新课标2016高三一轮复习电场力的性质全解

1、第一章静电场,第,1,节,电场力的性质,高考导航,第,1,讲,电场的力的性质,基,础,知,识,导,学,知识点,1,电荷守恒、点电荷,诊断激学,1,请诊断下列表述是否正确,正确的划“”，错,误的划“,1,元电荷是自然界中带电量最小的电荷,2,任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍,3,完全相同的两金属球接触后电荷先中和后平分,基础夯实,答案,1,2,3,知识梳理,1,点电荷、元电荷,1,元电荷,e,所有带电体的电荷量都是元,电荷的,其中质子、正电子的电荷量与元电荷相,同电子的电荷量,q,2,点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体,的,的理想化模型,1.6,10,19,C,整数倍,1.

2、6,10,19,C,大小和形状,2,电荷守恒定律,1,内容：电荷既不能创造，也不能消失，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,的过程中电荷的总量保持不变,2,起电方法：摩擦起电,接触起电,转移,转移,转移,感应起电,3,带电实质：物体带电的实质是,4,电荷的分配原则：两个形状、大小相同的导体，接触后,再分开，二者带,若两导体原来带异种电荷，则,电荷先中和，余下的电荷再,得失电子,相同电荷,平分,知识点,2,库仑定律,诊断激学,2,请诊断下列表述是否正确,正确的划“”，错,误的划“,1,根据公式,F,k,q,1,q,2,r,2,得，当,r,0,时，有,F,2,当计算

3、两个带电金属球之间的静电力时，两个电荷之间,的距离一定等于两球心之间的距离,答案,1,2,知识梳理,1,内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它,们的电荷量的乘积,跟它们之间的距离的平方,作用力的方向在它们的连线上,2,表达式,F,式中,k,叫作静电力常量,k,N,m,2,C,2,3,适用条件,中的,成正比,成反比,k,q,1,q,2,r,2,9.0,10,9,真空,点电荷,知识点,3,静电场、电场强度、点电荷的场强,诊断激学,3,请诊断下列表述是否正确,正确的划“”，错,误的划“,1,电场强度反映了电场力的性质，所以此电场中某点的场,强与试探电荷在该点所受的电场力成正比,2,电场中某

4、点的场强方向即为正电荷在该点所受的电场力,的方向,3,在真空中，电场强度的表达式为,E,kQ,r,2,式中,Q,就是产,生电场的点电荷,答案,1,2,3,知识梳理,1,静电场,1,定义：存在于电荷周围，能传递电荷间,的,一种特殊物质,2,基本性质：对放入其中的电荷有,2,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/m,相互作用,力的作用,比值,F,q,3,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

5、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,k,Q,r,2,正电荷,电场力,矢量,平行四边形定则,知识点,4,电场线,诊断激学,4,请诊断下列表述是否正确,正确的划“”，错,误的划“,1,在点电荷电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的,场强都相同,2,带电粒子的运动轨迹可能与电场线重合,3,电场线的方向即为带电粒子的运动方向,答案,1,2,3,知识梳理,1,定义：为了形象地描述,中各点场强的强弱及方,向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的,都,跟该点的场强方向一致，曲线的,表示电场的强弱,电场,切线方向,疏密,2,特点,1,电场线从,出发，终止于,或无限远处,或来自于

6、无限远处，终止于,2,电场线在电场中,3,在同一电场里，电场线,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,正电荷,负电荷,负电荷,不相交,不相切,越密,场强方向,降低,互相垂直,3,几种典型电场的电场线,1,在电场中的某点放一个检验电荷，其电荷量为,q,受到,的静电力为,F,则该点的电场强度为,E,F,q,下列说法正确的是,基础自测,A,若移去检验电荷，则该点的电场强度为,0,B,若检验电荷的电荷量变为,4,q,则该点的场强变为,4,E,C,若放置到该点的检验电荷变为,2,q,则场中该点的场,强大小不变，但方向相反,D,若放置到

7、该点的检验电荷变为,2,q,则场中该点的场,强大小方向均不变,解析,电场中某点的电场强度只取决于电场本身，与检验,电荷无关，选项,D,正确,答案,D,2,如图所示为电场中的一条电场线，在该电场线上有,a,b,两点，用,E,a,E,b,分别表示两点电场强度的大小，则,A,a,b,两点的场强方向不能确定,B,因为电场线由,a,指向,b,所以,E,a,E,b,C,因为电场线是直线，所以,E,a,E,b,D,不知道,a,b,附近电场线的分布情况,E,a,E,b,的大小不,能确定,解析,电场线上某点的切线方向表示该点电场强度的方,向，本题中的电场线是直线，因此,a,b,两点的电场强度方向相,同；电场线的

8、疏密表示电场强度的大小，一条电场线不能确定,a,b,两点的电场强度的大小关系故选项,D,正确,答案,D,3,如图所示,AC,BD,为圆的两条互相垂直的直径，圆心为,O,将带有等量电荷,q,的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置,关于,AC,对称要使圆心,O,处的电场强度为零，可在圆周上再放,置一个带有适当电荷量的正点电荷,Q,则该点电荷,Q,应放在,A,A,点,B,B,点,C,C,点,D,D,点,解析,由电场的叠加原理和对称性可知,q,q,在,O,点,的合场强方向应沿,OD,方向，要使,O,点的合场强为零，放上的电,荷,Q,在,O,点的场强方向应与,q,q,在,O,点的合场强大小相等,方向相反，

