高考物理一轮复习导学案22静电力的性质

电场的基本性质（一）学习目标：理解和掌握库仑定律，并会用库仑定律处理有关带电体的平衡和加速问题。理解和掌握电场强度的概念，并会求解有关电场强度的叠加问题。3、理解和掌握电场线的特点，并会根据其特点处理有关问题。考点一电荷守恒定律情境一：如图所示，取有绝缘支柱的两个不带电枕形导体A、B，使它们彼此接触，AB两端下方均有金属箔片。用丝绸摩擦过的有机玻璃棒反复多次接触球形导体C，使之带电。将C移近A，箔片有什么变化？如果先把A和B分开，然后移开C，箔片什么变化？在次基础上，再让A和B接触，又会看到什么现象呢？1．电荷（1）什么叫电荷？自然界中有几种电荷？电荷是不是一种物质？电荷的存在形式是什么？什么是电荷量？什么是元电荷？物体的电荷量是连续的吗？（3）什么是点电荷？忽略的是什么？真实存在吗？2．电荷守恒定律（1）怎样才能使物体带电？各种起电方式的实质是什么？电荷的总量发生变化了吗？从中可以总结出什么规律？电荷守恒定律内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体到另一个物体，或者从物体的一部分到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持。注意：感应起电的过程中，要先分开两个枕形导体，再移走感应电荷，或者先断开地线再分开两个枕形导体。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，二者带电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先，余下的电荷再．例1、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1.6×10－10C，下列判断正确的有()摩擦前在M和N的内部没有任何电荷摩擦的过程中电子从M转移到NN在摩擦后一定带负电且所带电荷量为1.6×10－10CM在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子考点二库仑定律情境二、如图所示为某电子秤示意图。一绝缘支架放在电子秤上，上端固定一带电小球a，带电荷量为Q,稳定后，电子秤示数为F。现将另一固定于绝缘手柄一端的不带电小球b与a球充分接触后，再移至小球a正上方L处，待系统稳定后，电子秤示数为F1；用手摸小球b使其再次不带电，后将该不带电小球b与a球再次充分接触并重新移至a球正上方L处，电子秤示数为F2。若两小球完全相同，且可以看作两个点电荷。1、求解F1和F2的表达式，比较F1和F2的大小关系？2、若增大L，F1的大小如何变化？与带电小球a的电性有关系吗？3、在电子秤示数为F1的情境下，再引入另一相同的带电小球C，要想让电子秤示数重新为F，该小球C的电荷量为多少？电性怎样？放入什么位置？总结：库仑定律的表达式是什么？其中静电力常量的物理意义是什么？库仑定律适用的条件是什么？1.注意：①当两个电荷间的距离r→0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。②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：F＜keq\f(q1q2,r2)；②异种电荷：F＞keq\f(q1q2,r2)。①平衡条件：每个点电荷受另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷平衡的位置是另外两个点电荷的合场强为零的位置。②平衡规律：考向1库仑力作用下的平衡问题例2．如图所示，质量为m的小物块P和小球Q均可视为点电荷，电荷量相同。置于粗糙水平面上的斜面体倾角为θ、质量为M，将小物块P放在粗糙的斜面体上。当小球Q放在与P等高（PQ连线水平）时，P静止且受斜面体的摩擦力为0，斜面体保持静止，此时经测量小物块与小球Q的距离为r。设静电力常量为k，则下列说法正确的是（）A．小球Q所带电荷量为 B．P对斜面体的压力为FN=mgcosθC．斜面体对地面的压力为（M+m）g D．斜面体受到地面的摩擦力为0例3．如图所示，水平天花板下方固定一光滑小定滑轮O，在定滑轮的正下方C处固定一带正电的点电荷，不带电的小球A与带正电的小球B通过跨过定滑轮的绝缘轻绳相连。开始时系统在图示位置静止，。若B球所带的电荷量缓慢减少（未减为零），在B球到达O点正下方前，下列说法正确的是（）A．A球的质量小于B球的质量 B．此过程中A球保持静止状态C．此过程中点电荷对B球的库仑力逐渐增大D．此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐减小考向2库仑力作用下的加速运动问题例4．如图所示，光滑绝缘水平面上有质量分别为和的小球、，两小球带异种电荷。将方向水平向右、大小为的力作用在上，当、间的距离为时，两小球可保持相对静止。若改用方向水平向左的力作用在上，欲使两小球间的距离保持为并相对静止，则外力的大小应为（）A． B． C． D．例5．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，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的大小为考点三电场强度情境三、把激发电场的带电体所带的电荷叫做场源电荷Q，把一个电荷量很小的电荷q1选为试探电荷。若场源电荷和试探电荷均视为点电荷。1、分别改变试探电荷的电荷量、试探电荷与场源电荷的距离，能不能用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱？2、怎样可以描述试探电荷在该处的电场的强弱？引入哪个物理量来描述电场的力的性质？这个物理量是如何定义的?3、电场强度的表达式都有哪些？如何推导？各适用于什么情境？4、若在该空间放入另一场源电荷，电荷量也为Q，原场源电荷在q1处的电场强度会受到影响吗？试探电荷q1处的电场强度大小及方向是怎样的？拿走试探电荷，该处的场强会变化吗？5、若将试探电荷沿两场源电荷的中垂线向下移动，试探电荷受到的静电力的大小如何变化？有几种方法分析？6、用电场线来描述电场强度时，电场线的分布有什么特点？描绘各种典型电场的电场线分布①孤立点电荷的电场线分布②等量同种电荷电场线的分布③等量异种电荷电场线的分布④匀强电场的电场线分布⑤点电荷与金属板间的电场线分布考向1求电场强度方法例6．若田径场跑道是圆形，在跑道上等间距的三个点A、B、C（其中C点为正南点）上各固定一个带均匀等量正电荷的篮球，如图所示。设单个带电篮球在田径场中心产生的电场强度大小为，则这三个带电篮球在跑道上的正北点产生的合场强大小E为（）A． B． C． D．例7．半径为R的绝缘圆环固定放置，圆心为O，环上均匀分布着电荷量为Q的负电荷．如图所示，在A、B两处分别取走弧长为的圆弧，圆环上剩余电荷的分布不变，、分别是A、B间两段圆弧的中点，已知，静电力常量为k，则圆环上剩余电荷在O点产生的场强的大小和方向为（

