版2025版高考物理大一轮复习第7章静电场第1节电场力的性质教学案

第7章静电场

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高考（全国卷）三年命题状况比照分析

考点内容要求

202420242024命题分析

物质的电结构、电荷卷

I1.从题型上

守恒卷I•Ti5：

看，既有选择

静电现象的说明II•T16：库仑力、

题，也有计算

点电荷I电场强度电场力作

题。

库仑定律II卷I•丁20：。的叠加、用下的平

2.从命题内

静电场I7•图象、电场库仑定律衡

容上看，以电

电场强度、点电荷的强度及电场力T21：等势卷

11场线、等势面

场强做功而、电场II,T20：

为背景，考查

电场线IT25：带电粒子在力做功以带电粒子

电场强度、电

电势能、电势I电场中的运动、及电势能在电场中

势（差）、电场

电势差牛顿其次定律卷的运动

II力做功、电势

卷：带电-T：：带电

匀强电场中电势差II-T25II21T2i

能的变更等

II

与电场强度的关系粒子在电场中电场强度体在电场

学问以选择

的运动、动能定

带电粒子在匀强电方向和大中运动、

题的形式呈

II小、电场功能关系

场中的运动理

现。对带电粒

卷III,T2I:电场力做功、卷

示波管I子或带电体

线与等势面的电势差

III•T2l：

常见电容器I在电场中的

关系、电场强度卷电场的叠

运动选择题、

与电势差的关III-T21：加、电势

计算题均有

系带电粒子T”：带电

电容器的电压、电荷考查，且有肯

I在匀强电体在电场

量和电容的关系定的综合性，

场中的运中的运

常与功能关

幼动、功能

系相结合。

关系

物理观念：静电现象、库仑力、电场强度、电势能、电势、电势差、电容器及电

容（如2024年全国卷I•115,2024年全国卷I・lie）。

核心

科学思维：电荷守恒定律、点电荷、库仑定律、电场线、电势差与电场强度的关

素养

系、电压和电荷量与电容的关系、电场的登加原理（如2024年全国卷H・％,全

国卷HI-TQT2I）O

科学探究：库仑力与电荷量及电荷间距离的关系、电容与电压和电荷量的美系。

科学看法与责任：静电现象应用与平安。

第1节电场力的性质

多工基岫知识必备知识全通关才3除双.息盲点

匚必备知识填充21

一、点电荷电荷守恒定律库仑定律

1.点电荷元电荷

(1)点电荷：当带电体本身的必和形态对探讨的问题影响可以忽视不计时，可以将带

电体视为点电荷。点电荷是一种志向化模型。

(2)元电荷：把最小的电荷量叫做元电荷，用e表示，e=L60X1019Co全部带电体的

电荷量或者等于e,或者等于e的整数倍。

2.电荷守恒定律

(1)内容：电荷既不能创生，也不能消逝，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者

从一个物体转移到另一个物体,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。

摩擦起电］在L

实质

(2)物体的带电方式：接触带电，一a电子转移,电荷重新安排，遵循电荷守恒定

感应起电

律。

(3)电荷的安排原则：两个形态、大小相同且带同种电荷的导体，接触后再分开，二者

带相向电荷,若两导体原来带异种电荷，则电荷先生型，余下的电荷再平分。

3.库仑定律

(1)内容：直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正比，与

它们的距离的生左成反比。作用力的方向在它们的连线上。

(2)表达式：Q得华，式中在=9.0义1()9N・n?/C2,叫静电力常量。

(3)适用条件：真空中静止的点电荷。

二、静电场电场强度电场线

1.静电场

(1)定义：静电场是客观存在于电荷四周的一种物质。

(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。

2.电场强度

(1)定义式：E=，是矢量，单位：N/C或V/m。

Q

kQ

⑵点电荷的场强：

(3)方向：规定典苞在电场中某点受电场力的方向为该点的电场强度方向。

3.电场线

(1)电场线的特点。

①电场线从正电荷动身，终止于负电荷或无穷远处,或来自于无穷远处，终止于负电荷。

②电场线在电场中不相交。

③在同一电场中，电场线越密的地方场强越大。

④电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。

⑤沿电场线方向电势渐渐隆低。

⑥电场线和等势面在相交处相互垂直。

(2)几种典型电场的电场线。

点电荷的电场等量异种电荷的电场

等fit正电荷的电场匀强电场点电荷与金属板的电场

匚学情自测验收U

1.思索辨析(正确的画“，错误的画“X”)

