2024届高考物理一轮总复习第八章静电场第1节静电场的性质课件

第八章静电场课标要求热点考向1.了解静电现象及其在生活和生产中的应用.用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象2.知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法.知道两个点电荷间相互作用的规律.通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性3.了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一.理解电场强度，会用电场线描述电场4.知道电势能、电势，理解电势差.了解电势差与电场强度的关系5.观察常见电容器的构造，了解电容器的电容.举例说明电容器在技术中的应用1.电场强度的求解，电场线、等势线与带电粒子运动轨迹的判断问题2.电势、电势能、电势差与电场强度的关系，以及U＝Ed的应用问题3.电容器的动态变化问题，电容器与平衡条件的综合问题4.带电粒子在匀强电场中的运动问题5.用功能关系的观点处理带电体在电场中的运动问题第1节静电场的性质等于一个电子或一个质子所带电荷量，即e＝1.60×10－19C.所有带一、电荷、电荷守恒定律点电荷整数倍

1.点电荷：当带电体的大小、形状对所研究问题的影响可忽略不计时，就可以看作带电的点，叫做________.(类似于力学中的质点) 2.元电荷：元电荷不是一种电荷，而是电荷量的单位，其大小电体的电荷量都是元电荷的__________.3.电荷守恒定律.代数和摩擦

(1)内容：电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的____________保持不变. (2)物体带电的方式有________起电、感应起电、接触起电.二、库仑定律电荷量

1.内容：在真空中两个点电荷的相互作用力跟它们的_______________成正比，跟它们间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：F＝____________，式中k＝9.0×109N·m2/C2，k叫做静电力常量.3.适用条件：真空中的__________.点电荷的乘积E＝三、电场、电场强度作用力

1.电场：电荷周围存在的一种特殊物质.电场对放入其中的电荷有____________.静止电荷产生的电场称为静电场.2.电场强度.比值(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F与它的电荷量的________.F q(2)公式：______________.正电荷负电荷

(3)矢量性：电场强度是一个矢量，方向与_______在该点所受的电场力方向一致，与_________在该点所受的电场力方向相反.电场中某点的电场强度由电场本身决定，与检验电荷无关.

(4)真空中点电荷电场强度的决定式：__________，其中Q是形成电场的场源电荷. (5)电场的叠加：某点的电场等于各个电荷单独存在时在该点产生的电场的__________.矢量和四、电场线切线强弱

1.电场线：在电场中画出的一些曲线，曲线上每一点的______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______.电场线不是实际存在的线，而是为了描述电场而假想的线.2.电场线的特点.正电荷相交电场强度降低垂直3.几种典型的电场线(如图8-1-1所示).图8-1-1【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)电场强度反映了电场力的性质，所以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)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向.()(4)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.()(5)电场线的方向即为带电粒子的运动方向.()答案：(1)×

(2)√

(3)√

(4)×(5)×

2.西晋的《博物志·杂说上》记载：“今人梳头著髻时，有随梳解结有光者，亦有咤声.”这是关于摩擦起电产生火花并发出声音的记载.关于摩擦起电，下列说法中正确的是()A.两种不带电的绝缘体摩擦后，带等量异种电荷B.摩擦起电，使质子从一个物体转移到另一个物体C.摩擦能产生电子和质子D.摩擦起电表明，电荷的总量并不守恒答案：A3.关于点电荷产生的电场，下列叙述正确的是()

A.以点电荷为球心、以r为半径的球面上，各点的电场强度都相同

B.正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场强

答案：C

4.真空中有两个完全相同的均匀带电金属小球(可视为点电荷)，带电量分别为－Q和＋3Q，将它们放在相距为r的两点，它们之间库仑力的大小为F.若将它们接触一下，再放回原来的位置，它们之间库仑力的大小是()

1A.

F

9

1B.

F

3C.FD.3F答案：B热点1库仑定律的理解及应用[热点归纳]1.库仑定律的理解.(1)在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电荷量的绝对值计算库仑力的大小.(2)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反. 2.库仑定律的应用.

