电场力的性质（讲）-2023年高考物理一轮复习（原卷版）

第八章静电场

自考纲考情

近5年考情分析

考题统计

考点要求等级要求20222021202020192018

上海卷•T16

电场力的湖南卷•T2

III卷・T15I卷・T16

性质山东卷•T3

乙卷•T21

甲卷•T21

电场能的甲卷•T19n卷・T20I#-T21

II乙卷•T19III卷・T21

性质乙卷•T15m卷・T2iII卷・T21

浙江1月卷仃10

电容器与

辽宁卷•T14

带电粒子乙卷•T20II卷"T24

II浙江6月卷•T9I卷・T25DI卷・T21

在电场中III卷・T24

广东卷•T14

的运动

物理观念：

1.描述电场的物理量.2.运动和相互作用观念:库仑定律、电场强度、带电粒子在电场中的运动规

律.3.能量观念：电场中的功能关系。

核心素养

科学思维：

1.科学论证：电场强度的叠加，平行板电容器的动态分析.2.科学推理:解决力、电综合问题。

科学态度与责任：电容器在现代科技生活中的应用。

本章通常以粒子运动情景或相关图象为考查依托，虽然多以选择题的形式出现，但综合性强，选项

覆盖知识点多且杂，因此要求考生做到“面面俱到”。另外，以电磁学综合计算为背景的计算题也

命题规律经常涉及此章的内容。从趋势上看，（1）会继续通过电场力的性质和电场能的性质这两条主线来考查

物理量间的联系；（2）会继续以电场线、等势面为工具考查各物理量的大小和方向；（3）与动力学、能

量相结合考查带电粒子的平衡、运动问题。

本章涉及知识点多且抽象难懂，包含思想方法多，综合性强，且为考查的热点内容.因此，一定要下

备考策略大力气扎扎实实地学好本章的知识与方法，形成解决物理问题的基本思路，能够从力与运动的观念

和能量的观念分析解决问题.在本章复习过程中多消耗一些时间和精力是很有必要的.

⑥考点梳理

【网络构建】

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库仑定律的理解及

其相关平衡问题

专题8.1电场力的性质

役考点梳理

【网络构建】

点电荷电场中场强的计算

*横法求电场强度

电场强度的对称法求电场强度

理解与计算

库仑定律与电荷守等效法求电场强度

恒定律的结合问题

微元法求电场强度

三徇立共线点_库仑定律的理解及

电荷平衡问题

?其相关平衡问题等量异(同)种电

库仑力作用下的平衡问题荷电场线的分布

电场线中带电粒

电场线的理子的运动分析

解和应用根据苞子运动情况

判断电场线分布

考点一库仑定律的理解及其相关平衡问题

1.对库仑定律的理解

(1)尸="，一指两点电荷间的距离.对可视为点电荷的两个均匀带电球，一为两球的球心间距.

r2

(2)当两个电荷间的距离r—O时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大.

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

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电场强度为零的位置.

(2)

(两同夹异卜电性上।位置上》(三点共线)

3.求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路

涉及库仑力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样，受力分析是基础，应用平衡条件是关键，都可以

通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题，但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点.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”)

I__________________

[受力分析T多了电场力(5=隼"或尸=gE)

|列平层方程1%=。或凡=0、F,=O-]

三个孤立共线点电荷平衡问题

(1)条件：每个点电荷所受合力为零.

(2)平衡规律

(两同夹异

三点共线

平衡规律

两大夹小近小远大

上

“两同夹异”一正、负电荷相互间隔；“三点共线”一三个点电荷分布在同一条直线上；“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.

考点二电场强度的理解与计算

1.电场强度的三个计算公式

2.求解电场强度的非常规思维方法

(1)等效法：在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景.

例如：一个点电荷+g与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个异种点电荷形成的电场，如图甲、

乙所示.

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M

(2)对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简

化.

如图丙所示，均匀带电的3球壳在。点产生的场强，等效为弧产生的场强，弧产生的场强方向，又

4

等效为弧的中点初在。点产生的场强方向.

丙

(3)填补法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍.

(4)微元法：将带电体分成许多元电荷，每个元电荷看成点电荷，先根据库仑定律求出每个元电荷的场强,

再结合对称性和场强叠加原理求出合场强.

考点三电场线的理解和应用

1.电场线的用途

⑴判断电场力的方向——正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同，负电荷的受力方向和电场线在

该点切线方向相反.

⑵判断电场强度的大小(定性)一电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可判断电荷受力

大小和加速度的大小.

⑶判断电势的高低与电势降低的快慢一沿电场线的方向电势逐渐降低，电场强度的方向是电势降低最快

的方向.

(4)判断等势面的疏密——电场线越密的地方，等差等势面越密集；电场线越疏的地方，等差等势面越稀疏.

