2023版高三一轮总复习物理（新教材新高考）第8章第1节电场力的性质

1、 高考备考指南命题分析核心素养1以电场线、等势面为背景，考查电场强度、电势(差)、电场力做功、电势能的变化等知识，以选择题的形式呈现。2电容器的动态分析、电容器与平衡条件的综合问题一般以选择题形式呈现；对带电粒子或带电体在电场中的运动的考查，选择题、计算题均有出现，但以计算题形式较多，且题目具有一定的综合性，常与功能关系相结合。物理观念：静电现象、库仑力、电场强度、电势能、电势、电势差、电容器及电容。科学思维：电荷守恒定律、点电荷、库仑定律、电场线、等势面、电势差与电场强度的关系、电场力做功与电势能变化关系、电压和电荷量与电容的关系、电场的叠加原理。科学探究：库仑力与电荷量及电荷间距离的关系、

2、电容与电压和电荷量的关系。科学态度与责任：静电现象应用与安全。电场力的性质一、电荷及电荷守恒定律1元电荷、点电荷(1)元电荷：e1.61019 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同(2)点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。2静电场(1)定义：存在于电荷周围，能传送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。3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，电荷的总量保持不变。(2)起电方式：摩擦

3、起电、接触起电、感应起电。(3)带电实质：物体带电的实质是得失电子。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：Fkeq f(q1q2,r2)，式中k9.0109 Nm2/C2，叫静电力常量。3适用条件：真空中的点电荷。三、电场强度、点电荷的场强1定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值。2定义式：Eeq f(F,q)。单位为N/C或V/m。3点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度Ekeq f(Q,r2)。4方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方

4、向为该点的电场强度方向。5电场强度的叠加：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，遵循平行四边形定则。四、电场线1定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的大小及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱。2电场线的特点(1)不闭合：电场线起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无穷远处(或负电荷)。(2)不相交：在电场中两条电场线不相交。(3)同一电场中，电场线密的地方场强大。(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。(5)沿电场线方向电势降低。(6)电场线和等势面在相交处垂直。一、易错易误辨析(正确的打“”

5、，错误的打“”)(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)电场线的方向即为带电粒子的运动方向。()(5)英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。()(6)美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量。()二、教材习题衍生1(人教版必修第三册P23T2改编)如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开()A

6、此时A带正电，B带负电B此时A带正电，B带正电C移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合D先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合C由静电感应可知，A端带负电，B端带正电，选项A、B错误；若移去C，A、B两端电荷中和，则贴在A、B下部的金属箔都闭合，选项C正确；先把A和B分开，然后移去C，则A、B带的电荷不能中和，故贴在A、B下部的金属箔仍张开，选项D错误。2(人教版必修第三册P10T3改编)如图所示，半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相等的电荷，相隔一定的距离，两球之间的距离远大于小球的直径，两球之间的相互吸引力大小为F。今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B

7、两个球接触后移开，这时，A、B两个球之间的相互作用力大小是()Aeq f(1,8)F Beq f(1,4)F Ceq f(3,8)F Deq f(3,4)FA由于A、B间有吸引力，故A、B带异种电荷。设A、B带的电荷量分别为Q、Q，则两球之间的相互吸引力即为静电力：Fkeq f(Q2,r2)。当C球与A球接触后，A、C两球的电荷量都为：q1eq f(Q,2)。当C球再与B球接触后，B、C两球的电荷量绝对值都为：q2eq f(Qf(Q,2),2)eq f(Q,4)。所以此时A、B两球之间的相互作用力的大小为Feq f(kf(Q,2)f(Q,4),r2)keq f(Q2,8r2)eq f(F,8)

8、，故A正确。3(人教版必修第三册P17T5改编)(多选)如图所示是某电场区域的电场线分布，A、B、C是电场中的三个点，下列说法正确的是()AA点的电场强度最小BB点的电场强度最小C把一个正点电荷分别放在这三点时，其中放在B点时受到的静电力最大D把一个负点电荷放在A点时，所受的静电力方向和A点的电场强度方向一致AC电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，A正确，B错误；B点的电场强度最大，由FqE知，C正确；负电荷受力方向与电场强度的方向相反，D错误。4(鲁科版必修第三册P11T4改编)如图所示，用两根细线把两个带同种电荷的小球悬挂在一点，平衡后两球等高。两球静止时，细线与竖直线的偏

