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1、 阳光家教网阳光家教网 高中（高考）物理复习资料- 1 -第六章 静电场考纲要览考纲要览主题内 容要求说 明两种电荷、电荷守恒真空中的库仑定律、电荷量电场、电场强度，电场线、点电荷的场强，匀强电场，电场强度的叠加电势能，电势差，电势，等势面匀强电场中电势差跟电场强度的关系静电屏蔽带电粒子在匀强电场中的运动示波管，示波器及其应用电容器的电容静 电 场平行板电容器的电容，常用的电容器带电粒子在匀强电场中运动的计算，只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况考向预测考向预测电场是电学的基础，也是高考的重点电荷守恒定律，库仑定律，电场线性质，带电体在静电场中的平衡，带电粒子在匀强电场中的偏转
2、等是考查热点这部分内容一般采用选择题或计算题进行考查也可与力学、磁场等知识进 行综合第第 1 课时课时 库仑定律库仑定律 电场强度电场强度基础知识回顾基础知识回顾1电荷、电荷守恒电荷、电荷守恒 自然界中只存在两种电荷：正电荷、负电 荷使物体带电的方法有摩擦起电、接触起电、感 应起电 静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于 电荷间的相互吸引或排斥，使导体靠近带电体的一 端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷 电荷守恒：电荷即不会创生，也不会消失， 它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的 一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷总量 保持不变 （一个与外界没有电荷交换的系统，电 荷的代数和
3、保持不变） 元电荷：指一个电子或质子所带的电荷量， 用表示1.610-19C 2库仑定律库仑定律 真空中两个点电荷之间相互作用的电场力， 跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上即：其中 k 为静电力常量， k=9.010 9 221 rqkqF Nm2/c2 成立条件 真空中（空气中也近似成立） ，点电荷， 即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽 略不计 （对带电均匀的球， r 为球心间的距离） 3电场强度电场强度 电场：带电体的周围存在着的一种特殊物质， 它的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，这 种力叫电场力电荷间的相互作用就是通过电场发
4、生作用的电场还具有能的性质 电场强度 E：反映电场强弱和方向的物理量， 是矢量 定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电 场力 F 跟它的电荷量的比值，叫该点的电场强阳光家教网阳光家教网 高中（高考）物理复习资料- 2 -度即：单位：V/，/ FEq场强的方向：规定正电荷在电场中某点的受 力方向为该点的场强方向 （说明：电场中某点的场强与放入场中的试探 电荷无关，而是由该点的位置和场源电何来决 定 ）点电荷的电场强度：，其中 Q 为E2Qkr场源电荷，E 为场中距 Q 为 r 的某点处的场强大 小对于求均匀带电的球体或球壳外某点的场强时， r 为该点到球心的距离 电场强度的叠加：当存在多个场源
5、电荷时， 电场中某点的场强为各个点电荷单独在该点产生的 电场强度的矢量和 电场线：为形象描述电场而引入的假想曲 线 电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限 远或负电荷 电场线不相交，也不相切，更不能认为电场 就是电荷在电场中的运动轨迹 同一幅图中，场强大的地方电场线较密，场 强小的地方电场线较疏匀强电场：电场中各点场强大小处处相等， 方向相同，匀强电场的电场线是一些平行的等间距 的平行线重点难点例析重点难点例析一、电荷守恒、库仑定律的理解一、电荷守恒、库仑定律的理解1两个完全相同的金属球接触后，所带正、负电荷先中和然后平均分配于两球分配前后正、负电荷之和不变 2当求两个导体球间的库仑力时，要考
6、虑电荷的重新分布，例：当两球都带正电时，电荷相互非斥而使电荷主要分布于两球的外侧,此时 r 将大于两球球心间的距离3库仑定律是长程力，当 r0 时，带电体不能看成质点，库仑定律不再适用4.微观粒子间的库仑力远大于它们之间的万有引力，当计算微观粒子间的相互作用时可忽略粒子间的万有引力5.计算库仑力时，先将电荷量的绝对值代入进行计算，然后根据电性来判断力的方向【例例 1】 两个半径相同的金属小球，带电量之比为17，相距为 r(可视为点电荷)，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的 ( )A. B. C. D4 73 79 716 7 【解析解析】 设两小球的电量分别为 q 与
7、7q，则原来相距 r 时的相互作用力22277qqqFkkrr若两球电性相同相互接触时两球电量平均分布、每球带电量为,放回原处后的相互作用742qqq力为: , 所以21224416qqqFkkrr116 7F F（2）若两球电性不同相互接触时电荷先中和再平分，每球带电量为,放回原处后的相732qqq互作用力为: ，所以 2122339qqqFkkrr19 7F F【答案答案】 C、D 【点点拨拨】本题的计算渗透着电荷守恒的思想，即正负 电荷的总和分配前后保持不变 拓展拓展 如图 611，A、B 是两个完全相同的带电金 属球，它们所带的电荷量分别为+3Q 和+5Q，放在 光滑绝缘的水平面上.若
