《新高考物理一轮复习精品讲义专题7.1 电场力的性质（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精品讲义专题7.1 电场力的性质（含解析）（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题7.1 电场力的性质【讲】目录一 讲核心素养1二 讲必备知识1【知识点一】库仑定律的理解及其相关平衡问题1【知识点二】库仑力作用下的平衡和变速运动4【知识点三】电场强度的理解和计算6【知识点四】电场线的理解和应用7三讲关键能力-会分析点电荷电场强度的叠加9四讲模型思想-“等效法”“对称法”和“填补法”思想求电场强度11模型一等效法11模型二对称法12模型三填补法13一 讲核心素养1.物理观念：静电现象、库仑力、电场、电场强度、电场线。(1)通过实验，了解静电现象。能用原子结构模型分析静电现象。(2)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。2
2、.科学思维：电荷守恒定律、点电荷、库仑定律、电场的叠加原理。(1).知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。(2)了解静电现象，能用电荷守恒的观念分析静电现象(3)掌握电场强度的概念和公式，会用平行四边形法则对电场进行叠加3.科学探究：库仑力与电荷量及电荷间距离的关系学会利用控制变量法探究库仑定律，并从中体会其中的科学思想和方法。4.科学态度与责任：静电现象应用与安全。了解生产生活中关于静电的利用与防护。二 讲必备知识【知识点一】库仑定律的理解及其相关平衡问题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
3、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.【例1】(多选)(2021浙江十校联盟测试)如图所示，a、b、c为真空中三个带电小球，b球带电荷量为Q，用绝缘支架固定，a、c两小球用绝缘细线悬挂，处于平衡状态时三小球球心等高，且a、b和b、c间距离相等，悬挂a小球的细线向左倾斜，悬挂c小球的细线竖直，则()Aa、c两小球带同种电荷Ba、c两小球带异种电荷Ca小球带电荷量为4QDc小球带电荷量为4Q【答案】AC【解析】已知b球带正电，若c球也带正电，为使悬挂c球的细线竖直，则a球应带负电，此时a球受到b、c两球向右的库仑引力，故悬挂a球的细线向右倾斜
4、，与事实不符；若c球带负电，为使悬挂c球的细线竖直，则a球也应带负电，此时若c球给a球的斥力大于b球给a球的引力，则悬挂a球的细线向左倾斜，与事实相符，综上可知，a、c两球都带负电，A正确，B、D错误对c球进行分析，由库仑定律和牛顿第二定律有kk0，解得Qa4Q，C正确【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。【方法技巧】三个孤立共线点电荷平衡问题(1)条件：每个点电荷所受合力为零(2)平衡规律“两同夹异”正、负电荷相互间隔；“三点共线”三个点电荷分布在同一条直线上；“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【变式训练】 (多选) (2021山东省
5、等级考试第二次模拟)内半径为R，内壁光滑的绝缘球壳固定在桌面上。将三个完全相同的带电小球放置在球壳内，平衡后小球均紧靠球壳静止。小球的电荷量均为Q，可视为质点且不计重力。则小球静止时，以下判断正确的是()A. 三个小球之间的距离均等于RB.三个小球可以位于球壳内任一水平面内C.三个小球所在平面可以是任一通过球壳球心的平面D.每个小球对球壳内壁的作用力大小均为，k为静电力常量【答案】CD【解析】由小球受力分析可知，三个小球受到球壳的作用力都应沿半径指向圆心，则三小球对称分布，如图所示，三个小球之间的距离均等于L2Rcos 30R，故A错误；由小球的平衡可知，三个小球所在平面可以是任一通过球壳球心
6、的平面，故B错误，C正确；由库仑定律可知FACFBCk其合力为F2FACcos 30由平衡条件可知，每个小球对球壳内壁的作用力大小均为FN，故D正确。【变式训练2】(2021黑龙江哈尔滨段考)如图所示，三个完全相同的绝缘金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，c球在xOy坐标系的原点O上，a和c带正电，b带负电，a所带电荷量比b所带电荷量少关于c受到a和b的静电力的合力方向，下列判断正确的是()A从原点指向第象限B从原点指向第象限C从原点指向第象限 D从原点指向第象限【答案】：D【解析】：如图所示a对c的静电力为F1，为斥力，沿ac方向；b对c的静电力为F2，为引力，沿cb方向，若F1F
7、2，则合力指向x轴正方向由于F1F2，根据力的合成可知，c所受合力的方向为从原点指向第象限，D正确【知识点二】库仑力作用下的平衡和变速运动【例1】(多选)(2021福建福州市4月模拟)如图所示，两个带电小球A、B穿在同一根光滑绝缘的细绳上，细绳两端固定在天花板的O点，当整个系统保持平衡时，两小球连线恰好水平，且两小球与悬点O恰好构成一个正三角形，则下列判断正确的是()A.两小球质量一定相同B.两小球带电荷量一定相同C.细绳张力与两小球之间库仑力之比23D.A球在缓慢漏电过程，细绳张力始终保持不变【答案】AC【解析】设绳张力为FT，对A或B球所受绳子张力的合力为F2FTcos 30FT，对两小球
8、受力分析如图，由图可知，Fcos 60mg，则m，由于同一根绳子，所以绳子的拉力FT相同，故F相同，则两小球质量一定相同，故A正确；由几何关系可得FABFcos 30，FBAFcos 30，则两小球间的库仑力大小相等，由Fk可知，不能说明两小球带电荷量一定相同，故B错误；由几何关系得，则，故C正确；A球在缓慢漏电过程，A、B球的库仑力减小，说明A、B两球间的距离减小，上面两绳的夹角变小，则绳子张力变化，故D错误。【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。要求考生对物体的运动状态或物理过程所遵循的物理规律，来研究和处理受力问题。【必备知识】1.解题思路(1)平衡问题，其解题思路与力学中的平衡
