电场力的性质一轮复习

1、 第十一章静电场高三物理一轮复习高三物理一轮复习 考纲展示考纲展示要求要求复习定位复习定位1.物质的电结构、电荷守物质的电结构、电荷守 恒恒1.本章是高考的热点选择题多以本章是高考的热点选择题多以 电场线、等势线为背景，结合场电场线、等势线为背景，结合场 强、电势等基本概念进行带电粒强、电势等基本概念进行带电粒 子的动力学分析、功能关系考子的动力学分析、功能关系考 查计算题多考查带电粒子在匀查计算题多考查带电粒子在匀 强电场中的两类基本运动，以及强电场中的两类基本运动，以及 在结合磁场的电磁组合场中的综在结合磁场的电磁组合场中的综 合分析，对建模能力和数学处理合分析，对建模能力和数学处理 能力

2、要求较高能力要求较高2本章的复习应注意以下几点：本章的复习应注意以下几点： (1)多个电荷库仑力的平衡和场强多个电荷库仑力的平衡和场强 叠加问题叠加问题2.静电现象的解释静电现象的解释3.点电荷点电荷4.库仑定律库仑定律5.静电场静电场6.电场强度、点电荷的场电场强度、点电荷的场 强强7.电场线电场线8.电势能、电势电势能、电势9.电势差电势差10.匀强电场中电势差与电匀强电场中电势差与电 场强度的关系场强度的关系11.带电粒子在匀强带电粒子在匀强 电场中的运动电场中的运动 (2)利用电场线和等势面确定场强的大利用电场线和等势面确定场强的大 小和方向，判断电势高低、电场力变小和方向，判断电势高

3、低、电场力变 化、电场力做功和电势能的变化等化、电场力做功和电势能的变化等 (3)带电体在匀强电场中的平衡问题及带电体在匀强电场中的平衡问题及 其他变速运动的动力学问题其他变速运动的动力学问题 (4)对平行板电容器电容决定因素的理对平行板电容器电容决定因素的理 解，解决两类有关动态变化的问题解，解决两类有关动态变化的问题 (5)分析带电粒子在电场中的加速和偏分析带电粒子在电场中的加速和偏 转问题转问题12.示波管示波管13.常见电容器常见电容器14.电容器的电压、电容器的电压、 电荷量和电容的电荷量和电容的 关系关系 考点一静电现象及电荷守恒定律 考点二库仑定律的理解及应用 考点三电场强度的叠

4、加与计算考考点点 第十一章静电场高三物理一轮复习高三物理一轮复习 第1节电场的力的性质 考点四电场线的理解及应用一、电荷守恒定律一、电荷守恒定律1.电荷电荷（1）自然界中存在两种电荷，正电荷和负电荷。丝）自然界中存在两种电荷，正电荷和负电荷。丝绸和玻璃棒摩擦后，玻璃棒所带的电荷为正电荷。毛皮绸和玻璃棒摩擦后，玻璃棒所带的电荷为正电荷。毛皮和硬橡胶棒摩擦后，硬橡胶棒所带的电荷为负电荷。和硬橡胶棒摩擦后，硬橡胶棒所带的电荷为负电荷。（2）点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大）点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可得多，以致带电体的形状和大小对相

5、互作用力的影响可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。电荷量不变且均匀分布的球体等效为球心处带相同电荷量不变且均匀分布的球体等效为球心处带相同电荷的点电荷。电荷的点电荷。(4)电荷量：电荷量：物体所带电荷的多少，可简称为电量。物体所带电荷的多少，可简称为电量。(5)比荷比荷qm2.三种起电方式三种起电方式(1)接触起电接触起电:不带电的物体接触带电的物体，从而不带电的物体接触带电的物体，从而不带电的物体带电的过程叫接触起电。不带电的物体带电的过程叫接触起电。两个完全相同的金属球接触后分开，电荷量先中和两个完全相同的金属球接触后分开，电荷量先中和后平分后平分

6、(2)摩擦起电摩擦起电:用毛皮摩擦过的硬橡胶棒上带的电荷用毛皮摩擦过的硬橡胶棒上带的电荷叫负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷叫负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷.(3)元电荷（元电荷（e）：）： e =1.610-19C。所有带电体的电荷量的多少都等于所有带电体的电荷量的多少都等于e或是或是e的整数倍的整数倍(3)感应起电感应起电:把带正电的把带正电的C靠近不带电的靠近不带电的AB，然，然后先分开后先分开A、B，后移开，后移开C，利用同种电，利用同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引的规律，荷互相排斥，异种电荷互相吸引的规律，知知A带负电，带负电，B带正电，这个过程就是带正

