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文档简介
2026届高考物理冲刺复习静电场中力的性质
静电场课程标准1.通过实验了解静电现象。
能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。2.知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。
体会探究库仑定律过程中的科学思维和方法。3.知道电场是一种物质。
了解电场强度,体会用物理量之比定义新物理量的方法。会用电场线描述电场。4.了解生产生活中关于静电的利用与防护。1.理解和掌握库仑定律,并会用库仑定律处理有关带电体的平衡和加速问题。2.理解和掌握电场强度的概念,并会求解有关电场强度的叠加问题。3.理解和掌握电场线的特点,并会根据其特点处理有关问题。复习目标金牌班主任
电场强度电势差
建构网络
纵览全章电场两大基本规律四种典型电场两个核心概念三大关系功能关系电场强度与电势差电场线与等势面相互垂直库仑定律电荷守恒定律定义式决定式⑴两种电荷:同种电荷相互____,异种电荷相互_____。排斥
吸引
考点一库仑定律及库仑力作用下的平衡问题⑵元电荷:电荷的多少叫电荷量,最小的电荷量叫作元电荷。
e=____________C。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________。
保持不变一、静电现象电荷守恒定律1.电荷摩擦起电、接触起电、______起电。
2.起电方式:3.电荷守恒定律(e的数值最早由美国科学家_______测定)感应1.60×10-19(带电实质:物体带电的实质是________________)密立根电子的得失二、点电荷及库仑定律1.点电荷:条件:点电荷——理想模型(类比质点)L空间距离
>>
R带电体尺寸2.库仑定律⑴内容:k:静电力常量(大数据)
⑵公式:⑶适用条件:①真空中
q:运算时取绝对值代入计算真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,跟它们电荷量的乘积成正比,跟它们之间距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。r:点电荷之间的距离
②点电荷①
当r→0时,是否F→∞?思考:②
若两带电体的间距及电荷量之和一定,则什么情况下F最大?注:只要其中两个点电荷平衡,第三个点电荷一定平衡,只需根据平衡条件对其中的任意两个电荷列式即可。3.共线的三个自由电荷的平衡问题4.涉及库仑力的平衡和加速问题排列规律F合=ma位置:“三点共线”(三个点电荷分布在同一条直线上)电性:“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”(中间电荷靠近电荷量较小的电荷)电量:思路
加速问题:平衡问题:
∑Fx=0∑Fy=0或F合=0
C
考向二:库仑力的合成典题2(2023海南卷)如图所示,一光滑绝缘轨道水平放置,直径上有A、B两点,AO=2cm,OB=4cm,在A、B固定两个带电荷量分别为Q1、Q2的正电荷,现有一个带正电小球静置于轨道内侧P点(小球可视为点电荷),已知AP∶BP=n∶1,则Q1∶Q2是(
)A.2n2∶1 B.4n2∶1C.2n3∶1 D.4n3∶1C解析:设置于P点d的小球电荷量为q,该小球受力如图。过圆心O作AP的平行线,交PB于点M,则几何三角形OMP与力矢量三角形F12F2P为相似三角形,则有FNF1F2MF12设线段PB长为x0,由题意知,将PM和OM代入①,可得②由库仑定律可得③由②、③可得①故选项C正确。考向三:三个自由电荷的平衡问题典题3(多选)如图所示,同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3,恰好都处于平衡状态,除相互作用的静电力外不受其他外力作用。已知q1、q2间的距离是q2、q3间距离的2倍。下列说法正确的是(
)A.若q1、q3为正电荷,则q2为负电荷B.若q1、q3为负电荷,则q2为正电荷C.q1∶q2∶q3=9∶4∶36D.q1∶q2∶q3=36∶4∶9ABD
考向四:库仑力作用下的平衡问题典题4(2024全国新课标卷)如图所示,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上,下端分别系有均带正电荷的小球P、Q,小球处在某一方向水平向右的匀强电场中,平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等,则(
)A.两绳中的拉力大小一定相等B.P的质量一定大于Q的质量C.P的电荷量一定小于Q的电荷量D.P的电荷量一定大于Q的电荷量B
拓展变式
如图所示,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板上,下端分别系有带异种电荷的小球A、B(均可视为点电荷)。小球处在方向水平向右的匀强电场中,平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等,小球A、B的质量分别为m1、m2,带电荷量大小分别为q1、q2。下列说法正确的是
(
)A.小球A一定带正电B.若q1>q2,则有可能m1=m2C.若q1>q2,则一定有m1>m2D.若q1<q2,则有可能m1>m2C解析:对小球A受力分析可知,小球A除了受重力和绳子的拉力外,还受到水平向左的力,因A、B带异种电荷,则A所受库仑力向右,因此A要受水平向左的电场力,故A一定带负电,A错误;
设连接小球A、B的细绳上的弹力大小分别为F1、F2,小球A、B间的库仑力大小为F库,匀强电场的电场强度大小为E,细绳与竖直方向的夹角为α,则有
F1cosα=m1g、F2cosα=m2g;
