2022年高考物理一轮复习夯实核心素养-电场力的性质（原卷版）

第八章静电场

学物理观念科学思维科学探究科学态度

与责任

科

电场、电场强模型建构：电场线、点探究库仑认识科学

素

度、电势、电电荷、类平抛运动定律、观本质，形

养势差、电势能察电容器成严谨认

科学思维方法：比值定的充放电真、实事

义法、类比法现象求是和持

之以恒的

科学态

度。了解

实际生活

和生产中

的静电现

象的应

用，认识

到科学对

社会进步

的促进作

用

考情分析近几年高考对库仑定律、电场强度、点电荷的电场、电.场线、电势

和电势差、等势面、电势能、带电粒子在电场中的运动，等知识点考

查的较频繁，尤其是对电场性质及带电粒子在电场中的:运动问题的

考查是近几年的重点。

备考题型有：

(1)电场强度的求解，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，以及。=切的应用问

题；

(3)电容器的动态变化问题，电容器与平衡条件的综合问题；

(4)带电粒子在匀强电场中的运动问题；

备考指导1.在复习中应重视对基本概念及基本规律的理解，注重知识的实际

应用，如带电粒子在电场中的加速、偏转以及电容器的有关知识在

生产、生活中的应用。

2.加强本专题知识与其他物理知识的综合应用，如带电粒子在复合

场中的运动。掌握处理较为复杂的物理问题的方法，如类比法、等

效法、建立模型等思维方法。熟练掌握波动图像和振动图像

必备知识清单

一、电荷电荷守恒定律

1.元电荷、点电荷

(1)元电荷：e=1.60X10->9C,所有带电体的电荷量都是元电荷的倍.

(2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况的

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，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物

体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量________

(2)三种起电方式：摩擦起电、起电、接触起电.

(3)带电实质：物体

(4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体，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

二、库仑定律

1.内容

一中两个静止之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成,与它们的距离

的二次方成，作用力的方向在它们的连线上..

2.表达式

尸=烂竽，式中％=N-m2/C2,叫做静电力常量.

3.适用条件

中的静止________

(1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式.

(2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷.

4.库仑力的方向

由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互_____,异种电荷相互_____

三、电场、电场强度

1.电场

(I)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质；

(2)基本性质：对放入其中的电荷有

2.电场强度

(1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力尸与它的电荷量g的比值.

F

(2)定义式：E=一;单位：N/C或

q

(3)矢量性：规定____在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向.

3.点电荷的电场：真空中距场源电荷。为，•处的场强大小为E=瑶.

四、电场线的特点

1.电场线从或出发，终止于或

2.电场线在电场中不相交.

3.在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线，电场强度较小的地方电场线

命题点精析(一)库仑定律的理解和应用

1.对库仑定律的理解

(1)库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用。

(2)对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r

为球心间的距离。

(3)对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示。

qiq2

①同种电荷：F<k--,

ql(j2

②异种电荷：

(4)不能根据公式错误地认为r-O时，库仑力尸一8,因为当「一0时，两

个带电体已不能看作点电荷了。

2.平衡问题的解题思路

涉及库仑力的平衡问题，其解题思路与力学中的平衡问题一样，只是在原

来受力的基础上多了库仑力，具体步骤如下：

［确定研究对象I可根据问题需要选用“整体法”或“隔离法”)

__________________________

(受力分析卜一|多了电场力(F=笔"或F=gE)

(列平］方程IF令=0或程=0、F,=0)

