态，现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从P点转至A正上方的Q点处，已知P、A在同一水平线上，且在此过程中物体A和C始终保持静止不动，A、B可视为质点．关于此过程，下列说法正确的是（）A．物体A受到斜面的库仑力一直不变B．物体A受到斜面的支持力先增大后减小C．地面对斜面C的摩擦力先增大后减小D．斜面对A的作用力一直增大11．[应用整体法与隔离法受力分析](多选)一根套有细环的粗糙杆水平放置，带正电的小球A通过绝缘细线系在细环上，另一带正电的小球B固定在绝缘支架上，A球处于平衡状态，如图7所示．现将B球稍向右移动，当A小球再次平衡(该过程A、B两球一直在相同的水平面上)时，细环仍静止在原位置，下列说法正确的是()A．细线对带电小球A的拉力变大B．细线对细环的拉力保持不变C．细环所受的摩擦力变大D．粗糙杆对细环的支持力变大考法三：库仑力作用下的动力学问题12．如图2所示，竖直平面内有一圆形光滑绝缘细管，细管截面半径远小于半径R，在中心处固定一电荷量为＋Q的点电荷．一质量为m、电荷量为＋q的带电小球在圆形绝缘细管中做圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力，求当小球运动到最低点时对管壁的作用力是多大？13.质量为、电荷量为的带电小球固定在绝缘天花板上。带电小球,质量也为,在空中水平面内的同一圆周上绕点做半径为的匀速圆周运动,如图所示。已知小球、间的距离为,重力加速度为,静电力常量为。则()A.小球和一定带同种电荷B.小球转动的线速度为C.小球所带的电荷量为D.、两球间的库仑力对球做正功14.如图(a)所示,光滑绝缘水平面上有质量分别为m1和m2的甲、乙两个点电荷。t=0静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v-t图象分别如图(b)中甲、乙两曲线所示。则由图线可知()A.两电荷的电性一定相反B.t1时刻两电荷的电势能最大C.0~t2时间内,两电荷的静电力都是先减小后增大D.m1:m2=2:13静电场电场强度1．静电场：静电场是客观存在于电荷周围的一种物质，其基本性质是对放入其中电荷有力的作用．2．电场强度(1)意义：描述电场强弱和方向的物理量．(2)公式①定义式：E＝Fq，是矢量，单位：N/C或V/m.②点电荷的场强：E＝kQr2，Q为场源电荷，r为某点到Q的距离．③匀强电场的场强：E＝Ud．(3)方向：规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向．3.几种典型电场的分布：①点电荷的场：大小：随着的增大而减小；方向：正电荷的场；负点电荷的场②等量同号点电荷的场：中垂线上；连线上对称点：高频考点：图示分析：③等量异号点电荷的场：中垂线上；连线上对称点：高频考点：图示分析：考法四：点电荷场的叠加，合场强的计算1.如图，真空中a、b、c、d四点共线且等距．先在a点固定一点电荷+Q，测得b点场强大小为E．若再将另一等量异种点电荷﹣Q放在d点时，则（）A．b点场强大小为EB．c点场强大小为EC．b点场强方向向右D．c点电势比b点电势高2．如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷＋Q和－Q.直线MN是两点电荷连线的中垂线，O是两点电荷连线与直线MN的交点．a、b是两点电荷连线上关于O的对称点，c、d是直线MN上的两个点．下列说法中正确的是()A．a点的场强大于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小B．a点的场强小于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大C．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小D．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大3.(2015·高考山东卷)直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图．M、N两点各固定一负点电荷，一电量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零．静电力常量用k表示．若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为()A.3kQ4a2，沿y轴正向B．3kQ4a2，沿y轴负向C.5kQ4a2，沿y轴正向D．5kQ4a2，沿y轴负向44.．如图所示，A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电荷量为－q外，其余各点处的电荷量均为＋q，则圆心O处A．场强大小为kqr2，方向沿OA方向B．场强大小为kqr2，方向沿AO方向C．场强大小为2kqr2，方向沿OA方向D．场强大小为2kqr2，方向沿AO方向5.如图，真空中有一个边长为L的正方体，正方体的两个顶点M、N处分别放置一对电荷量都为q的正、负点电荷．图中的a、b、c、d是其它的四个顶点，k为静电力常量，下列表述正确是（）A．a、b两点电场强度相同B．a点电势高于b点电势C．把点电荷+Q从c移到d，电势能增加D．M点的电荷受到的库仑力大小为F=k222Lq电场线及特点1．电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向．2．电场线的特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远处或负电荷．(2)电场线不相交．(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大．(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向．(5)沿电场线方向电势降低．(6)电场线和等势面在相交处互相垂直．3．几种典型电场的电场线(如图所示)考法五：电场线的理解1.两个等量点电荷P、Q在真空中产生的电场线（方向未画出）如图所示，一电子在A、B两点所受的电场力分别为FA和FB，则它们的大小关系为（）A．FA=FBB．FA＜FBC．FA＞FBD．无法确定2.如图所示为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称，O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是()A．A、B可能带等量异号的正、负电荷B．A、B可能带不等量的正电荷C．a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零D．同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等，方向一定相反3.(2016·高考江苏卷)一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示．容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是()A．A点的电场强度比B点的大B．小球表面的电势比容器内表面的低C．B点的电场强度方向与该处内表面垂直D．将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同54.两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示，c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则()A．a点的电场强度比b点的大B．a点的电势比b点的高C．c点的电场强度比d点的大D．c点的电势比d点的低课题：电场能的性质1．静电力做功(1)特点：静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关．(2)计算方法①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离．②WAB＝qUAB，适用于任何电场．2．电势能(1)定义：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功．(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.(3)电势能的相对性：电势能是相对的，