（鲁京津琼）2020版高考物理总复习 第七章 静电场 第1讲 电场的力的性质课件

[高考导航]考点内容高考(全国卷)三年命题情况对照分析201620172018命题热点物质的电结构、电荷守恒Ⅰ卷·T14：电容器、匀强电场的特点T20：电场力作用下的曲线运动Ⅱ卷·T15：带电粒子在电场中运动轨迹的分析Ⅲ卷·T15：等势面的理解及电场力做功的计算Ⅰ卷·T20：φ－r图象、电场强度及电场力做功T25：带电粒子在电场中的运动、牛顿第二定律Ⅱ卷·T25：带电粒子在电场中的运动、动能定理Ⅲ卷·T21：电场线与等势面的关系、电场强度与电势差的关系Ⅰ卷·T16：库仑定律、平行四边形定则T21：电势、等势面、电势能Ⅱ卷·T21：电势差、电场力做功、电势能T25：电场、磁场、复合场Ⅲ卷·T25：电场加速、组合场(1)电场线、等势线与带电粒子运动轨迹的判断问题(2)电势、电势能、电势差与电场强度的关系(3)电容器的动态分析，电容器与平衡条件的综合(4)带电粒子在匀强电场中的运动问题(5)用功能关系的观点处理带电体在电场中的运动问题静电现象的解释点电荷库仑定律静电场电场强度、点电荷的场强电场线电势能、电势电势差匀强电场中电势差与电场强度的关系带电粒子在匀强电场中的运动示波管常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系实验：观察电容器的充、放电现象第1讲电场的力的性质知识排查点电荷、电荷守恒定律1.点电荷有一定的电荷量，忽略形状和______的一种理想化模型。2.电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体______到另一个物体，或者从物体的一部分______到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持______。(2)起电方式：__________、__________、感应起电。(3)带电实质：物体带电的实质是__________。大小转移转移不变摩擦起电接触起电得失电子库仑定律1.内容：_____中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的_______________成正比，与它们的距离的_________成反比。作用力的方向在它们的连线上。2.表达式：F＝_______，式中k＝________N·m2/C2，叫静电力常量。3.适用条件：(1)_____中；(2)________。真空9.0×109kq1q2r2电荷量的乘积二次方真空点电荷电场强度、点电荷的场强1.定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的______。2.定义式：E＝______。单位：N/C或V/m3.点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度：E＝______。4.方向：规定________在电场中某点所受_________的方向为该点的电场强度方向。5.电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的______和，遵从______________定则。比值FqkQr2正电荷电场力矢量平行四边形电场线1.定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的_______及_______，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的__________都跟该点的电场强度方向一致，曲线的______表示电场的强弱。强弱方向切线方向疏密正电荷相交场强场强方向降低垂直小题速练1.思考判断(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍。()(2)根据公式F＝kq1q2r2得，当r―→0时，有F―→∞。()(3)相互作用的两个点电荷，电荷量大的，受到库仑力也大。()(4)电场中某点的场强方向与负电荷在该点所受的电场力的方向相反。()(5)电场线的方向即为带电粒子的运动方向。()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×答案AD2.(多选)下列关于电场强度的叙述正确的是()A.电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力B.电场中某点的场强与该点试探电荷所受的电场力成正比C.电场中某点的场强方向就是试探电荷在该点所受电场力的方向D.电场中某点的场强与该点有无试探电荷无关解析由电场强度的定义E＝Fq可知，选项A正确；场强的大小和方向与试探电荷无关，选项B错误，D正确；正电荷所受电场力的方向才是场强的方向，选项C错误。3.下列关于电场的叙述中正确的是()A.以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点的场强都相等B.正电荷周围的场强一定比负电荷周围的场强大C.取走电场中某点的试探电荷后，该点的场强为零D.电荷在电场中某点所受电场力的方向与该点电场的方向不一定相同解析电场强度是矢量，以点电荷为圆心，r为半径的球面上场强大小相等、方向不同，选项A错误；场强的大小与电荷正、负无关，选项B错误；取走试探电荷，该点的场强不变，选项C错误；只有正电荷所受电场力的方向与该点电场的方向相同，选项D正确。答案DA.大小不变B.方向不变C.逐渐减小D.逐渐增大4.如图1所示，实线为等量异种点电荷周围的电场线，虚线为以一点电荷为中心的圆，M点是两点电荷连线的中点，若将一正试探点电荷从虚线上N点移动到M点，则电荷所受电场力()图1解析由电场线的分布情况可知，N点电场线比M点电场线疏，则N点电场强度比M点电场强度小，由电场力公式F＝qE可知正点电荷从虚线上N点移动到M点的过程中，电场力逐渐增大，电场力方向与所在点的电场线的切线方向一致，所以一直在变化，故选项D正确。答案D库仑定律的理解及应用1.对于两个相同的带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图2所示。图2(1)同种电荷：F＜kq1q2r2；(2)异种电荷：F＞kq1q2r2。库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多了电场力。具体步骤如下：2.解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤3.一个结论完全相同的两带电金属球接触后再分离带有完全相同的电荷量。