9、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：(2)变速运动：若物体在包含库仑力作用下，做变速运动时，是非平衡状态，要用牛顿第二定律分析，当涉及多个带电体时，常用整体与隔离法。2.特别提醒注意库仑力的方向：同性相斥，异性相吸，沿两电荷连线方向。【变式训练】 (多选)(2021广东汕头市教学质量监测)质量均为m的三个带电小球A、B、C用三根长度均为l的绝缘丝线相互连接，放置在光滑绝缘的水平面上，A球的电荷量为q。在C球上施加一个水平向右的恒力F之后，三个小球一起向右运动，三根丝线刚好都伸直且没有弹力，F的作用线的反向延长线与A、B间的丝线相交于丝线的中点，如图所示。已知静电力常量为k
10、，下列说法正确的是()A.B球的电荷量可能为2qB.C球的电荷量为2qC.三个小球一起运动的加速度大小为D.恒力F的大小为【答案】BC【解析】根据对称性可知，A球的电荷量和B球的电荷量相同，故A错误；设C球的电荷量大小为qC，以A球为研究对象，B球对A球的库仑斥力为FBA，C球对A球的库仑引力为FCA，由题意可知小球运动的加速度方向与F的作用线平行，则有：FCAsin 30FBA，FCAcos 30ma，解得：qC2q，a，C球带负电，故C球的电荷量为2q，故B、C正确；以三个小球整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得：F3ma，故D错误。【知识点三】电场强度的理解和计算1电场强度的性质矢量性规
11、定正电荷受力方向为该点场强的方向唯一性电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的试探电荷q无关，它决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【例1】(多选)(2021肥城月考)(多选)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电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示以x轴的正方向为电场力的正方向，则()A点电荷Q一定为正电荷B点电荷Q在A、B之间CA点的电场强度大小为2103 N/CD同一电荷在A点受到的电场力比在B点的大【答案】BCD【解析】由题图乙知，两直线都是过原点的倾斜直线，由场强的
12、定义式可知，其斜率的绝对值大小为各点的场强大小，则EA2103 N/C，EB0.5103 N/C，同一电荷在A点受到的电场力比在B点的大，故选项C、D正确；由题图知正试探电荷在A点受电场力为正，负试探电荷在B点受电场力也为正，可得A、B两点电场强度方向相反，则点电荷Q在A、B之间，且为负电荷，故选项A错误，B正确【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。【变式训练】(2021海南期末)真空中有一点电荷Q，MN是这个点电荷电场中的一条水平直线，如图所示，A、B、C是直线MN上的三个点，B是A、C的中点，点电荷Q位于A点正上方O处(未画出)。设A、B、C三点场强大小分别为EA、EB、EC，且E
13、BEA，则EC的值为()AEA BEA CEA DEA【答案】C【解析】设Q与A点的距离为L，Q与B点的距离为LB，则EA，EB，又EBEA，解得LBL，所以Q、A、B构成一个等腰直角三角形，A、C之间的距离为2L，Q、C之间的距离为LCL，则ECEA，选项C正确。【知识点四】电场线的理解和应用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)沿电场线方向电势逐渐降低。(4)电场线和等势面在相交处互相垂直。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中垂线上的电场强度O点最大，向外逐渐减小O点为零，向外先变大
14、后变小连线上的电场强度沿连线先变小后变大，中点O处的电场强度最小沿连线先变小后变大，中点O处的电场强度为零电场强度方向比较A、A、B、B四点场强方向相同，垂直于BB连线A点场强方向向右，A点场强方向向左，B点场强方向向上，B点场强方向向下【例1】(2021无锡模拟)实线为三条未知方向的电场线，从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子，a、b的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b只受静电力作用)，则()Aa一定带正电，b一定带负电B静电力对a做正功，对b做负功Ca的速度将减小，b的速度将增大Da的加速度将减小，b的加速度将增大【答案】D【解析】由于电场线方向未知，故无法确定a、b的电性，选项A错；静电力对a、b均做正功，两带电粒子动能均增大，则速度均增大，选项B、C均错；a向电场线稀疏处运动，电场强度减小，静电力减小，故加速度减小，b向电场线密集处运动，故加速度增大，选项D正确【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。【必备知识】分析电场中运动轨迹问题的方法(1)“运动与力两线法”画出运动轨迹在初始位置的切线(“速度线”)与在初始位置电场线的切线(“力线”)方向，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情况。(2)“三不知时要假设”电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面。若已知