7、电，这个过程就是感应起电。感应起电。 (4)带电的实质：带电的实质是带电的实质：带电的实质是得失电子得失电子。不带电实质是所带的正负电荷数相等。不带电实质是所带的正负电荷数相等。 3.电荷守恒定律：电荷既不会创造，也不会消灭，电荷守恒定律：电荷既不会创造，也不会消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部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，在转移的过程中，电荷的总量不变。分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变。二、库仑定律二、库仑定律1.内容内容:在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它

8、们之间的距离的平方成反比，荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。作用力的方向在它们的连线上。2.表达式：表达式：122q qFkr9229.0 10/kN mc静电力常量：+q-qFFr4.说明：说明：(1)适用与真空中的两个适用与真空中的两个点电荷，其正负不表示力的点电荷，其正负不表示力的大小，而表示力的性质。大小，而表示力的性质。(2)库仑力的方向沿两个点电荷的连线。库仑力的方向沿两个点电荷的连线。(3)库仑力的实质是电场力库仑力的实质是电场力例例1.三个相同的金属小球三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于

9、小球的直径。球上，各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电量的带电量为为q，球，球2的带电量为的带电量为nq，球，球3不带电且离球不带电且离球1和球和球2很很远，此时球远，此时球1、2之间作用力的大小为之间作用力的大小为F。现使球。现使球3先与先与球球2接触，再与球接触，再与球1接触，然后将球接触，然后将球3移至远处，此时移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为之间作用力的大小仍为F，方向不变。由此可知，方向不变。由此可知A.n3B.n4 C.n5 D.n6答案：答案：D例例2.半径相同的两个金属小球半径相同的两个金属小球A、B带有电量相等的带有电量相等的电荷，相隔一定的较大的距离固定，两球

10、之间的相互作电荷，相隔一定的较大的距离固定，两球之间的相互作用力大小是用力大小是F，今用第三个半径相同的不带电的金属小，今用第三个半径相同的不带电的金属小球先后与球先后与A、B两球接触后移开。这时，两球接触后移开。这时，A、B两球之间的两球之间的相互作用力的大小是相互作用力的大小是答案：答案：AB想一想想一想:若第三个小球与若第三个小球与B球接触后，又与球接触后，又与A球接触球接触,再与再与B球接触，如此反复很多次以后，才移开。结果又球接触，如此反复很多次以后，才移开。结果又如何如何?作用力为零作用力为零18AF、38BF、14CF、34DF、例例3.两个相同的带电金属小球相距两个相同的带电金

11、属小球相距r时，相互作用力时，相互作用力大小为大小为F，将两球接触后分开，放回原处，相互作用力，将两球接触后分开，放回原处，相互作用力大小仍等于大小仍等于F，则两球原来所带电量和电性，则两球原来所带电量和电性A.可能是等量的同种电荷可能是等量的同种电荷B.可能是不等量的同种电荷可能是不等量的同种电荷C.可能是不等量的异种电荷可能是不等量的异种电荷D.不可能是异种电荷不可能是异种电荷答案：答案：AC例例4.如图所示，两个半径均为如图所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷，带等量异种电荷，电荷量为量为Q，电荷只分

12、布在金属球的表面上，两球之间的静，电荷只分布在金属球的表面上，两球之间的静电力电力答案：答案：B对库仑定律的深入理解对库仑定律的深入理解(2)当两个电荷间的距离当两个电荷间的距离r0时，电荷不能视为点电荷，时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大它们之间的静电力不能认为趋于无限大例例5.(2014高考浙江卷高考浙江卷)(多选多选)如图所示，水平地面上固定一个如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为.一根轻质绝缘细线的一一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，

13、细线与斜面平，细线与斜面平行小球行小球A的质量为的质量为m、电量为、电量为q.小球小球A的右侧固定放置带等量同的右侧固定放置带等量同种电荷的小球种电荷的小球B，两球心的高度相同、间距为，两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为静电力常量为k，重力加速度为重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷小球，两带电小球可视为点电荷小球A静止在斜面静止在斜面上，则上，则答案：答案：AC例例6.如图所示，在一绝缘斜面如图所示，在一绝缘斜面C上有一带正电的小物体上有一带正电的小物体A处于处于静止状态，现将一带正电的小球静止状态，现将一带正电的小球B沿以沿以A为圆心的圆弧缓慢地从为圆心的圆弧缓慢地从P点转到点转到

