2024版高考物理一轮总复习专题七电场第1讲库仑定律电场强度电场线课件

第1讲库仑定律、电场强度、电场线核心素养重要考点物理观念(1)理解电场强度、电势、电势差、电势能、电场线、等势面；(2)理解场的物质性，运用场的观念分析静电场中的相互作用问题；(3)理解电容器及电容等基本概念，掌握平行板电容器的电容及带电粒子在电场中的运动等基本规律1.静电场、点电荷的场强、电场2.电场强度、电势能、电势、电势差3.匀强电场中电势差与电场强度的关系4.电容器的电压、电荷量和电容的关系5.带电粒子在电场中的运动科学思维(1)运用重力场与静电场对比的方法研究静电场；(2)运用电场线、等势面等模型研究静电场；(3)运用力和运动、功和能等规律求解静电场相关问题科学探究通过实验探究平行板电容器的电容及充、放电现象科学态度与责任(1)了解生产生活中关于静电的利用与防护；(2)了解静电知识在生产、生活和高科技中的应用，认识到科学对社会进步的促进作用一、电荷和电荷守恒定律1.电荷.(1)元电荷：物体所能携带的最小电荷量为e＝_______________，叫作元电荷.质子和电子所带电荷量均为该值.

(2)点电荷：

____________对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷.

1.60×10－19C形状和大小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：摩擦起电、接触起电、感应起电.(3)带电实质：物体带电的实质是______________.

转移转移不变电子的得失二、库仑定律1.内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成________，与它们的____________成反比，作用力的方向在它们的连线上.

2.公式：____________，式中的k＝9.0×109N·m2/C2，叫作静电力常量.3.适用条件：________；________；真空中.

正比距离二次方静止点电荷

电场力F电荷量q正电荷2.点电荷场强的计算式.(1)公式：设在场源点电荷Q形成的电场中，与Q相距r点的场强E＝________.

(2)适用条件：真空中的________形成的电场.

3.匀强电场：各点场强的大小和方向都相同的电场，公式E＝________.

点电荷

四、电场线及其特点1.电场线：画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的________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________或无限远处出发并终止于________或无限远处.

(2)电场线不相交.(3)电场线越密的地方场强越大.切线正电荷负电荷(1)元电荷是最小的电荷单位，不是带电体，也不是点电荷，任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，说明电荷量是不连续的.(2)平方反比规律，类似于万有引力定律，不能错误地认为：当距离r接近于0时，F趋近于无限大，因为当r接近0时，两个带电体不能视为点电荷.(3)比值定义法，电场强度是描述电场性质的物理量，与放入的试探电荷无关.

2.[电场强度]电场中有一点P，下列说法正确的是(

)A.若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零C.P点场强越大，同一电荷在P点所受静电力越大D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向【答案】C3.[电场线](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】BCD考点1库仑定律的理解与平衡问题[基础考点]

1.库仑定律适用条件的三点解释(1)对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离.(2)对于两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布.(3)当r→0时，带电体不能看成点电荷，库仑力不趋于无穷大.2.解决库仑力作用下平衡问题的步骤

3.点电荷平衡问题的三条规律“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；“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”——中间电荷距电荷量小的电荷近，距电荷量大的电荷远.例1

(2022年广州检测)如图，在光滑绝缘斜面上有带电小球a与b，两球同时释放瞬间，a球的加速度刚好为零，则下列关于a、b的电性及初始位置，符合要求的是(

)A

B

CD【答案】B

【解析】带电小球a在光滑绝缘斜面上，对其受力分析，受重力、支持力和带电小球b对它的库仑力.两球同时释放瞬间，a球的加速度刚好为零，即带电小球b对它的库仑力与重力和支持力的合力平衡，故带电小球b对小球a的库仑力沿斜面向上.综上所述只有B正确.

【答案】ACD

【答案】D

考点2电场线与运动轨迹问题[能力考点]1.几种典型的电场线

2.电场线的应用

例2

(2022年湛江一模)(多选)真空中某电场的电场线如图中实线所示，M、O、N为同一根电场线上的不同位置的点，两个带电粒子a、b均从P点以相同速度射入该电场区域，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是(

)A.a粒子带正电，b粒子带负电B.电场力对a、b粒子均做正功C.a、b带电粒子的电势能均减小D.若在O点由静止释放a粒子，仅在电场力的作用下，a粒子将沿电场线运动到M点【答案】BC

【解析】根据粒子的受力和运动轨迹可知，a粒子带负电，b粒子带正电，A错误；电场力对a、b两个粒子均做正功，电势能均减小，B、C正确；由于M、O、N所在电场线为曲线，电场线不是粒子的运动轨迹，所以在O点由静止释放带电粒子，不可能沿电场线运动到M点，D错误.