9、所以选项,D,正确,答案,D,4,如图所示，两个质量均为,m,的完全相同的金属球壳,a,和,b,其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两,球心间的距离,l,为球半径的,3,倍若使它们带上等量异种电荷,电荷量的绝对值均为,Q,试比较它们之间的库仑力与,kQ,2,l,2,的大小,关系，如果带同种电荷呢,解析,当它们带异种电荷时,F,库,kQ,2,l,2,因为两个金属球此,时距离较近，异种电荷分布在两球内侧，不能将它们看做点电,荷，当它们带同种电荷时，同种电荷分布在两球外侧,F,库,kQ,2,l,2,答案,异种电荷,F,库,kQ,2,l,2,同种电荷,F,库,kQ,2,l,2,考,点,

10、互,动,探,究,1,电场强度三个表达式的比较,表达式,比较,E,F,q,E,k,Q,r,2,E,U,d,公式意义,电场强度,定义式,真空中点电荷电,场强度的决定式,匀强电场中,E,与,U,的关系式,考向一,电场强度的理解和计算,适用条件,一切电场,真空,点电荷,匀强电场,决定因素,由电场本,身决定,与,q,无关,由场源电荷,Q,和场,源电荷到该点的,距离,r,共同决定,由电场本身决,定,d,为沿电场,方向的距离,相同点,矢量，遵守平行四边形定则,单位,1 N/C,1 V/m,2,电场强度的计算方法,除用以上三个表达式计算外，还可以借助下列方法求解,1,电场叠加合成的方法,2,平衡条件求解法,3

11、,对称法、极限法等,2014,福建卷改编,如图，真空中,xOy,平面直角坐标系上的,A,B,C,三点构成等边三角形，边长,L,2.0,m,若将电荷量均,为,q,2.0,10,6,C,的两点电荷分别固定在,A,B,点，已知静电,力常量,k,9.0,10,9,N,m,2,C,2,求,C,点的电场强度的大小和方向,思维启迪,运用库仑定律求得两点电荷间的库仑力大,小；利用场强叠加原理求得,C,点的电场强度的大小和方向,解析,A,B,两点处的点电荷在,C,点产生的场强大小相,等，均为,E,1,k,q,L,2,A,B,两点处的点电荷形成的电场在,C,点的合场强大小为,E,2,E,1,cos30,联立解得,

12、E,7.8,10,3,N/C,场强,E,的方向沿,y,轴正方向,答案,7.8,10,3,N/C,方向沿,y,轴正方向,分析电场叠加问题的一般步骤,电场强度是矢量，叠加时应遵从平行四边形定则，分析电,场的叠加问题的一般步骤是,1,确定分析计算的空间位置,2,分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的,电场强度的大小和方向,3,依次利用平行四边形定则求出矢量和,拓展探究,请同学们定性研究例,1,中,y,轴上场强变化情,况,答案,O,点场强为零，沿,y,轴正、负方向无限远处场强也为,零，所以由原点沿,y,轴正负方向场强变化均为先变大后变小，其,间某处出现最大值,1,分析点电荷平衡问题的方法步骤

13、,点电荷的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一个电场力具体,步骤如下,考向二,库仑力作用下的平衡问题,2,三个自由点电荷平衡,的问题,1,平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为,零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合场强为零的位,置,2,真空中同一直线上有,A,B,两个点电荷，电荷量分别为,4,Q,和,Q,引入另一个点电荷,C,使这三个点电荷都只在电场力作用,下保持静止，那么,C,带正电还是负电，电荷量多大,思维启迪,各球受力平衡,对各球进行受力分析,列,平衡方程,解析,由平衡条件可知,C,带正电，在,AB,延长线上,根据,k,QQ,

14、C,L,2,BC,k,4,QQ,L,2,AB,可得,Q,C,4,Q,三点电荷只在静电力作用下保持平衡，则一定是“三点共,线；两同夹异，两大夹小，近小远大,如图所示，在光滑绝缘水平面上放置三个电荷量均为,q,q,0,的相同小球，小球之间用劲度系数均为,k,0,的轻质弹簧绝缘连,接当三个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为,l,已知静电,力常量为,k,若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为,A,l,5,kq,2,2,k,0,l,2,B,l,kq,2,k,0,l,2,C,l,5,kq,2,4,k,0,l,2,D,l,5,kq,2,2,k,0,l,2,解析,从左往右数，第三个小球受三个力的作用，它们

15、的,关系是,k,0,x,k,q,2,l,2,k,q,2,2,l,2,得,x,5,kq,2,4,k,0,l,2,l,0,l,x,l,5,kq,2,4,k,0,l,2,答案,C,1,孤立点电荷的电场,1,正,负,点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外,内,2,离点电荷越近，电场线越密,场强越大,3,以点电荷为球心作一球面，则电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小相等，但方向不同,考向三,对电场线的理解和应用,2,两种等量点电荷的电场比较,比较,等量异种点电荷,等量同种点电荷,连线中点,O,处的,场强大小,最小，指向负电,荷一方,为零,连线上的场强大,小,沿连线先变小,再变大,沿连线先变小,再变大,