F1sinα+F库=Eq1,F2sinα+F库=Eq2,
解得m1gtanα=Eq1-F库,m2gtanα=Eq2-F库,C正确,B、D错误。力
考点二电场强度的矢量性以及大小的计算一、电场对放入其中的电荷有______的作用。
基本性质:二、电场强度1.定义式:2.物义:描述电场强弱和方向的物理量,反映静电场电力的性质。单位:N/C或_____。V/m3.矢量性:电场中某点电场强度的方向与_______在该点所受静电力的方向相同。由电场本身决定,与放入的试探电荷无关。适用于一切电场(普遍适用)正电荷⑴电场强度大小:Q
:场源电荷r
:电场中点到Q的距离4.点电荷的电场
球形带电体与点电荷的等效设均匀带电球体或球壳半径为R,电场中P点到球心距离为r(r>R),则P点的场强为r>RrPQrPQ⑵适用条件:点电荷的电场●叠加原理:●运算法则:5.电场强度的叠加某一点的电场强度等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。平行四边形定则⑴确定分析计算的空间位置;⑵分析该处有几个分电场,先计算出各个分电场在该点电场强度的大小和方向;⑶依次利用平行四边形定则求出电场强度的矢量和。方法与技巧:分析电场叠加问题的一般步骤
考向一:电场强度的理解和计算典题5(2023全国乙卷)如图所示,等边三角形ABC位于竖直平面内,AB边水平,顶点C在AB边上方,3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下,BC边中点N处的电场强度方向竖直向上,A点处点电荷的电荷量的绝对值为q。⑴求B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负。⑵求C点处点电荷的电荷量。
D解析:根据电场强度的矢量性可知,要使P点的电场强度为零,三个点电荷不可能是同种电性,故A、B错误;
根据矢量叠加特点和几何关系知,Q1、Q3在P点的电场强度应大小相等,故C错误,D正确。考向三:求解特殊带电体电场强度的方法典题7(等效法、补偿法)(多选)(2025河南开封模拟)如图所示,一个充满正电荷的球体,球心为O1,半径为R,电荷均匀分布且不移动,其电荷体密度为ρ(单位为C/m3),挖去一个半径为r的球,球心为O2,形成空腔,在空腔中有一个正方形acbd,这四个顶点到O2的距离相等,ab与O1O2连线成45°。则下列说法正确的是(
)A.一电荷量为+q的点电荷,放在a点,不受电场力作用B.一电荷量为+q的点电荷,放在a、c点,受到的电场力的作用相同C.将一电荷量为+q的点电荷,从a点移到d点,电场力不做功D.a点的电场强度方向由O1指向O2
BD
同理可知,空腔内c点的电场强度与a点的电场强度大小相等,方向相同,A错误,B正确;
根据上述分析可知,空腔内各点电场强度大小、方向均相同,为匀强电场(方向由O1指向O2),a、c电势相等,a、b间与c、d间电势差相等,C错误,D正确。
C
方法与技巧:求解特殊带电体电场强度的四种方法等效法在保证效果相同的前提下,将复杂的电场情境变换为简单的或熟悉的电场情境。对称法空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性补偿法将有缺损的带电空腔球补全为全球,或将缺口的带电圆环补全为圆环,或将半球面补全为球面等。微元法可将带电圆环、带电平面等分成许多微元电荷,每个微元电荷可看成点电荷,再利用公式和电场强度叠加原理求出合电场强度。考点三电场线的理解及应用1.电场线:为了形象地描述电场中各点电场强度的_____及______,在电场中画出一些有方向的曲线,曲线上每点的____方向都跟该点的电场强度方向一致,曲线的______表示电场的强弱。
方向2.电场线的特点
⑴在静电场中,电场线从正电荷或无限远出发,
终止于负电荷或无限远,是不闭合的曲线。⑵同一电场的电场线在电场中不相交。∞∞⊕源头收尾-⑶沿电场的电场线方向电势降低。⑷电场线和等势面在相交处垂直。切线强弱
疏密3.典型电场的电场线
⑴正、负点电荷的电场线分布⑵匀强电场电场线分布⑶等量异种点电荷的电场线分布方向:_______________________________。③在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向:_____________________;
在中垂面(线)上移动电荷时电场力_______(填是否做功)。①沿两点电荷间连线,______场强最小;②两点电荷连线的中垂面(中垂线)上:大小:______场强最大,沿中垂线向外___________。④沿关于O点对称位置的电场强度:_____________中点中点逐渐减小平行两点电荷连线指向负电荷总与中垂面(线)垂直不做功等大同向O⑷等量同种点电荷的电场线分布①两点电荷连线中点处场强:
②沿中垂线场强:③关于O点对称位置的电场强度:先增大,后减小;方向沿中垂线向外。E=0等大反向O典题9(2025江苏泰州期末)在如图所示的电场中,各点电荷所带电荷量大小都是q,甲图中的A、B为对称点,乙、丙两图的点电荷间距离都为L,虚线是两侧点电荷连线的中垂线,两点电荷连线上的O、C间的距离和O'、D间距离也是L,下列说法正确的是(
)A.图甲中A、B两点电场强度相同B.图乙和图丙中,O点和O'点的电场强度大小相等C.图乙中C点的电场强度大于图丙中D点的
电场强度D.图乙中从O点沿虚线向上电场强度变大,
而图丙中从O'点沿虚线向上电场强度
变小C
典题10如图所示,MN是一负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示。下列说法正确的是(
)A.带电粒子从a到b过程中动能逐渐减小B.负点电荷一定位于M
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