14、A正上方的正上方的Q点处，已知点处，已知P、A在同一水平线上，且在此在同一水平线上，且在此过程中物体过程中物体A和斜面和斜面C始终保持静止不动，始终保持静止不动，A、B可视为质点关可视为质点关于此过程，下列说法正确的是于此过程，下列说法正确的是A.物体物体A受到斜面的支持力先增大后减小受到斜面的支持力先增大后减小B.物体物体A受到斜面的支持力一直增大受到斜面的支持力一直增大C.地面对斜面地面对斜面C的摩擦力先增大后减小的摩擦力先增大后减小D.地面对斜面地面对斜面C的摩擦力先减小后增大的摩擦力先减小后增大答案：答案：A分析点电荷平衡问题的方法步骤分析点电荷平衡问题的方法步骤点电荷的平衡问题的分析

15、方法与纯力学平衡问点电荷的平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多了一个电场力具体步骤如下：多了一个电场力具体步骤如下：答案：答案：(1) P点为点为q2，M点为点为q3，N点为点为q1 (2) q1：q2 ：q3 =36：9：4 例例7.如图，如图，q1、q2 、q3三个点电荷处于真空中同一光三个点电荷处于真空中同一光滑平面内的一条直线上处于静止状态，距离关系如图，滑平面内的一条直线上处于静止状态，距离关系如图，若若q1、q2电性相同，且电性相同，且|q1| |q2| 。(1)试定性分析试定性分析P、M、N三点

16、各放那个电荷？三点各放那个电荷？(2)求求q1、q2 、 q3 三者电荷量大小之比。三者电荷量大小之比。P M N r 2r 三个可自由移动点电荷只受电场力作用而处于平衡状态三个可自由移动点电荷只受电场力作用而处于平衡状态(1)平衡条件：平衡条件：“三点共线三点共线”三个点电荷分布在同一直线上三个点电荷分布在同一直线上“两同夹异两同夹异”正负电荷相互间隔正负电荷相互间隔“两大夹小两大夹小”中间电荷的电荷量最小中间电荷的电荷量最小“近小远大近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷中间电荷靠近电荷量较小的电荷(2)电荷量关系为：电荷量关系为：121323q qq qq q例例8.如图所示，用三根长度

17、相同的绝缘细线将三个如图所示，用三根长度相同的绝缘细线将三个带电小球连接后悬挂在空中带电小球连接后悬挂在空中. 三个带电小球的质量相等，三个带电小球的质量相等，A球带正电平衡时三根绝缘细线都是直的，但拉力都球带正电平衡时三根绝缘细线都是直的，但拉力都为零为零(1)指出指出B球和球和C球分别带何种电荷；并说明理由球分别带何种电荷；并说明理由(2)若若A球带电荷量为球带电荷量为Q，则，则B球所带电荷量为多少？球所带电荷量为多少？(3)若若A球带电荷量减小，球带电荷量减小，B、C两球带电荷量保持不两球带电荷量保持不变，则细线变，则细线AB、BC中的拉力分别如何变化？中的拉力分别如何变化？答案答案:(

18、1)B球、球、C球都带负电球都带负电(2)Q/2(3)AB的拉力增大、的拉力增大、BC中仍无作用中仍无作用力。力。例例9.如图所示，半径为如图所示，半径为R的光滑绝缘圆环固定在竖直的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内，在环的底端平面内，在环的底端B点固定一个带正电的小珠，环上点固定一个带正电的小珠，环上边套有一个质量为边套有一个质量为m，带与小珠等量正电荷的小球，现，带与小珠等量正电荷的小球，现将小球从将小球从A点点(半径半径OA水平水平)由静止释放开始运动，当运由静止释放开始运动，当运动到动到C点点(AOC300)时获得的最大动能为时获得的最大动能为Ekm，求：，求：(1)小球在小球在A点刚释放时