）A．，由O指向B．，由O指向C．，由O指向D．，由O指向例8．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．如图所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，其电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心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（

）A． B． C． D．例9．已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同.如图所示，半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的直线上有A、B两个点，O和B、B和A间的距离均为R.现以为直径在球内挖一球形空腔，已知静电力常量为k，球的体积公式为，则A点处场强的大小为（

）A． B． C． D．例10．如图所示，长为4l，倾角为37°的光滑绝缘细杆AD垂直穿过半径为l、带电量为－Q的固定大圆环圆心O，细杆上B、O、C三点等分细杆长度。现从细杆的顶端A无初速度地释放一个质量为m，带电量为＋q的套在细杆上的可视为点电荷的小滑环。已知静电力常量为k，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，大圆环上的电荷均匀分布，小滑环上的电荷不影响电场分布，则下列说法正确的是（）A．大圆环在B点产生的场强大小为B．小滑环在B点的加速度大小为C．小滑环从B到C的过程中电场力所做的功为D．小滑环在D点的速度大小为考向2电场线的应用例11．如图所示，在真空中固定两个等量的异号点电荷+Q和－Q，O点为两点电荷连线的中点，MN为过O点的一条线段，且M点与N点关于O点对称。P点与M点关于两点电荷的连线对称。则下列说法正确的是（）A．P、N两点的电势相等B．M、N两点的电场强度相同C．将试探电荷从M点沿直线移到P点的过程中，电荷所受电场力先减小后增大D．将带负电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中，电荷的电势能一直减少例12．如图所示，两等量同种点电荷+q（q>0）固定在菱形的两个顶点A、C上。E、F是该菱形对角线AC与其内切圆的交点，O点为内切圆的圆心，a、b、c、d四点为切点。现有一带正电的点电荷从E点由静止释放，下列说法正确的是（）A．a、b、c、d四点的电场强度相同B．D、O、B三点的电势相等C．点电荷在从E点运动到O点的过程中电场力做正功D．点电荷从E点运动到F点的过程中速度一直增大考向3电场线+运动轨迹”组合模型模型特点：当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线不重合的曲线时,其实质为“运动与力”的关系。(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在某一位置的切线)与“力线”(在同一位置电场线的切线方向且指向轨迹的凹侧),从二者的夹角情况来分析带电粒子做曲线运动的情况。(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、电场的方向、电荷运动的方向,是题目中相互制约的三个方面。若已知其中一个,可分析判定各待求量;若三个都不知(三不知),则要用“假设法”进行分析。例13．如图，是利用高压电场来干燥中药的基本原理图．在大导体板MN上铺一薄层中药材，针状电极O和平板电极MN接高压直流电源，其间产生非匀强电场E；水分子是极性分子，可以看成棒状带电体，一端带正电荷，另一端带等量负电荷；水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分离出去，在鼓风机的作用下飞离电场区域从而达到快速干燥的目的。已知虚线ABCD是某一水分子从A处由静止开始的运动轨迹．则下列说法正确的是（）A．水分子在B处时，上端带负电荷，下端带正电荷B．在水分子运动轨迹上，B、C和D三点的电势大小关系为C．如果把高压直流电源的正、负极反接，此装置达不到干燥的作用D．水分子在B处时，带负电荷一端受到的电场力大于带正电荷一端受到的电场力（山东2023）如图所示，正六棱柱上下底面的中心为O和，A、D两点分别固定等量异号的点电荷，下列说法正确的是（）A.点与点的电场强度大小相等B.点与点的电场强度方向相同C.点与点的电势差小于点与点的电势差D