库仑定律与力学的综合应用问题，解决的思路与解决力学问题的方法、思路是相同的，只是在原来受力的基础上多了库仑力.但需注意库仑力的特点，带电体间距离发生变化时，库仑力也要发生变化，要分析力与运动的相互影响.

考向1库仑力的矢量合成

【典题1】(2021年广东珠海模拟)如图8-1-2所示，在绝缘水平面上固定三个带电小球a、b和c，相互之间的距离lab＝4cm，lbc＝2cm，bc垂直于ac.已知小球b所受的库仑力的合力方向平行

)图8-1-2于ac边，设小球a和c的带电量的比值为k，则( A.a和c带同种电荷，k＝4 B.a和c带异种电荷，k＝4 C.a和c带同种电荷，k＝8 D.a和c带异种电荷，k＝8

答案：D

考向2“三个自由点电荷平衡”的问题

【典题2】两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图8-1-3所示.A处电荷带电荷量为＋Q1，B处电荷带电荷量为－Q2，且Q2＝4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷P，放在AB直线上，)欲使整个系统处于平衡状态，则( A.P为负电荷，且放于A左方

B.P为负电荷，且放于B右方

C.P为正电荷，且放于A、B之间

D.P为正电荷，且放于B右方图8-1-3

解析：因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用，且已知放在A、B两处的点电荷是异种电荷，对P的作用力一为引力，一为斥力，所以P要平衡就不能放在A、B之间.根据库仑定律知，由于B处的电荷电荷量较大，P应放在离B处点电荷较远而离A处点电荷较近的地方才有可能处于平衡状态，故应放在A的左侧.要使放在A、B两处的点电荷也处于平衡状态，P必须带负电，故应选A.答案：A方法技巧“三个自由点电荷平衡”的问题

(1)平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置.(2)平衡的规律：

考向3库仑力作用下的平衡与运动问题

【典题3】(2022年广东广州二模)如图，在光滑绝缘斜面上有带电小球a与b，两球同时释放瞬间，a球的加速度刚好为零，则下列关于a、b的电性及初始位置，符合要求的是()ABCD

解析：带电小球a在光滑绝缘斜面上，对其受力分析，受重力、支持力和带电小球b对它的库仑力.两球同时释放瞬间，a球的加速度刚好为零，即带电小球b对它的库仑力与重力和支持力的合力平衡，故带电小球b对小球a的库仑力沿斜面向上.综上所述，只有B图符合题意.答案：B

思路导引两球同时释放瞬间，a球的加速度刚好为零，要求a球受到沿斜面向上的库仑力与重力沿斜面向下的分力平衡.表达式公式意义电场强度定义式真空中点电荷电场强度的决定式匀强电场中E与U的关系式适用条件一切电场真空、点电荷匀强电场热点2电场强度的理解和计算[热点归纳]1.电场强度三个表达式的比较：表达式决定因素由电场本身决定，与q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定，d为沿电场方向的距离(续表)2.电场的叠加.(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和.(2)运算法则：平行四边形定则.3.计算电场强度常用的五种方法：(1)合成法；(2)补偿法；(3)微元法；(4)对称法；(5)等效法.

考向1合成法

【典题4】(2022年广东广州模拟)如图8-1-4所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b、c分别位于边长为L的等边三角形的三个顶点.a、b带正电且电荷量相等，整个系统置于场强大小为E、方向水平的匀强电场中.已知静电力常量为k，若三个小球均处于静止状态，则()图8-1-4A.小球c可能带正电B.场强方向垂直于a、b连线向右

D.小球a与c所带的电荷量之比为2∶1

解析：如果小球c带正电，则三个小球相互之间均为斥力作用，处于同一匀强电场中时，不可能保持静止状态，即小球c必定带负电，A错误.小球a、b带等量正电荷，小球c带负电荷，相互之间存在静电吸引力，要使三个小球均处于静止状态，则匀强电场的方向应垂直于a、b连线向左，B错误.以小球c为研究对象，要使其保持静止状态，则小球a、b在c处激发的电场的合场强，

答案：C方法技巧分析电场叠加问题的一般步骤：(1)确定要分析计算的空间位置；(2)分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向；(3)依次利用平行四边形定则求出矢量和.考向2补偿法

将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，然后再应用对称的特点进行分析，有时还要用到微元思想.

