高考物理一轮复习课件 第45课时　电场力的性质

第九章静电场第45课时电场力的性质【复习定位】

1.了解静电现象，能用电荷守恒的观点分析静电现象。2.知道点电荷模型，体会科学研究中建立物理模型的方法，掌握并会应用库仑定律。3.掌握电场强度的概念和公式，会用电场线描述电场。4.掌握电场强度叠加的方法，知道静电的防止与利用。CONTENTS目录页1必备知识自主学习2关键能力阶梯突破3课时作业必备知识自主学习返回目录一、元电荷、点电荷二、电荷守恒定律三、库仑定律四、电场、电场强度及电场线3．电场线的特点五、静电现象1．静电平衡④导体内部没有净剩电荷，净剩电荷只分布在导体的外表面上。⑤在导体外表面，越尖锐的位置，净剩电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有净剩电荷。1．判断正误。(1)电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比。(

×

)(2)电荷在电场中某点所受的电场力的方向就是该点的电场强度方向。(

×

)(3)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。(

×

)(4)物体带电的实质是电子的转移。(

√

)2．(2024·江苏卷)在静电场中有a、b两点，试探电荷在两点的静电力F与电荷量q满足如图所示的关系，请问a、b两点的电场强度大小关系是(

D

)A．Ea＝Eb

B．Ea＝2EbC．Ea<Eb

D．Ea>EbD关键能力阶梯突破返回目录考点一库仑定律的理解及应用1．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。3．三个自由点电荷的平衡问题【例1】(2025·八省联考四川卷)X、Y、Z为大小相同的导体小球，X、Y所带电荷量均为q，Z所带电荷量为－5q。X、Y均放置在光滑绝缘水平面上，Y固定在P点，X与绝缘轻弹簧端相连，弹簧另一端固定，此时X静止在平衡位置O点，如图所示。将较远处的Z移近，先与X接触，然后与Y接触，再移回较远处，在此过程中，一直保持不变的是(

B

)A．X的平衡位置

B．Z的电荷种类C．Y对X的库仑力方向

D．X、Y系统的电势能B

【例2】如图所示，在一条直线上有两个相距0.4

m的点电荷A、B，A带电荷量为＋Q，B带电荷量为－9Q。现引入第三个点电荷C，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(

C

)A．正，B的右边0.4

m处B．正，B的左边0.2

m处C．负，A的左边0.2

m处D．负，A的右边0.2

m处C【例3】(2024·新课标卷)如图，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(

B

)A．两绳中的张力大小一定相等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

反思提升►

库仑力作用下的平衡问题，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：考点二电场强度的理解和计算1．电场强度的性质矢量性电场强度方向与正电荷受力方向相同唯一性电场强度决定于电场本身，与试探电荷无关2.电场强度的三个公式的比较【例4】(2024·湖南永州一中开学考)真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2

m和0.7

m，如图甲所示。在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，静电力的大小F跟试探电荷电荷量大小q的关系分别如图乙中直线a、b所示。忽略A、B间的作用力。下列说法正确的是(

C

)A．B点的电场强度大小为0.25

N/CB．A点的电场强度的方向沿x轴负方向C．点电荷Q的位置坐标为0.3

mD．点电荷Q是正电荷C

【例6】在点电荷Q产生的电场中有a、b两点，相距为d。已知a点的电场强度大小为E，方向与ab连线成60°角，b点的电场强度方向与ab连线成30°角，如图所示，则点电荷Q的电性和b点的电场强度大小为(

C

)C

考点三电场线静电的防止与应用1．两种等量点电荷电场线的比较2.电场线的应用(1)判断电场强度的大小：电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小。(2)判断静电力的方向：正电荷受力方向与电场线在该点切线方向相同，负电荷受力方向与电场线在该点切线方向相反。(3)判断电势的高低与电势降低得快慢：沿电场线方向电势降低最快，且电场线密集处比稀疏处降低更快。【例7】如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为＋Q的点电荷，点电荷到金属球的球心距离为3r，静电力常量为k。达到静电平衡后，下列说法正确的是(

C

)C

【例8】一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v-t图像如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列选项中的(

C

)解析由题中v-t图像可知负电荷在电场中做加速度越来越大的加速运动，故电场线方向应由B指向A且A到B的过程中场强变大，电场线变密，C项正确。C【例9】

(2023·全国甲卷)在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是(

A

)A解析

电子在电场中所受静电力方向与电场线方向相反，由于电子速度方向与电场线方向不在同一条直线上，因此电子在电场中做曲线运动，静电力指向轨迹凹侧，且轨迹应夹在所受静电力方向与速度方向之间，由题图可知，非匀强电场的电场强度在水平方向的分量从左到右先增大后减小，且具有对称性，故电子在水平方向上一直加速，在竖直方向上先减速到零再反向加速。B选项中靠近荧光屏一侧的轨迹受力方向指向凸侧，与受力情况不符，故B错误；由于电子水平方向分速度一直增大，故相等的时间内水平方向分位移应逐渐增大，C、D错误，A正确。微点突破17