(1)电场强度反映了电场力的性质，所以电场中某点的电场强度与摸索电荷在该点所受

的电场力成正比。(X)

(2)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向。(J)

(3)真空中点电荷的电场强度表达式夕="，。就是产生电场的点电荷。(V)

(4)在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同。

(X)

(5)电场线的方向即为带电粒子的运动方向。(X)

(6)英国物理学家法拉第地早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。(J)

2.(人教版选修3-lPE改编)如图所示，半径相同的两个金属小球力、6带有电荷量大

小相等的电荷，相隔肯定的距离，两球之间的距离远大于小球的直径，两球之间的相互吸引

力大小为凡今用第三个半径相同的不带电的金属小球。先后与/、Z?两个球接触后移开，

这时，力、两个球之间的相互作用力大小足（）

AB

O0

A.%B.%C,'D.%

A［由于/!、8间有吸引力，故力、6带异种电荷。设/、£带的电荷量分别为。、—Q,

则两球之间的相互吸引力即为静电力：F=4°当。球与力球接触后，力、。两球的电荷量都

QL?Q

为：小=5。当C球再与〃球接触后，B、C两球的电荷量都为：q,=-=-.所以此时力、B

两球之间的相互作用力的大小为U=心/=隹=，故A正确。］

3.（人教版选修3—1巴5T-改编）（多选）某电场区域的电场线如图所示，乐〃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点受到的电场力肯定小于它在力点受到的电场力

B.a点的场强方向肯定沿着a点的电场线向右

C.正电荷在a点受到的电场力肯定大于它在6点受到的电场力

I）.a点的场强肯定大于2,点的场强

［答案］BCD

4.（人教版选修改编）用一条绝缘细线悬挂一个带电小球，小球质量为/〃=

1.OXI。？kg,所带电荷鼠为？=十2.oxiO现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘

细线与竖直方向的夹角为。=30。，重力加速度尸10m/sz,则匀强电场的电场强度£大

小为（）

A.5V3X10rtV/mB.10"V/m

C.芈X10"V/m

D.5X106V/m

1ox10'2X10

B［小球处于平衡状态，有暮tan30。，所以£=殷也产二=——―-

nigq4人1u

久回

V/m=L-^-X10hV/m,B正确。］

J

总结常考考点关键能力全突破峭.配

考点1

库仑定律的理解及应用「依题组训练1

1.如图所示，两个带电金属小球中心距离为人带电荷量相等为。，则它们之间电荷的

相互作用力大小夕的说法正确的是（）

O……。

U

A.若是异种电荷网咯

B.若是同种电荷力年

C.若是异种电荷处，

D.不论是何种电荷

C［当是异种电荷时，电荷间相互吸引，导致电荷间距比，•还小，因此库仑力分年，

故A错误，C正确：若是同种巾，荷，则出现相互排斥，导致电荷间距比二还大，因此库仑力

尺,，故B、D错误。］

2.（2024•全国卷I）如图所示，三个固定的带电小球出。和a相互间的距离分别为

a力=5cm,bc=3cm,ca=4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、。的连线.设

小球a方所带电荷量的比值的肯定值为亿贝h）

C

Z/'、、

/'、

\

U，二---------

A.a、。的电荷同号，4二导

B.a、Z＞的电荷异号，k=—

y

c.a、。的电荷同号，《=附

乙I

64

D.a、6的电荷异号，k=—

乙■

［)［假如a、6带同种电荷，则a、6两小球对c的作用力均为斥力或引用

力，此时。在垂直于乐。连线的方向上的合力肯定不为零，因此外。不行

能带同种电荷，A、C错误：若以人带异种电荷，假设a对。的作用力为斥......

