《新高考物理一轮复习重难点过关训练专题18 静电场中力的性质（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习重难点过关训练专题18 静电场中力的性质（含解析）（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题18 静电场中力的性质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考点一电荷守恒定律1元电荷、点电荷(1)元电荷：e1.601019 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍(2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响的理想化模型2电荷守恒定律(1)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
2、持不变(2)三种起电方式：摩擦起电、感应起电、接触起电(3)带电实质：物体得失电子(4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体，接触后再分开，二者带等量同种电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分【典例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1.61010 C，下列判断正确的有()A摩擦前在M和N的内部没有任何电荷B摩擦的过程中电子从M转移到NCN在摩擦后一定带负电且所带电荷量为1.61010 CDM在摩擦过程中失去1.61010个电子【答案】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
3、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，选项C正确；元电荷的值为1.601019 C，摩擦后M带正电且所带电荷量为1.61010 C，由于M带电荷量应是元电荷的整数倍，所以M在摩擦过程中失去109个电子，选项D错误考点二库仑定律1内容真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，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上2表达式Fk，式中k9.0109 Nm2/C2，叫作静电
4、力常量3适用条件真空中的静止点电荷(1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式(2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷4库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 1库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用2对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离3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(1)同种电荷：Fk；(2)异种电荷：Fk.4不能根据公式错误地认为r0时，库仑力F，因为当r0时，两个带电体已不能看作点电荷了5.涉及静电场中的平衡问题，其解题思路
5、与力学中的平衡问题一样，只是在原来受力的基础上多了静电力，具体步骤如下：【典例2】（2022河北模拟预测）如图所示，真空中A、B两点分别固定两个相同的带电金属小球（均可视为点电荷），所带电荷量分别为Q和5Q，在A、B的延长线上的C点处固定一电荷量为q的试探电荷，试探电荷受到的电场力大小为，已知ABBC。若将两带电金属小球接触后再放回A、B两处时，试探电荷受到的电场力大小为，则为（）ABCD【答案】C【解析】设ABBCl，根据库仑定律得将两带电小球接触后，两小球所带电荷显均为2Q，根据库仑定律得所以故选C。【典例3】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
6、，两者之间的库仑力使横杆旋转，转动旋钮M，使小球A回到初始位置，此时A、C间的库仑力与旋钮旋转的角度成正比现用一个电荷量是小球C的三倍、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之比为()A1 B. C2 D4【答案】C【解析】设A带电荷量为qA，C球带电荷量为qC，库仑力与旋钮旋转的角度成正比，则有k1F，依题意有1k1F1k1，由题可知D球带电荷量为qD3qC，接触后分开，电荷量将均分，有qC2qC，依题意有2k1F2k12k1，联立可得2.【典例4】(多选)如图所示，把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝
7、缘细线悬挂于OA和OB两点用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触，棒移开后将悬点OB移到OA点固定两球接触后分开，平衡时距离为0.12 m已测得每个小球质量是8.0104 kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度g10 m/s2，静电力常量k9.0109 Nm2/C2，则()A两球所带电荷量相等BA球所受的静电力为1.0102 NCB球所带的电荷量为4108 CDA、B两球连线中点处的电场强度为0【答案】ACD【解析】两相同的小球接触后电荷量均分，故两球所带电荷量相等，选项A正确；如图所示，由几何关系可知，两球分开后，悬线与竖直方向的夹角为37，A球所受的静电力Fmgtan 378.0104100.75