19、运动的加速度点刚释放时运动的加速度a；(2)小球从位置小球从位置A运动到位置运动到位置C的过程中所受静电力的过程中所受静电力做的功做的功W；(3)小球在位置小球在位置C时受到圆环对它的作用力时受到圆环对它的作用力例例10.如右图所示，一根长如右图所示，一根长L1.5 m的光滑绝缘细直的光滑绝缘细直杆杆MN，竖直固定在场强为，竖直固定在场强为E1.0105 N/C、与水平方、与水平方向成向成30角的倾斜向上的匀强电场中，杆的下端角的倾斜向上的匀强电场中，杆的下端M固固定一个带电小球定一个带电小球A，电荷量，电荷量Q4.5106C；另一带电；另一带电小球小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量穿在杆上可自

20、由滑动，电荷量q1.0106C，质量质量m1.0102 kg. 现将小球现将小球B从杆的上端从杆的上端N静止释放，静止释放，小球小球B开始运动开始运动(静电力常量静电力常量k9.0109 Nm2/C2，取，取g10 m/s2)求：求：(1)小球小球B开始运动时的加速度为多大？开始运动时的加速度为多大？(2)小球小球B的速度最大时，距的速度最大时，距M端的高度端的高度h1为多大？为多大？答案答案:(1)3.2m/s2(2) 0.9m电场最基本的性质：对放入其中的电荷有力的作电场最基本的性质：对放入其中的电荷有力的作用。用。 1. 电场：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用电场：存在于电荷周围，能

21、传递电荷间相互作用的一种特殊物质。的一种特殊物质。三、电场强度三、电场强度电荷电荷A电电 场场电荷电荷B激发激发施力施力激发激发施力施力(3)单位：单位：N/C或或V/m (2)定义式：定义式：(4) 方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力F的方向为该点的电场强度方向。的方向为该点的电场强度方向。E是矢量。是矢量。跟负电荷在该点所受电场力跟负电荷在该点所受电场力F的方向相反。的方向相反。2.电场强度（电场强度（E）(1)定义：定义： 放入电场中某点的电荷受到的电场力放入电场中某点的电荷受到的电场力 F 与它的电荷量与它的电荷量 q的比值。的比值。 FEq(

22、5)物理意义物理意义: :描述电场强弱和方向的物理量。描述描述电场强弱和方向的物理量。描述了电场力的性质。了电场力的性质。(6)某点的电场强度的大小及方向取决于电场本身某点的电场强度的大小及方向取决于电场本身(即场源电荷及这点的位置即场源电荷及这点的位置)，与试探电荷的正负、电量，与试探电荷的正负、电量的大小及受到的电场力无关。的大小及受到的电场力无关。(7)适用范围：适用于一切电场。适用范围：适用于一切电场。3.真空中静止点电荷的电场强度真空中静止点电荷的电场强度2QEkr大小：大小：4.匀强电场的电场强度公式：匀强电场的电场强度公式：UEd4.匀强电场的电场强度匀强电场的电场强度UEdAB

23、dE(1)公式中的公式中的U为为A、B两点的电势差两点的电势差(2)公式中的公式中的d为为A、B两点沿电场两点沿电场线方向的距离。线方向的距离。(3)在匀强电场中，场强方向是电势降落最快的方向在匀强电场中，场强方向是电势降落最快的方向.场强数值等于沿电场线方向每单位距离上降低的电势。场强数值等于沿电场线方向每单位距离上降低的电势。5.场强的三个表达式的比较场强的三个表达式的比较定义式定义式决定式决定式关系式关系式表达式表达式E=F/qE=kQ/r2E=U/d使用使用范围范围 任何电场任何电场E的大小和方向，的大小和方向，与检验电荷的与检验电荷的电量及存在与电量及存在与否无关。否无关。 真空中的

24、点电真空中的点电荷，荷，Q为场源电为场源电荷电量，荷电量，r为研为研究点到场源电究点到场源电荷的距离。荷的距离。 匀强电场，匀强电场， U为两点间电为两点间电势差，势差，d为两为两点沿电场线方点沿电场线方向的距离。向的距离。附注附注q为试探电荷，带电量很小，放入电场后对源电为试探电荷，带电量很小，放入电场后对源电场的分布不发生影响。场的分布不发生影响。6. 电场力电场力（1）定义：电荷在电场中受到的作用力。）定义：电荷在电场中受到的作用力。（2）大小：）大小：F=qE （F=qE为决定式，为决定式，F与与q、E有关）有关）（3）方向：正电荷受力方向与）方向：正电荷受力方向与E方向相同，负电荷方