非点电荷电场强度的计算求解特殊带电体电场强度的计算方法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，或将有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方法1：等效法【例证1】一无限大接地导体板MN前面放有一点电荷＋Q，它们在周围产生的电场可看作在没有导体板MN存在的情况下，由点电荷＋Q与其像电荷－Q共同激发产生的。像电荷－Q的位置就是把导体板当作平面镜时，点电荷＋Q在此镜中的像点位置。如图所示，已知＋Q所在位置P点到金属板MN的距离为L，a为OP的中点，abcd是边长为L的正方形，其中ab边平行于MN。则(静电力常量为k)(

B

)B

方法2：对称法

方法3：补偿法【例证3】(2024·云南昆明一中高三期中)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，一半径为R的球体表面均匀带有正电荷，电荷量为q，O为球心，直线ab是过球体中心的一条水平线，球体表面与直线ab交于C、D两点，直线ab上有两点P、Q，且PC＝DQ＝R，静电力常量为k。现垂直于CD将球面均分为左右两部分，并把右半部分移去，左半球面所带电荷仍均匀分布，此时P点电场强度大小为E，则Q点的电场强度大小为(

A

)A

方法4：微元法【例证4】如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面中心轴上的一点，OP＝L，静电力常量为k，试求P点的场强大小。

课时作业返回目录[基础过关]1．(多选)M和N是两个不带电的物体。它们互相摩擦后M带正电且所带电荷量为1.6×10-10

C，下列判断正确的有(

BC

)A．摩擦前M和N的内部没有任何电荷B．摩擦过程中电子从M转移到NC．N在摩擦后一定带负电且所带电荷量为1.6×10-10

CD．M在摩擦过程中失去1.6×1010个电子BC解析摩擦前M和N都不带电，是指这两个物体都呈电中性，没有“净电荷”，也就是没有得失电子，但内部仍有正电荷和负电荷，选项A错误；M和N摩擦后M带正电荷，说明M失去电子，电子从M转移到N，选项B正确；根据电荷守恒定律，M和N这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷量的代数和为0，摩擦后电荷量的代数和应仍为0，故N在摩擦后一定带负电且所带电荷量为1.6×10-10

C，选项C正确；元电荷e＝1.60×10-19

C，摩擦后M带正电且所带电荷量q＝1.6×10-10

C，由于M带电荷量应是元电荷的整数倍，n＝

＝1×109个，所以M在摩擦过程中失去109个电子，选项D错误。2．(多选)关于电场，下列说法正确的是(

AD

)A．电场是物质存在的一种形式B．电场力一定对正电荷做正功C．电场线是实际存在的线，反映电场强度的大小和方向D．静电场的电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面解析电场是存在于电荷周围的一种特殊媒介物质，A正确；如果正电荷的速度方向与电场力方向的夹角大于90°，则电场力做负功，等于90°，电场力不做功，小于90°，电场力做正功，B错误；电场线是为了形象地描绘电场而人为引入的一簇曲线，该曲线的疏密程度反映电场强度的大小，C错误；静电场的电场线在空间上与等势面垂直，且沿电场线方向电势降低，即由高等势面指向低等势面，D正确。AD3．如图是库仑做实验用的库仑扭秤。带电小球A与不带电小球B等质量，带电金属小球C靠近A，两者之间的静电力使横杆旋转，转动旋钮M，使小球A回到初始位置，此时A、C间的静电力与旋钮旋转的角度成正比。现用一个电荷量是小球C的3倍、其他完全一样的小球D与C完全接触后分开，再次转动旋钮M使小球A回到初始位置，此时旋钮旋转的角度与第一次旋转的角度的比值为(

C

)C

4．某静电场的电场线如图中实线所示，虚线是某个带电粒子仅在静电力作用下的运动轨迹，下列说法正确的是(

B

)A．粒子一定带负电B．粒子在M点的加速度小于在N点的加速度C．粒子在M点的动能大于在N点的动能D．粒子一定从M点运动到N点解析粒子的受力方向沿着电场线的切线方向，再结合粒子的运动轨迹可知，粒子带正电，故A错误；电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由题图可知，N点的电场强度大于M点的电场强度，故粒子在N点受到的静电力大于在M点受到的静电力，所以粒子在M点的加速度小于在N点的加速度，故B正确；粒子带正电，假设粒子从M点运动到N点，这个过程中静电力做正功，动能增大，粒子在M点的动能小于在N点的动能，故C错误；根据粒子的运动轨迹可以判断其受力方向，但不能判断出粒子一定是从M点运动到N点，故D错误。B5．(2023·重庆卷)真空中固定有两个点电荷，负电荷Q1位于坐标原点处，正电荷Q2位于x轴上，Q2的电荷量大小为Q1的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x＝x0处产生的合电场强度为0，则Q1和Q2相距(

B

)B6．如图甲所示，在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出)，O、A、B为轴上三点。放在A、B两点的试探电荷受到的静电力跟试探电荷所带电荷量的关系图像如图乙所示。以x轴的正方向为静电力的正方向，则下列说法不正确的是(

A

)A．点电荷Q一定为正电荷B．点电荷Q在A、B之间C．A点的电场强度大小为2×103

N/CD．同一电荷在A点受到的静电力比B点的大A

7．(2025·湖南长沙阶段检测)如图所示，真空中有四个点电荷分别固定在A、B、C、D四点，O为AB的中点，若O点的电场强度为零，已知A、C两点放置的点电荷均为＋Q，则B、D两个点电荷的电荷量分别为(

B

)B

[能