典型例题

【例1】如图所示，在边长为/的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中。和6电荷量均

为+c和d电荷量均为一q.则。电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力大小是（）

麻1】如图，三个固定的带电小球小b和C,相互间的距离分别为必=5

cm,hc=3cm,ca=4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、6的连

线。设小球队b所带电荷量的比值的绝对值为仁则（）

C

A.a、b的电荷同号，k——

9

16

B.a、b的电荷异号，k=—

9

64

C.a、b的电荷同号，k=—

27

64

D.a、6的电荷异号，k=—

27

【练2】如图所示，在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，由静止

同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是（）

AB

A.速度变大，加速度变大B.速度变小，加速度变小

C.速度变大，加速度变小D.速度变小，加速度变大

命题点精析（二）电场强度的理解与计算

1.电场强度的性质

电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量。规定正电荷受力方向

矢量性

为该点电场强度的方向

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

唯一性

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

如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各

叠加性

场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和

2.电J场强度的计算公式

公式适用条件特点

F某点的场强为确定值，大小及方

定义式E=一任何电场

q向与F及q无关

某点的场强E由场源电荷。和

决定式E=k-真空中的点电荷的电场

r2该点到场源电荷的距离r决定

u

关系式E=—匀强电场d是沿电场方向的距离

d

1例2］如图所示，倾角为8的光滑绝缘斜面固定在水平面上.为了使质量为小带电荷量为

+q的小球静止在斜面上，可加一平行纸面的匀强电场（未画出），则（

wptan0

A.电场强度的最小值为£=——

q

mg

B.若电场强度E=一，则电场强度方向一定竖直向上

q

C.若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场强度逐渐增大

D.若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场强度先减小后增大

陵3】直角三角形/8C中，ZA=90°,ZB=30°,在/点和C点分别固定两

个点电荷，已知8点的电场强度方向垂直于8C边向下，则（）

A

A.两点电荷都带正电

B.Z点的点电荷带负电，。点的点电荷带正电

C.A点处电荷的带电荷量与C点处电荷的带电荷量的绝对值之比为二

2

1

D.A点处电荷的带电荷量与C点处电荷的带电荷量的绝对值之比为-

2

【练4】如图，空间某区域有一个正三角形/8C,其三个顶点处分别固定有三

个等量正点电荷，。点为正三角形的中心，E、G、〃点分别为正三角形三边的

中点，E点为E关于C点的对称点。取无限远处的电势为0,下列说法正确的

是（）

A.E、G、"三点的电场强度均相同

B.E、G、〃三点的电势均相同

C.。点的电场强度最大

D.根据对称性，E、尸两点的电场强度等大反向

命题点精析（三）等量同种和异种点电荷的电场强度的比较

比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷

电场线的分布图

连线上。点场强最小，指

连线中点。处的场强为零

向负电荷一方

连线上的场强大小（从左到右）沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大

沿连线的中垂场线由。点向。点最小，向外先变大后变

。点最大，向外逐渐变小

外强大小小

关于。点对称的4与4,

等大同向等大反向

B与B'的场强

【例3】如图所示，E、尸、G、，为矩形/8CO各边的中点，0为EG、HF的交点,48边的

长度为d.E、G两点各固定一等量正点电荷，另一电荷量为。的负点电荷置于4点时，F

点处的电场强度恰好为零.若将〃点的负电荷移到。点，则尸点处场强的大小和方向为

（静电力常量为左）（）

A

H

D

4kQ4kQ

A.——,方向向右方向向左

（11

3kQ3kQ

方向向右D.—-方向向左

壁'al

【练5】如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为0，分别固定在正方形的四个顶点

上，正方形边长为m则正方形两条对角线交点处的电场强度（）

中一.......中

9----------e

附°

A.大小为丁，方向竖直向上

2也kQ

B.大小为b方向竖直向上

趣kQ

C.大小为百’方向竖直向下

2&Q

D.大小为——,方向竖直向下

a2

【练6】如图所示，一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由/一。-8匀速飞过，电子重力

不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是（）

fA

A.先变大后变小，方向水平向左

B.先变大后变小，方向水平向右

C.先变小后变大，方向水平向左

D.先变小后变大，方向水平向右

1例4］已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量

相等的点电荷所产生的电场相同。如图所示，半径为H的球体上均匀分布着电

荷量为。的电荷，在过球心。的直线上有/、8两个点，。和8、8和/间的

距离均为凡现以。8为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为左，球的体

4

积公式为忆=丁/，则〃点处场强的大小为（）

7k。5kQ

B.-------

36R236R2

7kQ3kQ

C.D.-------

32火2167?2

【练7】如图所示，在点电荷一q的电场中，放着一块带有一定电荷量、电荷均

匀分布的绝缘矩形薄板，为其对称轴，。点为几何中心。点电荷一q与

。、b之间的距离分别为"、2d、3d。已知图中。点的电场强度为零，则带电薄

板在图中b点产生的电场强度的大小和方向分别为（）

M?|:|,一yN

一_IIV~

一d-*|*-d—*■,-d-

kq,

A.—,水平向右B.—,水平向左

d2d2

kqkq,kq,

c.—,水平向右水平向右

d29d29d2

像8】直角坐标系xQy中，M、N两点位于x轴上，G、"两点坐标如图。M、N

两点各固定一负点电荷，一电荷量为。的正点电荷置于。点时，G点处的电场

强度恰好为零。静电力常量用上表示。若将该正点电荷移到G点，则”点处电

场强度的大小和方向分别为（）

r

~M0Nx

•qo,-a）

3kQ「3kQ_

A.-沿y轴正向B.-沿歹轴负向

4〃24a2

5kQ5kQ

C.——9沿y轴正向D.——,沿y轴负向

4a24a2

核心素养大提升

电场线与粒子运动轨迹问题

1.两等量点电荷的电场分布规律

等量异种电荷等量同种电荷

■

等势面

电场线

分布图i

以同种正£国电荷为例

方向：正f负

方向：中点两侧方向相反

电场强度强弱：强一弱f强，中

连线强弱：强一弱一强，中点£=0

点最小

特点

方向：正电荷f负电荷若为正电荷，中点最低

电势

强弱：高f低若为负电荷，中点最高

中点两侧方向相反。两侧均有

各点方向一致

电场强度最大值，中点向两侧均为弱一

中垂线中点最强两侧渐弱

强一弱

电势电势为0的等势面不是等势面

相同点场强的大小、电势均关于中点对称分布

2.电场线的应用.

正电荷受电场力方向和电场线在该点

判断电场切线方向相同，负电荷受电场力方向

力的方向

和电场线在该点切线方向相反

电电场线密处电场强度大，电场线疏处

判断电场

场电场强度小，进而可判断电荷受力大

线强度的大小

小和加速度的大小

的

应判断电势的

用沿电场线的方向电势降低最快，且电

高低与电势

场线密的地方比疏的地方降低更快

降低的快慢

电场线越密的地方，等差等势面越密

判断等势

面的疏密集；电场线越疏的地方，等差等势面

越稀疏

3.电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的比较

(1)电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较

电场线运动轨迹

①电场中并不存在，是为研究电场方便①粒子在电场中的运动轨迹是客观存

而人为引入的在的

②曲线上各点的切线方向即该点的场强②轨迹上每一点的切线方向即粒子在

方向，同时也是正电荷在该点所受电场该点的速度方向，但加速度的方向与

力的方向速度的方向不一定相同

（2）带电粒子运动轨迹与电场线重合的条件

①电场线是直线；

②带电粒子受电场力作用，若受其他力，则其他力的合力为零或合力方向

沿电场线所在直线；.

③带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。

以上三个条件必须同时满足。

4.求解电场线与运动轨迹问题的方法

（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、电场强度的方向（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。

【.例5】（多选）静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自A/点由静止开

始运动，N为粒子运动轨迹上的另外