25、向相同，负电荷受力方向与受力方向与E方向相反。方向相反。7.电场的叠加原理电场的叠加原理内容：多个点电荷在电场中某点的电场强度为各内容：多个点电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫电场强度的叠加关系叫电场强度的叠加. 电场强度的叠加遵守平行四边电场强度的叠加遵守平行四边形定则形定则(1)静止在真空中的静止在真空中的等量异种电荷等量异种电荷 连线上的场强怎样变化？连线上的场强怎样变化？ 连线中垂线上的场强怎样变？连线中垂线上的场强怎样变？2rAB+q-qCE1E2E1E2E合合E合合结论：结论：连线上的场强

26、：连线上的场强： 中间小，两头大，指向负电荷。中间小，两头大，指向负电荷。连线中垂线上的场强：连线中垂线上的场强： 中间大，两头小，方向如图。中间大，两头小，方向如图。结论：结论：连线上的场强：连线上的场强： 中间为零，两头变大，指向较远的电荷。中间为零，两头变大，指向较远的电荷。连线中垂线上的场强：连线中垂线上的场强： 中间为零，两头变大后再变小，方向如图。中间为零，两头变大后再变小，方向如图。(2)静止在真空中的静止在真空中的等量同种电荷等量同种电荷 连线上的场强怎样变化？连线上的场强怎样变化？ 连线中垂线上的场强怎样变？连线中垂线上的场强怎样变？2rAB+ +q+ +qCE1E2E合合E

27、1E2E合合例例11.(2010海南卷海南卷)如图所示，如图所示，M、N和和P是以是以MN为为直径的半圆弧上的三点，直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，点为半圆弧的圆心，MOP60.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时两点，这时O点电场强度的大小为点电场强度的大小为E1；若将；若将N点处的点点处的点电荷移至电荷移至P点，则点，则O点的场强大小变为点的场强大小变为E2.E1与与E2之比为之比为答案：答案：B 例例12.在点电荷在点电荷Q产生的电场中有产生的电场中有a、b两点，相距为两点，相距为d，已知，已知a点的场强大小为点的场强

28、大小为E，方向与，方向与ab连线成连线成30角，角，b点的场强大小为点的场强大小为Eb，方向与，方向与ab连线成连线成120角，如图所示，角，如图所示，则点电荷则点电荷Q的电性和的电性和b点的场强大小为点的场强大小为A.正电、正电、E/3 B.负电、负电、E/3C.正电、正电、3E D.负电、负电、3E答案：答案：D例例13.(2013高考新课标卷高考新课标卷)如图，一半径为如图，一半径为R的圆盘上均的圆盘上均匀分布着电荷量为匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上的轴线上有有a、b、d三个点，三个点，a和和b、b和和c、c和和d间的距离均为间的距离

29、均为R，在，在a点处点处有一电荷量为有一电荷量为q(q0)的固定点电荷已知的固定点电荷已知b点处的场强为零，则点处的场强为零，则d点处场强的大小为点处场强的大小为(k为静电力常量为静电力常量)答案：答案：B 答案：答案：A 四、电场线四、电场线:1.定义：为形象直观的研究电场，在电场中人为画定义：为形象直观的研究电场，在电场中人为画出一系列曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强出一系列曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，疏密表示大小。方向，疏密表示大小。2.电场线的特点电场线的特点(1)电场线是为了形象地描述电场而假想的、实际不电场线是为了形象地描述电场而假想的、实际不存在的理想化

30、模型存在的理想化模型 (2)电场线始于正电荷电场线始于正电荷(或无穷远或无穷远)，终于无穷远或负电，终于无穷远或负电荷，是不闭合曲线荷，是不闭合曲线 (3)任意两条电场线都不相交任意两条电场线都不相交 (4)电场线的疏密表示电场的强弱，某点的切线方向电场线的疏密表示电场的强弱，某点的切线方向表示该点的场强方向表示该点的场强方向 (5)匀强电场中的电场线是等间距的平行线匀强电场中的电场线是等间距的平行线3.常见电场的电场线常见电场的电场线+点和板间电场点和板间电场4.电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合合(1)电场线为直线；电场线为直线；(2)电荷初速度为零，或速度方向与电场线平行；电荷初速度为零，或速度方向与电场线平行；(3)电荷仅受静电力或所合力的方向与电场线平行电荷仅受静电力或所合力的方向与电场线平行例例13.如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹，粒子先经过场力作用的带电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再点，再经过经过N点下列说法中正确的有点下列说法中正确的有A.粒子带负电粒子