8、 N6.0103 N，选项B错误；根据库仑定律得，Fkk，解得qB C4108 C，选项C正确；A、B两球带等量的同种电荷，故在A、B两球连线中点处的电场强度为0，选项D正确考点三电场强度的理解和计算1电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质；(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：放入电场中某点的电荷受到的静电力与它的电荷量之比(2)定义式：E；单位：N/C或V/m.(3)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受静电力的方向为该点电场强度的方向3点电荷的电场：真空中距场源电荷Q为r处的场强大小为Ek.4电场线的特点(1)电场线从正电荷或无限远出发，
9、终止于无限远或负电荷(2)电场线在电场中不相交(3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向(5)沿电场线方向电势逐渐降低(6)电场线和等势面在相交处相互垂直 1三个计算公式的比较公式适用条件说明定义式E任何电场某点的场强为确定值，大小及方向与q无关决定式Ek真空中点电荷的电场E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定关系式E匀强电场d是沿电场方向的距离2等量同种和异种点电荷周围电场强度的比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线的分布图连线中点O处的场强连线上O点场强最小，指向负电荷一方为零连线上的场强大小(从
10、左到右)沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大沿连线的中垂线由O点向外的场强大小O点最大，向外逐渐变小O点最小，向外先变大后变小关于O点对称点的场强(如A与A、B与B、C与C等)等大同向等大反向【典例5】（2022上海市崇明中学模拟预测）如图，水平面上有一水平均匀带电圆环，带电量为，其圆心为点。有一带电量，质量为的小球，在电场力和重力作用下恰能静止在点正下方的点。间距为，与圆环边缘上任一点的连线与间的夹角为。静电力常量为，则带电圆环在点处的场强大小为（）ABCD【答案】D【解析】AB如图所示选取圆环上某一小微元，所带电荷量为，该微元在点的场强大小为由于整个圆环上所有带电微元在点的场强在水平方
11、向的合成为零，故带电圆环在点处的场强大小为AB错误；CD小球恰能静止在点，根据受力平衡可得解得带电圆环在点处的场强大小为C错误，D正确；故选D。【典例6】(2022山东临沂市调研)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()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【答案】B【解析】由粒子的运动轨迹可知，粒子的受力方向沿着电场线的方向，所以粒子带正电，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点的场强大于M点场强，故粒子在N点受到的静电
12、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运动到N，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错误考点四电场强度的叠加1电场强度的叠加(如图所示)2“等效法”“对称法”和“填补法”(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q与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个等量异种点电荷形成的电场，如图甲、乙所示(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
13、，使复杂电场的叠加计算问题大为简化例如：如图所示，均匀带电的球壳在O点产生的场强，等效为弧BC产生的场强，弧BC产生的场强方向，又等效为弧的中点M在O点产生的场强方向(3)填补法将有缺口的带电圆环或圆板补全为完整的圆环或圆板，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍3选用技巧(1)点电荷电场、匀强电场场强叠加一般应用合成法(2)均匀带电体与点电荷场强叠加一般应用对称法(3)计算均匀带电体某点产生的场强一般应用补偿法或微元法【典例7】如图，四根彼此绝缘的均匀带电导线a、b、c、d围成一个正方形线框，线框在正方形中心O点产生的电场强度大小为E0，方向竖直向下；若仅撤去导线c，则O点场强大小变为
14、E1，方向竖直向上，则若将导线c叠于导线a处，则O点场强大小变为()AE1E0 BE12E0C2E1E0 D2E1【答案】B【解析】正方形线框在O点产生的电场方向竖直向下，则表明左右带电导线在O点产生的电场强度为零a、c产生的电场强度竖直向下撤去c，O点处的场强竖直向上，表明a带负电，c带负电，则c在O点产生的电场强度为EcE1E0，将c叠于a处，则O点处场强大小为E2E1E0.【典例8】直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图所示M、N两点各固定一负点电荷，一电荷量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零静电力常量用k表示若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为()A.，沿y轴正向 B.，沿y轴负向C.，沿y轴正向 D.，沿y轴负向【答案】B【解析】处于O点的正点电荷在G点处产生的场强大小E1k，方向沿y轴负向；因为G点处场强为零，所以M、N处两负点电荷在G点产生的合场强大小E2E1k，方向沿y轴正向；根据对称性，M、N处两负点电荷在H点产生的合场强大