16、沿中垂线由,O,点,向外场强大小,O,点最大，向外逐,渐减小,O,点最小，向外,先变大后变小,3,电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系,一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重,合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合,1,电场线为直线,2,电荷初速度为零，或速度方向与电场线平行,3,电荷仅受静电力或所合力的方向与电场线平行,多选,(2014,广州模拟,如图所示，图中实线是一簇未标明方,向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区,域时的运动轨迹,a,b,是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过,程中只受静电力作用，根据此图可以确定的是,A,带电粒子所带电荷的正、负,B,带

17、电粒子在,a,b,两点的受力方向,C,带电粒子在,a,b,两点的加速度何处较大,D,带电粒子在,a,b,两点的速度何处较大,思维启迪,1,注意电场线的疏密，但方向未知,2,仅受静电力作用,3,粒子运动轨迹一定向静电力方向偏,解析,静电力一定指向粒子运动轨迹的凹侧，即静电,力的方向沿电场线指向左侧，但因不知电场的方向，故无法确,定粒子的电性,B,正确,A,错误,a,处电场线较密，故粒子在,a,处,的加速度较大,C,正确；因粒子由,a,到,b,的过程中，静电力做负,功，故粒子在,a,处的速度较大,D,正确,答案,BCD,电场线与轨迹判断方法,1,画出,速度线,运动轨迹在初始位置的切线,与,力,线,

18、在初始位置电场线的切线方向,从二者的夹角情况来分,析曲线运动的情景,2,电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运,动的方向，是题意中相互制约的三个方面若已知其中的任一,个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知,三不知,则要用,假设法,分别讨论各种情况,如图所示为两个点电荷在真空中所产生电场的电场线,方向,未标出,图中,C,点为两点电荷连线的中点,MN,为两点电荷连线,的中垂线,D,为中垂线上的一点，电场线的分布关于,MN,左右对,称则下列说法中正确的是,A,这两点电荷一定是等量异种电荷,B,这两点电荷一定是等量同种电荷,C,D,C,两点的电场强度一定相等,D,C,点的电场强度比,D

19、,点的电场强度小,解析,由电场线分布的特征可知，产生电场的电荷一定是,等量异种电荷,A,正确,B,不正确,D,C,两点电场线的密度不,同,D,C,两点的电场强度不同,C,不正确,C,点电场线的密度,大，电场强度大,D,不正确,答案,A,名,师,讲,坛,思想方法：求解电场强度的常用思想方法,1,对称法：利用带电体电荷分布具有对称性，或带电体产,生的电场具有对称性的特点求合场强的方法,如示例,2,后感悟,体验,2,等效法：把研究对象进行恰当合理转换后，问题就迎刃,而解了,如后面示例,1,3,补偿法：题给条件建立的模型,A,不是一个完整的标准模,型，这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建

20、,立另一个容易求解的模型,B,并且模型,A,与模型,B,恰好组成一个,完整的标准模型这样求解模型,A,的问题就变为求解一个完整,的标准模型与模型,B,的差值问题,如示例,2,4,极限法：物理中体现极限思维的常见方法有极限法极,限法是把某个物理量推向极端，从而做出科学的推理分析，给,出判断或导出一般结论极限思维法在进行某些物理过程分析,时，具有独特作用，使问题化难为易，化繁为简，收到事半功,倍的效果,如示例,2,5,微元法：微元法就是将研究对象分割成许多微小的单,位，或从研究对象上选取某一“微元”加以分析，从而化曲为,直，将变量、难以确定的量转化为常量、容易求得的量,2013,安徽卷,如图所示,

21、xOy,平面是无穷大导体的表面，该,导体充满,z,0,的空间,z,0,的空间为真空将电荷量为,q,的点电荷,置于,z,轴上,z,h,处，则在,xOy,平面上会产生感应电荷空间任意,一点处的电场皆是由点电荷,q,和导体表面上的感应电荷共同激发,的已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则在,z,轴上,z,h,2,处,的场强大小为,k,为静电力常量,A,k,4,q,h,2,B,k,4,q,9,h,2,C,k,32,q,9,h,2,D,k,40,q,9,h,2,帮你审题,解析,点电荷,q,和感应电荷所形成的电场在,z,0,的区域,可等效成关于,O,点对称的等量异种电荷所形成的电场所以,z,轴,上,z,h,2,处的场强,E,k,q,h,2,2,k,q,3,2,h,2,k,40,q,9,h,2,选项,D,正确,答案,D,如图甲所示，半径为,R,的均匀带电圆形平板，单位面积带,电量为,其轴线上任意一点,P,坐标为,x,的电场强度可以由库仑,定律和电场强度的叠加原理求出,E,2,k,1,x,R,2,x,2,1,2,方,向沿,x,轴现考虑单位面积带电量为,0,的无限大均匀带电平板