（通用版）2021版高考物理大一轮复习 第7章 静电场 第1节 电场力的性质课件

第七章静电场2高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求2017物质的电结构、电荷守恒Ⅰ静电现象的解释Ⅰ点电荷Ⅰ库仑定律Ⅱ静电场Ⅰ电场强度、点电荷的场强Ⅱ电场线Ⅰ卷Ⅰ·T20：φ­r图象、电场强度及电场力做功T25：带电粒子在电场中的运动、牛顿第二定律卷Ⅱ·T25：带电粒子在电场中的运动、动能定理卷Ⅲ·T21：电场线与等势面的关系、电场强度与电势差的关系[高考导航]3高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求2017电势能、电势Ⅰ电势差Ⅱ匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅱ带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ示波管Ⅰ常见电容器Ⅰ电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ卷Ⅰ·T20：φ­r图象、电场强度及电场力做功T25：带电粒子在电场中的运动、牛顿第二定律卷Ⅱ·T25：带电粒子在电场中的运动、动能定理卷Ⅲ·T21：电场线与等势面的关系、电场强度与电势差的关系4高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求2018物质的电结构、电荷守恒Ⅰ静电现象的解释Ⅰ点电荷Ⅰ库仑定律Ⅱ静电场Ⅰ电场强度、点电荷的场强Ⅱ电场线Ⅰ电势能、电势Ⅰ卷Ⅰ·T16：电场强度的叠加、库仑定律T21：等势面、电场力做功以及电势能卷Ⅱ·T21：电场强度方向和大小、电场力做功、电势差卷Ⅲ·T21：带电粒子在匀强电场中的运动5高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求2018电势差Ⅱ匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅱ带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ示波管Ⅰ常见电容器Ⅰ电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ卷Ⅰ·T16：电场强度的叠加、库仑定律T21：等势面、电场力做功以及电势能卷Ⅱ·T21：电场强度方向和大小、电场力做功、电势差卷Ⅲ·T21：带电粒子在匀强电场中的运动6高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求2019物质的电结构、电荷守恒Ⅰ静电现象的解释Ⅰ点电荷Ⅰ库仑定律Ⅱ静电场Ⅰ电场强度、点电荷的场强Ⅱ电场线Ⅰ电势能、电势Ⅰ卷Ⅰ·T15：库仑力、电场力作用下的平衡卷Ⅱ·T20：带电粒子在电场中的运动T24：带电体在电场中运动、功能关系卷Ⅲ·T21：电场的叠加、电势T24：带电体在电场中的运动、功能关系7高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求2019电势差Ⅱ匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅱ带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ示波管Ⅰ常见电容器Ⅰ电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ卷Ⅰ·T15：库仑力、电场力作用下的平衡卷Ⅱ·T20：带电粒子在电场中的运动T24：带电体在电场中运动、功能关系卷Ⅲ·T21：电场的叠加、电势T24：带电体在电场中的运动、功能关系8高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求命题分析物质的电结构、电荷守恒Ⅰ静电现象的解释Ⅰ点电荷Ⅰ库仑定律Ⅱ静电场Ⅰ电场强度、点电荷的场强Ⅱ电场线Ⅰ1.从题型上看，既有选择题，也有计算题。2．从命题内容上看，以电场线、等势面为背景，考查电场强度、电势(差)、电场力做功、电势能的变化等知识以选择题的形9高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求命题分析电势能、电势Ⅰ电势差Ⅱ匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅱ带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ示波管Ⅰ常见电容器Ⅰ电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ式呈现。对带电粒子或带电体在电场中的运动选择题、计算题均有考查，且有一定的综合性，常与功能关系相结合。10核心素养物理观念：静电现象、库仑力、电场强度、电势能、电势、电势差、电容器及电容(如2019年全国卷Ⅰ·T15，2018年全国卷Ⅰ·T16)。科学思维：电荷守恒定律、点电荷、库仑定律、电场线、电势差与电场强度的关系、电压和电荷量与电容的关系、电场的叠加原理(如2019年全国卷Ⅱ·T20，全国卷Ⅲ·T21、T24)。科学探究：库仑力与电荷量及电荷间距离的关系、电容与电压和电荷量的关系。科学态度与责任：静电现象应用与安全。11第1节电场力的性质12必备知识全通关13一、点电荷电荷守恒定律库仑定律1．点电荷元电荷(1)点电荷：当带电体本身的____和形状对研究的问题影响可以忽略不计时，可以将带电体视为点电荷。点电荷是一种理想化模型。(2)元电荷：把最小的电荷量叫做元电荷，用e表示，e＝1.60×10－19C。所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。大小142．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创生，也不能消失，只能从物体的一部分____到另一部分，或者从一个物体____到另一个物体，在____的过程中，电荷的总量保持不变。(2)物体的带电方式：摩擦起电接触带电____起电――→实质电子____，电荷重新分配，遵循电荷守恒定律。转移转移转移感应转移15(3)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的导体，接触后再分开，二者带____电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先____，余下的电荷再____。相同中和平分163．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电荷量的____成正比，与它们的距离的____成反比。作用力的方向在它们的______。