8、使金属球 A、B 分别由 M、N 两点以相等的动能相向运动，经时间两球0t刚好发生接触，然后两球又分别向相反方向运 动设 A、B 返回 M、N 两点所经历的时间分别为 、.则（）1t2t图 611图 651AB21tt 21tt CD021ttt021ttt【解析解析】两球电量虽不同，但其相互作用力总是等大反向（），故 AB 两球靠近时加速度大235qqFkr小相等，又两球具有相同的质量、相同的初动能，由 此可知两球初速度相同，所以相同时间内两球的位 移大小一定相同，必然在连线中点相遇，又同时返回 出发点由动量观点看，系统动量守恒，两球的速度阳光家教网阳光家教网 高中（高考）物理复习资料-
9、3 -始终等值反向，也可得出结论：两球必将同时返回各 自的出发点相撞后因电量均分使得库仑力（）变大，排拆时加速度（相比之前同一244qqFkr位置处）变大因而运动时间将变小所以再次返回时021ttt【答案答案】 C二、与电场力相关的力学综合的问题二、与电场力相关的力学综合的问题电场力可以和其它力平衡，也可以和其它力一起产生加速度，因此这类问题实质上仍是力学问题，仍是按力学问题的基本思路来解题，只不过多了一个电场力而已，特别是带电体之间的库仑力由于是一对相互作用力，因而考虑孤立带电体之间相互作用的过程时，一般可考虑用动量守恒；动能与电势能之和守恒来处理 【例例 2】 如图 612，在真空中同一条
10、直线上的 A、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和-Q 的点电 荷将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置， 可以使它在电场力作用下保持静止？若要求这三 个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入 的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多 大？ 【解析解析】由平衡条件有：， 224BCACQ qQ qkkrrrr=21，又由上式 知 rr，C 点不可能在 A 点左侧，若在 AB 之间， 则 C 受到两个同方向的库仑力，也不能平衡，故 C 只能在 B 点右侧，即 C 在 AB 延长线上，且 AB=BC C 处的点电荷肯定在电场力作用下平衡了； 若要 A、B 两个点电荷在电场力下也处于平衡，则
11、C 必须是正电荷，且对 A 或 B 也同样可列出平衡方程，如对 A：再结合第问可知2244 ()ACBCACQ QQ qkkrrr= 4Q 【答案答案】C 在 AB 右则延长线上，且 AB=BCC 必须是正电荷，且= 4Q【点点拨拨】三个电荷要只在电场力下平衡，其电性必定正、负相间，且中间电荷电量一定最小本题中可列出三个平衡方程，但只需任意两个即可求解 【例例 3】如图 613，在光滑绝缘水平面上有三 个质量都是 m 的相同小球， 彼此间的距离都是 l，A、B 电荷量都是 +q给 C 一个外力 F，使三个小球保持相对静止共同加速运动求：C 球的 带电性和电荷量；外力 F 的大小 【解析解析】先
12、分析 A、B 两球，它们相互间的库仑力为斥 力，因此 C 对它们只 能是引力，即 C 带负 电，且两个库仑力的合 力应沿垂直于 AB 连线 的方向如图示 614于是可得 ，即：2CABFF所以 QC= 2q，222cq Qq qkkll所以有：2 0 223cos3032C CQqkqFFkll 又由牛顿第二定律有 ABC3B对整体：对球：Fm aFm a 可得 F =3F2233 lkq【答案答案】负电 2q 2233 lkq【点点拨拨】当几个物体间没有相对运动时，单个物体的 加速度即为整体的加速度此时我们常采用整体 法与隔离法相结合解题即：整体所受的合外 力等于整体加速度乘以整体质量其中某
13、个物体所 受的合外力等于该物体的加速度乘以该物体的质量两方程消去加速度即可 拓展拓展 两根绝缘细线分别系住 a、b 两个带电小球， 并悬挂在点，当两个小球静止时，它们处在同一O 水平面上，此时，如图所示 615，现将两细线同 时剪断，在某一时刻（ ） A两球仍处在同一水平面 上 Ba 球水平位移大于 b 球 水平位移 Ca 球速度小于 b 球速度 Da 球速度大于 b 球速度 【解析解析】分别对 a、b 两带电小球进行受力分析，可 得，由于，故有tantangmgmba两细线同时剪断后，两小球在竖直方向bamm 均做自由落体运动，因此，两小球始终处在同一水 平面上，A 正确在水平方向做加速度逐
14、渐变小的 加速运动但 a、b 两球组成的系统在水平方向上图6图 651图 613图 651FABFFCB图 614图 651图 615图 651阳光家教网阳光家教网 高中（高考）物理复习资料- 4 -动量守恒，有，由于，所以bbaavmvmbamm ，D 错误，C 正确小球水平位移取决于bavv 水平速度和运动时间，在时间相同的情况下，a 球 的水平位移小于 b 球水平位移，B 错误 【答案答案】AC 三、电场与电场线三、电场与电场线 场强是矢量，叠加遵循平行四边形定则，场强 的叠加是高考的热点，是本节的重点，需要重点突 破 电场线是认识和研究电场问题的有利工具，必 须掌握典型电场的电场线的
15、分布，知道电场线的切 线方向与场强方向一致，其疏密可反映场强大 小清除对电场线的一些错误认识 【例例 4】等量异种点电荷的连 线和中垂线如图 616 示， 现将一个带负电的检验电荷先 从图中的 a 点沿直线移动到 b 点，再从 b 点沿直线移动到 c 点，则检验电荷在此全过程中（ ） A所受电场力的方向不变 B所受电场力的大小恒定 Cb 点场强为 0，电荷在 b 点受力也为 0 D在平面内与 c 点场强相同的点总共有四处 【解析解析】如图示 617，为正负电荷的电场线分布图， 由图知从 a 到 b、及从 b 到 c 的过程中，负电荷所受 电场力均沿电场线的切线方向向 上且不为，A 对 C 错从电场线 的疏密可看出，全过程中场强一直