力，则8对c的作用力肯定为引力，受力分析如图所示，由题意知c,所受库仑力的合力方向

平行于a、力的连线，则片、片在垂直于《方连线的方向上的合力为零，由几何关系可知/a

PA

=37°、/方=53°,则Bsir37°=Rcos37°,解得力=三，又由库仑定律及以上各式代

rb6

入数据可解得隹=H，B错误,D正确。］

3.如图所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷力、8,力带电+0,6带电一90。

现引入第三个点电荷£恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电

性质及位置应为()

AB

®............o

p0.4m-----------

A.正，8的右边0.4m史

B.正，占的左边0.2m史

C.负，力的左边0.2m史

D.负，力的右边0.2m史

C［要使三个电荷均处于平衡状态，必需满意“两同夹异”“两大夹小”“近小远大”

的原则，所以点电荷C应在力左侧，带负电。设C带电荷量为0,力、。间的距离为筋力、B

间距离用广表示，由于处于平衡状态，所以准=片警，解得*=0.2m,选项C正确。］

1........规律总结..........................

1.应用库仑定律的三条提示

(1)作用力的方向推断依据：同性相斥，异性相吸，作用力的方向沿两电荷连线方向。

(2)两个点电荷间相互作用的库仑力满意牛顿第三定律，大小相等、方向相反。

(3)库仑力存在极大值，在两带电体的间距及电荷量之和肯定的条件下，当s=©时，尸

最大。

2.三个自由点电荷的平衡问题

两同夹异卜=畿一^嬖今［三点共线］

---------,二平•衡规t

:两大夹小卜^^金希声近小远大］

电场强度的理解与计算［分考向训练］

1.电场强度的性质

欠量性规定正电荷受力方向为该点场强的方向

电场中某一点的电场强度£是唯一的，它的大小和方向与放入该点的摸

唯一性

索电荷,无关，它确定于形成电场的电荷（场源电荷）及空间位置

2.电场强度的三个计算公式

卜考向1点电荷电场强度的登加与计算

1.（2024•宁夏高校附中四模）a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点，。为菱形中心，

Z^c=120°o现将三个等量的正点电荷+0分别固定在a、匕、。三个顶点上，下列说法正

确的有（）

A.4点电场强度的方向由d指向0

B.〃点电场强度的方向由d指向。

C.。点的电场强度大于d点的电场强度

D.〃点的电场强度小于d点的电场强度

C［由电场的叠加原理可知，d点电场的方向为由。指向H0点的电场方向也是由0

指向"，故A、B错误：设菱形的边长为r,依据点电荷电场强度表达式人理，三个点电荷

r

在d点产生的场面大小相等，由场强的叠加可知，d点的场强大小e=2«,。点的场强大

小为%=4以可见〃点的电场强度小于。点的电场强度，故D错误，C正确。］

2.（2024•浙江学军中学模拟）一边长为r的正三角形的三个顶点，固定有3个点电荷,

电荷量分别为十。、十"0一2/如图，静电力常量为h则三角形中心处。点的电场强度大

小和方向分别为（）

A.华4指向电荷量为一2。的点电荷

B.羿，指向电荷量为一2g的点电荷

C.华，背离电荷量为-2°的点电荷

D.当'背离电荷量为-2“的点电荷

B［〃点是三角形的中心，到三个点电荷的距离均为/=乎7・，两个电荷量为的点电

荷在。处产生的场强大小为6=瓦=号，依据对称性和几何学问得知两个电荷量为+«的点

电荷在〃处产生的合场强为尻=笈=耳：再与电荷量为一2q的点电荷在。处产生的场强合

成，得到0点的合场强为£=%+后=号+片=存=带，方向指向电荷量为一2。的点电

荷，故选B。］

「考向2非点电荷电场强度的叠加与计算

3.（2024•福建联考）匀称带电薄球壳在球外空间产牛的中场等效于电荷集中于球心处

产生的电场。如图所示，在半球面力〃上匀称分布有正电荷，总电荷量为d球面半径为亿

口为通过半球面顶点与球心。的轴线，在轴线上有M*两点，〃仁公02凡己知J/点的场