【例1】(2018·全国卷Ⅰ，16)如图3，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则()图3A.a、b的电荷同号，k＝169B.a、b的电荷异号，k＝169C.a、b的电荷同号，k＝6427D.a、b的电荷异号，k＝6427答案D解析如果a、b带同种电荷，则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力，此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力一定不为零，因此a、b不可能带同种电荷，A、C错误；若a、b带异种电荷，假设a对c的作用力为斥力，则b对c的作用力一定为引力，受力分析如图所示，由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线，则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零，由几何关系可知FaFb＝1tanα＝43，又由库仑定律得FaFb＝qaqb·r2bcr2ac，联立解得k＝|qaqb|＝6427，B错误，D正确。1.(2019·天津静海一中调研)使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－3Q和＋5Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1。现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2。则F1与F2之比为()A.2∶1B.60∶1C.16∶1D.15∶4解析开始时由库仑定律得F1＝k5Q×3Qa2①，现用绝缘工具使两小球相互接触后，电荷量先中和再平分，各自带电为Q，因此此时F2＝kQ×Q（2a）2②，由①②得F2＝160F1，则F1与F2之比为60∶1，故项选B正确。答案BA.A、B间的库仑力为mgcotθB.A、B间的库仑力为mgsinθC.将悬点移到P2，平衡时B低于AD.将悬点移到P2，平衡时A、B仍在同一高度2.(2018·上海奉贤二模)如图4所示，探究电荷间相互作用力的示意图，图中金属球A带正电，置于绝缘支架上，带电小球B悬于绝缘丝线的下端，质量为m。当悬在P1点，B球静止时，两带电小球刚好在同一高度，此时绝缘丝线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，则()图4解析当B球处于平衡状态时，刚好与A球在同一水平面上，其受力如图所示，A、B带同种电荷；由力的平行四边形定则可得F库＝mgtanθ，选项A、B错误；若把悬点移到P2，由库仑定律可知，距离越远，A、B间库仑力越小，B球越低，选项C正确，D错误。答案C图53.如图5所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电＋Q，B带电－9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为()A.正，B的右边0.4m处B.正，B的左边0.2m处C.负，A的左边0.2m处D.负，A的右边0.2m处解析要使三个电荷均处于平衡状态，必须满足“两同夹异”“两大夹小”“近小远大”的原则，所以点电荷C应在A左侧，带负电。设在A左侧距A为x处，由于处于平衡状态，所以kQqx2＝k×9Q·q（0.4＋x）2，解得x＝0.2m，选项C正确。答案C三个孤立共线点电荷的平衡规律“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上；“两同夹异”——正、负电荷相互间隔；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。对电场强度的理解与计算1.电场强度的性质矢量性规定正电荷受力方向为该点场强的方向唯一性电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置2.电场强度的三个计算公式图6【例2】如图6甲所示，真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2m和0.7m。在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同，电场力的大小F跟试探电荷所带电荷量q的关系分别如图乙中直线a、b所示。下列说法正确的是()A.B点的电场强度的大小为0.25N/CB.A点的电场强度的方向沿x轴负方向C.点电荷Q是正电荷D.点电荷Q的位置坐标为0.3m解析由两试探电荷受力情况可知，点电荷Q为负电荷，且放置于A、B两点之间某位置，A点的电场强度方向沿x轴正方向，选项B、C错误；设Q与A点之间的距离为l，则点电荷在A点产生的场强大小EA＝kQl2＝Faqa＝4×10－41×10－9N/C＝4×105N/C，同理可得，点电荷在B点产生的场强大小为EB＝kQ（lAB－l）2＝Fbqb＝1×10－44×10－9N/C＝0.25×105N/C，联立解得l＝0.1m，所以点电荷Q的位置坐标为xQ＝xA＋l＝(0.2＋0.1)m＝0.3m，选项A错误，D正确。答案D1.(多选)真空中两点电荷q1、q2分别位于直角三角形的顶点C和顶点B上，D为斜边AB的中点，∠ABC＝30°，如图7所示。已知A点电场强度的方向垂直AB向下，则下列说法正确的是()图7A.q1带正电，q2带负电B.D点电势高于A点电势C.q1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的一半D.q1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的二倍答案AC解析根据题述，A点的电场强度方向垂直AB向下，可知q1带正电，q2带负电，选项A正确；可粗略画出两点电荷电场的等势面，显然A点的电势高于D点，选项B错误；根据题述，A点的电场强度方向垂直AB向下，可得sin30°＝E2E1，E1＝kq1r21，E2＝kq2r22，又r2＝2r1，联立解得q2＝2q1，选项C正确，D错误。图82.(2019·武汉调研)如图8所示，以O点为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f。等量正、负点电荷分别放置在a、d两点时，在圆心O产生的电场强度大小为E。现仅将放于a点的正点电荷改放于其他等分点上，使O点的电场强度改变，则下列判断正确的是()A.移至c点时，O点的电场强度大小仍为E，沿Oe方向B.移至b点时，O点的电场强度大小为32E，沿Oc方向C.移至e点时，O点的电场强度大小为E2，沿Oc方向D.移至f点时，O点的电场强度大小为32E，沿Oe方向答案C解析由题意可知，等量正、负点电荷在O处的电场强度大小均为E2，方向水平向右。当将放于a点的正点电荷移至c点时，两点电荷在O处的电场强度方向夹角