9、角分别为和，则()AmAmBBmAqBDqA，故mAd，D项错误。3MN为足够大的不带电的金属板，在其右侧距离为d的位置放一个电荷量为q的点电荷O，金属板右侧空间的电场分布如图甲所示，P是金属板表面上与点电荷O距离为r的一点。几位同学想求出P点的电场强度大小，但发现很难，经过研究，他们发现图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的。图乙中是两等量异种点电荷的电场线分布，其电荷量的大小均为q，它们之间的距离为2d，虚线是两点电荷连线的中垂线。由此他们分别对图甲P点的电场强度方向和大小作出以下判断，其中正确的是()甲乙A方向沿P点和点电荷的连线向左，大小为eq f(2kqd,r3)B方向

10、沿P点和点电荷的连线向左，大小为eq f(2kqr(r2d2),r3)C方向垂直于金属板向左，大小为eq f(2kqd,r3)D方向垂直于金属板向左，大小为eq f(2kqr(r2d2),r3)C据题意，从题图乙可以看出，P点电场方向为水平向左；由题图乙可知，正、负电荷在P点电场叠加，其大小为E2keq f(q,r2)cos 2keq f(q,r2)eq f(d,r)2keq f(qd,r3)，故选项C正确。 电场线的理解及应用1电场线的应用(1)在同一电场内，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

11、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点场强方向向下典例3(多选)电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则()甲乙AE、F两点场强

12、相同BA、D两点场强不同CB、O、C三点，O点场强最小D从E点向O点运动的电子加速度逐渐减小AC等量异号点电荷连线的中垂线是一条等势线，电场强度方向与等势线垂直，因此E、F两点场强方向相同，由于E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，则其场强大小也相等，故A正确；根据对称性可知，A、D两点处电场线疏密程度相同，则A、D两点场强大小相同，由题图看出，A、D两点场强方向相同，故B错误；由题图看出，B、O、C三点比较，O点的电场线最稀疏，场强最小，故C正确；从点E到O，电场线分布由稀疏到密集，电场强度逐渐增大，所以电子加速度逐渐增大，故D错误。 跟进训练1对于如图所示的四个电场，下列说法正确的是()甲

13、乙丙丁A图甲为等量同种点电荷形成的电场线B图乙离点电荷距离相等的 a、b 两点场强相同C图丙中在 c 点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到 d 点D图丁中某一电荷放在 e 点与放到 f 点，它们的电势能相同D由题图可知，甲为等量异种点电荷形成的电场线，故A错误；乙为正点电荷所形成的电场线分布，离点电荷距离相等的a、b两点场强大小相同，场强方向不同，故B错误；只有电场线为直线时，粒子才有可能沿着电场线运动，在曲线电场线中，粒子不会沿着电场线运动，故C错误；丁中e点与f点电势相同，同一点电荷在两处的电势能相同，故D正确。2(多选)(2021山东济南模拟)如图所示，实线为三个电荷量相同的带正电的

14、点电荷Q1、Q2、Q3的电场线分布，虚线为某试探电荷从a点运动到b点的轨迹，则下列说法正确的是()A该试探电荷为负电荷Bb点的电场强度比a点的电场强度大C该试探电荷从a点到b点的过程中电势能先增加后减少D该试探电荷从a点到b点的过程中动能先增加后减少BC电场力方向指向运动轨迹的凹处，所以电场力方向与电场线方向相同，该试探电荷为正电荷，故A错误；根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小，b点的电场强度比a点的电场强度大，故B正确；该试探电荷从a点到b点的过程中，电场力提供其做曲线运动的合外力，且电场力方向指向运动轨迹的凹处，与速度方向的夹角先是钝角后变成锐角，而电场力先做负功后做正功，试探电荷的电势能先增加后减少，根据功能关系可知，试探电荷动能先减少后增加，故C正确，D错误。3(多选)如图所示，虚线是某静电场的一簇等势线。实线是一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，A、B、C为轨迹上的三个点。下列判断正确的是()A轨迹在一条电场线上B粒