[解题方略]

电场线中带电粒子的运动分析1.“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(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况.2.“三不知时要假设”——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.1.(多选)如图所示，实线是一簇未标明方向的电场线，虚线是某一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电场力的作用，根据此图可判断出(

)

A.带电粒子所带电荷的符号B.场强的方向C.带电粒子在a、b两点受力的大致方向D.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大【答案】CD2.(2022年江门模拟)如图所示是电子枪部分的原理图，阴极发射的电子在强电场的作用下从阴极飞向阳极，虚线是其中一个电子的运动路线，实线是电场线，A、B、C是电场中的三个点，下列说法正确的是(

)

A.C点的电势比A点低B.A点的电场强度比B点的电场强度大C.电子从A运动到B的过程电势能增大D.从A到B电子的加速度不断增大【答案】B

【解析】沿电场线电势逐渐降低，可知C点的电势比A点高，A错误；电场线越密集则场强越大，可知A点的电场强度比B点的电场强度大，B正确；电子从A运动到B的过程，电场力做正功，则电势能减小，C错误；从A到B电子所受的电场力逐渐减小，则电子的加速度不断减小，D错误.考点3电场强度的计算[能力考点]1.电场强度的性质(1)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点场强的方向.(2)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，而由形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置决定.(3)叠加性：如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生场强的矢量和.2.电场强度的三个公式的比较

【答案】B

例4

(2022年山东卷)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电量为Q的正电荷.点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为ΔL的小圆弧上的电荷.将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点，O点的电场强度刚好为零.圆环上剩余电荷分布不变，q为(

)

【答案】C

[解题方略]

求电场强度大小的方法1.点电荷电场、匀强电场场强叠加一般应用合成法即可.2.均匀带电体与点电荷场强叠加一般应用对称法.3.计算均匀带电体某点场强一般应用补偿法或微元法.1.如图，四根彼此绝缘带电导体棒围成一个正方形线框(忽略导体棒的形状大小)，线框在正方形中心O点产生的电场强度大小为E0，方向竖直向下；若仅撤去导体棒C，则O点场强大小变为E1，方向竖直向上，则若将导体棒C叠于A棒处，则O点场强大小变为(

)A.E1－E0 B.E1－2E0C.2E1＋E0 D.2E1

【答案】C

【解析】正方形线框在O点产生的电场竖直向下，则表明左右带电导体棒产生的电场为零.A、C产生的电场竖直向下.撤去C，O点处的场强竖直向上，表明A带负电，C带负电.则C在O点产生的电场强度为EC＝E1＋E0，将C叠于A棒处，则O点处场强大小为E'＝2E1＋E0，故C正确.

考点4带电体的力、电综合应用[能力考点]

1.带电体在电场中做加速运动的两种情境(1)做直线运动：垂直直线方向的合力一定为零，而沿直线方向合力可能为零，也可能不为零.(2)做曲线运动：有抛体运动、圆周运动和一般曲线运动三种情况，对于一般曲线运动往往采用能量的知识求解.2.解决力、电综合问题的一般思路

(1)比例系数k；(2)油滴A、B的带电量和电性；B上升距离h2电势能的变化量；(3)新油滴匀速运动速度的大小和方向.

1.(2022年惠州模拟)口罩是人们预防呼吸道传染病的一种常见防护物品，口罩对病毒起阻隔作用的是一层熔喷无纺布层，布层纤维里加有一种驻极体材料，驻极体材料分子中的正、负电荷原本不重合且杂乱分布(如图甲所示)，经过静电处理后分布会变得较为规则(如图乙所示)，从而具有静电吸附作用.以下说法中正确的是(

)

A.熔喷无纺布是通过静电屏蔽阻隔病毒侵入B.口罩熔喷布不能阻挡不带电的中性微小颗粒物C.若将甲图中杂乱无章的驻极体材料变为乙图有规律的情况，需将无纺布放入向左的强电场中进行静电处理D.静电处理过程，驻极体材料分子中的电荷电势能增加【答案】C

【解析】静电屏蔽是把一个电学仪器放在封闭的金属壳内，即使外部有电场，但由于壳内电场强度保持为0，外电场对壳内的电学仪器也不会产生影响的现象，熔喷无纺布不是通过这种作用阻隔病毒侵入的，A错误；口罩熔喷布静电处理后的静电能使不带电的微小颗粒物极化并对其吸附，如同橡胶棒摩擦毛皮后能吸附小纸屑一样，B错误；若将甲图中杂乱无章的驻极体材料变为乙图中有规律的情况，由于静电作用后，驻极体材料分子中的正电荷在左，负电荷在右，所以无纺布应放入向左的强