2.两种等量点电荷的电场

比较等量异种点电荷等量同种点电荷

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电场线分布图

1

1

在电荷连线上，中点。的电场强

连线中点。的电场强度为零

度最小，指向负电荷一方

连线上的电场强度大小沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大

沿中垂线由。点向外电场强度

O点最大，向外逐渐减小。点最小，向外先变大后变小

大小

关于。点对称的A与A\B与B'

等大同向等大反向

的电场强度

电场线中带电粒子的运动分析

（1）“运动与力两线法”一画出“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.

u题型剖析

高频考点一库仑定律的理解及其相关平衡问题

库仑定律与电荷守恒定律的结合问题

例1、两个分别带有电荷量一。和+50的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为『的两处，它们

间库仑力的大小为R两小球相互接触后将其固定距离变为:，则两球间库仑力的大小为（）

5FF4F16F

A.—B.-C.—D.-

16555

【变式训练】三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径.球

1的电荷量为q,球2的电荷量为nq,球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为

F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为巴方

向不变.由此可知（）

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A.〃=3B.几=4C.n=5D.n=6

三个孤立共线点电荷平衡问题

例2、两个可自由移动的点电荷分别放在/、2两处，如图所示./处电荷带正电荷量。1，2处电荷带负

电荷量02,且。2=401,另取一个可以自由移动的点电荷。3,放在直线上，欲使整个系统处于平衡状

态，贝！1（）

gQ

AB

A.03为负电荷，且放于N左方B.①为负电荷，且放于3右方

C.Q为正电荷，且放于43之间D.①为正电荷，且放于3右方

【变式训练】如图所示，。、6、c为真空中三个带电小球，6球带电荷量为+。，用绝缘支架固定，a、c

两小球用绝缘细线悬挂，处于平衡状态时三小球球心等高，且。、6和6、c间距离相等，悬挂。小球的细

线向左倾斜，悬挂c小球的细线竖直，则（）

A.a、c两小球带同种电荷B.a、c两小球带异种电荷

C.a小球带电荷量为一40D.c小球带电荷量为+4。

库仑力作用下的平衡问题

例3、如图所示，在光滑定滑轮。正下方与。相距〃的/处固定一电荷量为。①>0）的点电荷，电荷量为q

的带正电小球2,用绝缘细线拴着，细线跨过定滑轮，另一端用适当大小的力尸拉住，使2处于静止状态,

此时8与N点的距离为R,8和C之间的细线与AB垂直.若B所受的重力为G,缓慢拉动细线（始终保持

3平衡）直到3接近定滑轮，静电力常量为左，环境可视为真空，则下列说法正确的是（）

A.尸逐渐增大B.尸逐渐减小C.3受到的库仑力大小不变D.3受到的库仑力逐渐增大

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【变式训练】如图所示，带电小球/、2的电荷分别为。小QB,OA=OB,都用长£的丝线悬挂在。点.静

止时/、B相距为4.为使平衡时AB间距离减为£可采用的方法有()

2

A.将小球/、2的质量都增加到原来的2倍B.将小球B的质量增加到原来的8倍

C.将小球/、5的电荷量都减小到原来的一半

D.将小球/、2的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球2的质量增加到原来的2倍

高频考点二电场强度的理解与计算

点电荷电场中场强的计算

例4、如图所示，真空中xOy平面直角坐标系上的/、B、C三点构成等边三角形，边长£=2.0m.若将电

荷量均为4=+2.0x10-6c的两点电荷分别固定在/、B点,已知静电力常量后=9.0x109N.m2/C2,求：

(1)两点电荷间的库仑力大小；

(2)C点的电场强度的大小和方向.

【变式训练】静电场可以用电场线和等势面形象描述.

(1)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷。的场强表达式；

(2)点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面目、S2到点电荷的距离分别为n、『2.我们知道，电场线

的疏密反映了空间区域电场强度的大小.请计算&、S2上单位面积通过的电场线条数之比®.

补偿法求电场强度

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例5、均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示，在半球面

上均匀分布正电荷，总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过半球面顶点与球心。的轴线，在轴线上

有M、N两点，0M=ON=2凡已知M点的场强大小为£,则N点的场强大小为（）

A—B.&C..ED.设E

对称法求电场强度

例6、如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为。的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上

有a、b、d三个点，。和b、b和c、c和4间的距离均为R,在。点处有一电荷量为式夕>0）的固定点电荷.已

知6点处的场强为零，则d点处场强的大小为住为静电力常量X）

A.僚B

【变式训练】如图所示，在X轴上放置两正点电荷01、。2,当空间存在沿/轴负

向的匀强电场时，y轴上/点的场强等于零，已知匀强电场的电场强度大小为£,两点电荷到N的距离分

别

为n、F2,则在V轴上与/点对称的8点的电场强度大小为（）

A.£B.eqC.IED.4E

等效法求电场强度

例7、如图所示，xQy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=〃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g

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=“处的场强

2

大小为（左为静电力常量）（）

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A.B.C.D.

微元法求电场强度

例8、下列选项中的各刎环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各刎环间彼此绝

缘.坐标原点。处电场强度最大的是（）

【变式训练】一半径为R的圆环上，均匀地带有电荷量为。的电荷，在垂直于圆环平面的对称轴上有一点

P,它与环心O的距离。尸=£.设静电力常量为k,关于P点的场强E,下列四个表达式中只有一个是正确

的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析,判断正确的表达式是（）

AkQkQLkQRDkQL

•tj•«

R2+L2R2+L2y（R2+」）3,（尺2+£2）3

高频考点三电场线的理解和应用

等量异（同）种电荷电场线的分布

例9、如图所示，在x轴上关于。点对称的/、3两点有等量正点电荷（带电荷量均为0）,在y轴上。点

有负点电荷（带电荷量为0）,且CO=O£»=r,//。。=60。.下列判断正确的是（）

-y

AoBX

-Qc

A.。点电场强度小于。点的电场强度

B.若两个正点电荷的电荷量同时等量地缓慢增大，则。点电场强度也增大

C.若两个正点电荷的电荷量同时等量地缓慢增大，则。点电场强度也增大

D.若负点电荷的电荷量缓慢减小，则。点电场强度将增大

b.__--------

Q

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【变式训练】如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷+0和一3直线九w是两点电荷连线的中

垂线，。是两点电荷连线与直线九W的交点.。、6是两点电荷连线上关于