【典题5】均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图8-1-5所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球面顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM＝ON＝2R.已知M)点的场强大小为E，则N点的场强大小为(

图8-1-5(2R)2－E＝(2R)2－E，故A正确.

解析：左半球面AB上的正电荷在M点产生的电场等效为带正电荷量为2q的整个球面的电场和带电荷量为－q的右半球面的电场的合电场，则E＝k·2q－E′，E′为带电荷量为－q的右半球面在M点产生的场强大小.带电荷量为－q的右半球面在M点的场强大小与带正电荷量为q的左半球面AB在N点的场强大小相等，则EN＝E′＝k·2q

kq2R2答案：A考向3微元法

可将带电圆环、带电平面等分成许多微元电荷，每个微元电荷可看成点电荷，再利用公式和场强叠加原理求出合场强.

【典题6】(2022

年广东深圳模拟)如图8-1-6所示，半径为R的金属圆环固定在竖直平面，金属环均匀带电，带电量为Q，一长为L＝2R的绝缘细线一端固定在圆环最高点，另一端连接一质量为m、带电量为q(未知)的金属小球(可视为质点).稳定时带电金属小球在过圆心且垂直圆环平面的轴上的P点处于平衡状态，点P′(图中未画出)是点P关于圆心O对称的点.已知静电常量为k，重力加速度为g，若取无穷远为零势面，下列说法正确的是()图8-1-6A.O点的场强一定为零

D.剪断细线瞬间，小球加速度水平向右

解析：根据对称性可知，带电量Q

的圆环，在圆心O点场强为0，带电金属小球在O点的场强不为0，所以O点的场强不为零，A错误.对小球受力分析如图D29，设细线与半径的夹角为θ，小球在P′的电场强度的叠加，且两个电场强度同方向，所以断细线瞬间，小球受合外力沿细线方向斜向右下，则加速度方向斜向右下方，D错误.

图D29

答案：C考向4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，可以使复杂电场的叠加计算简化.

【典题7】(2020

年广西玉林模拟)如图8-1-7所示，边长为L的正六边形的5条边AB、CD、DE、EF、FA上分别放置5根长度也为L的相同绝缘细棒.每根细棒均匀分布着等量正电荷.现将电荷量为＋Q的点电荷置于BC边中点，此时正六边形几何中心O点的电场强度为零.若移走＋Q及AF边上的细棒，则O点电场强度的大小为(k为静电力常量，不考虑绝缘棒及＋Q之间的相互影响)()图8-1-7

解析：根据对称性可知，AF边与CD边上的细棒在O点产生的电场强度的矢量和为零，AB边与DE边上的细棒在O点产生的电场强度的矢量和为零，BC边中点的电荷在O点产生的电场强度BC边中点的点电荷在O点产生的电场强度的矢量和为零，则EF

答案：B考向5等效法在保证效果相同的条件下，将复杂的电场情景等效为简单的或熟悉的电场情景.

【典题8】MN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8-1-8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，但发现问题很难，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.由此它们分别对甲图P点的电场强度方向和大小做出以下判断，其中正确的是()甲乙图8-1-8解析：据题意，从乙图可以看出，P点电场方向为水平向左.答案：C热点3电场线及电场线与带电粒子运动轨迹的综合题[热点归纳]1.电场线的应用：比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线中点O处的电场强度连线上O点电场强度最小，指向负电荷一方为零连线上的电场强度大小(从左到右)沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大2.等量异种和同种点电荷的电场线比较.比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷沿中垂线由O点向外电场强度大小O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小关于O点对称的A与A′、B与B′的电场强度等大同向等大反向(续表)

考向1电场线与粒子运动轨迹的综合题

【典题9】如图8-1-9所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒)子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则( A.a一定带正电，b一定带负电

B.a的速度将减小，b的速度将增大

C.a的加速度将减小，b的加速度将增大图8-1-9D.两个粒子的动能一个增大一个减小答案：C