强大小为公则川点的场强大小为（）

A.焙-EB.黑C."—ED.需+E

4/r4/f乙KLK

C［若将匀称带2g电荷的薄球壳放在。处，球壳在J/、*两点产生的电场强度大小均为

怒；则由对称关系可知4点的场强大小£=器一反C1E确。］

4.（多选）（2024•衡水模拟）如图所示，竖直面内固定的匀称带电圆环半径为此带电量

为十a在圆环的最岛点用绝缘丝线悬挂一质量为以带电荷量为。的小球（大小不计），小

球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，小球到圆环中心。距离为此已知静电力常量

为〃，重力加速度为9则小球所处位置的电场强度为（）

V

A.殷B.华C.JD.哪

q2qR4/r

AD［带电小球受到库仑力为圆环各个点对小球库仑力的合力，以小球为探讨对象，受

力如图所示。圆环各个点对小球的库仑力的合力为。底,由平衡条件得，不

竖直方向应in。=砥，小球到圆环中心。距离为"，而竖直面内固^Zl：l

定的匀称带电圆环半径为亿则sin〃=孚，解得?=木酩,水平gE一r.....0—

方向前"=*解得4等故AF确.B错误：将圆环看成由""

个小段组成，当〃相当大时，每一小段都可以看成点电荷，由对称性知，各小段带电体在小

球所处位置场强少的以直重量相互抵消，而水平重量之和即为带电环在小球处的场强区结

合矢量的合成法则及三角学问,则有小球所处位置的电场强度为原义乎=噜,

故C错误，D正确。］

…9■••••••••,,-------

计算电场强度的五种方法

多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷在咳处所产生的电场强度的

叠加法

矢量和

平衡法带电体受力平衡时可依据平衡条件求解

在保证效果相同的前提下，将困难的电场情景变换为简洁的或熟识的电场

等效法

情景

对称法空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性

补偿法将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球而等

考点3

电场线的理解及应用［依题组训练］

1.电场线的应用

(1)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大。

(2)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。

(3)沿电场线方向电势渐渐降低。

(4)电场线和等势面在相交处相互垂直。

2.两种等量点电荷的电场线

比较等量异种点电荷等量同种点电荷

电场线分布7

7

中垂线上的

。点最大，向外渐渐减小。点为零，向外先变大后变小

电场强度

连线上的电沿连线先变，.、后变大，中点。处的沿连线先变小后变大，中点。处的电

场强度电场强度最小场强度为零

力点场强方向向右，H点场况方向向

电场强度方、B、B'四点场强方向相同，

左，/，点场强方向向上，4’点场强方

向比较垂直于应?'连线

向向I'

［题组训练］

1.(2024•黑龙江牡丹江一中期末)关于电场线的以下说法中正确的是()

A.电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同

B.沿电场线的方向，电场强度越来越小

C.电场线越密的地方同一摸索电荷所受的电场力就越大

D.顺着电场线移动电荷，电荷受电场力大小肯定不变

C［电场线上每一点的切线方向都跟正电荷在该点所受电场力方向相同，与负电荷在该

点受到的电场力方向相反，选项A错误：匀强电场中沿电场线的方向，电场强度不变，选项

B错误；电场线越密的地方，电场强度就越强，则同一摸索电荷受的电场力就越大，选项C

正确；顺着电场线移动电荷，若是非匀强电场，则电荷受电场力大小可能变更，选项D错误。］

2.(2024•甘肃兰州期末)如图所示，下列说法正确的是()

甲乙

丙T

A.图甲为等量同种点电荷形成的电场线

B.图乙离点电荷距离相等的a、两点场强相同

C.图丙中在c