(2)表达式：F＝，式中k＝______________N·m2/C2，叫静电力常量。(3)适用条件：____中静止的______。真空乘积平方连线上9.0×109真空点电荷kq1q2r217二、静电场电场强度电场线1．静电场(1)定义：静电场是客观存在于电荷周围的一种物质。(2)基本性质：对放入其中的电荷有________。力的作用182．电场强度(1)定义式：E＝，是矢量，单位：N/C或V/m。(2)点电荷的场强：E＝。(3)方向：规定______在电场中某点______________为该点的电场强度方向。正电荷受电场力的方向FqkQr2193．电场线(1)电场线的特点。①电场线从正电荷出发，终止于________________，或来自于无穷远处，终止于负电荷。②电场线在电场中______。③在同一电场中，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________。⑤沿电场线方向电势逐渐____。⑥电场线和等势面在相交处________。负电荷或无穷远处不相交场强方向降低互相垂直20(2)几种典型电场的电场线。211．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)电场强度反映了电场力的性质，所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比。()(2)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向。()(3)真空中点电荷的电场强度表达式E＝kQr2中，Q就是产生电场的点电荷。()×√√22(4)在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同。()(5)电场线的方向即为带电粒子的运动方向。()(6)英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。()××√232.(人教版选修3－1P9T3改编)如图所示，半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相等的电荷，相隔一定的距离，两球之间的距离远大于小球的直径，两球之间的相互吸引力大小为F。今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两个球接触后移开，这时，A、B两个球之间的相互作用力大小是()A．18FB．14FC．38FD．34F24A[由于A、B间有吸引力，故A、B带异种电荷。设A、B带的电荷量分别为Q、－Q，则两球之间的相互吸引力即为静电力：F＝kQ2r2。当C球与A球接触后，A、C两球的电荷量都为：q1＝Q2。当C球再与B球接触后，B、C两球的电荷量都为：q2＝Q－Q22＝Q4。所以此时A、B两球之间的相互作用力的大小为F′＝kQ2·Q4r2＝kQ28r2＝F8，故A正确。]253．(人教版选修3－1P15T5改编)(多选)某电场区域的电场线如图所示，a、b是其中一条电场线上的两点，下列说法正确的是()A．负电荷在a点受到的电场力一定小于它在b点受到的电场力B．a点的场强方向一定沿着a点的电场线向右C．正电荷在a点受到的电场力一定大于它在b点受到的电场力D．a点的场强一定大于b点的场强[答案]BCD264．(人教版选修3－1P15T6改编)用一条绝缘细线悬挂一个带电小球，小球质量为m＝1.0×10－2kg，所带电荷量为q＝＋2.0×10－8C，现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘细线与竖直方向的夹角为θ＝30°，重力加速度g＝10m/s2，则匀强电场的电场强度E大小为()A．53×106V/mB．533×106V/mC．532×106V/mD．5×106V/m27B[小球处于平衡状态，有qEmg＝tan30°，所以E＝mgtan30°q＝1.0×10－2×10×332×10－8V/m＝533×106V/m，B正确。]28关键能力全突破29库仑定律的理解及应用[依题组训练]1.如图所示，两个带电金属小球中心距离为r，带电荷量相等为Q，则它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是()A．若是异种电荷FkQ2r2B．若是同种电荷FkQ2r2C．若是异种电荷FkQ2r2D．不论是何种电荷F＝kQ2r230C[当是异种电荷时，电荷间相互吸引，导致电荷间距比r还小，因此库仑力FkQ2r2，故A错误，C正确；若是同种电荷，则出现相互排斥，导致电荷间距比r还大，因此库仑力FkQ2r2，故B、D错误。]312．(2018·全国卷Ⅰ)如图所示，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()A．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＝642732D[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∠a＝37°、∠b＝53°，则Fasin37°＝Fbcos37°，解得FaFb＝43，又由库仑定律及以上各式代入数据可解得qaqb＝6427，B错误，D正确。]333.如图所示，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34C[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C带电荷量为q，A、C间的距离为x，A、B间距离用r表示，由于处于平衡状态，所以kQqx2＝9kQqr＋x2，解得x＝0.2m，选项C正确。]351．应用库仑定律的三条提醒(1)作用力的方向判断根据：同性相斥，异性相吸，作用力的方向沿两电荷连线方向。(2)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反。(3)库仑力存在极大值，在两带电体的间距及电荷量之和一定的条件下，当q1＝q2时，F最大。362．三个自由点电荷的平衡问题37电场强度的理解与计算[分考向训练]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试探电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置382.电场强度的三个计算公式39点电荷电场强度的叠加与计算1.(2019·宁夏大学附中四模)a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点，O为菱形中心，∠abc＝120°。现将三个等量的正点电荷＋Q分别固定在a、b、c三个顶点上，下列说法正确的有()40A．d点电场强度的方向由d指向OB．O点电场强度的方向由d指向OC．O点的电场强度大于d点的电场