备考2025届高考物理一轮复习讲义第九章静电场第1讲静电场中力的性质考点1电荷守恒定律库仑定律的理解及应用

第1讲静电场中力的性质课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.通过试验，了解静电现象.能用原子结构模型和电荷守恒的学问分析静电现象.2.知道点电荷模型.知道两个点电荷间相互作用的规律.体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法.3.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.4.了解生产生活中关于静电的利用与防护.电荷守恒定律库仑定律的理解及应用2024：海南T8，上海T6，全国乙T24，上海T11；2024：湖北T11，上海T12；2024：浙江1月T13；2024：全国ⅠT151.物理观念：理解电荷、电场强度等基本概念；驾驭库仑定律的基本规律；相识场的物质性.2.科学思维：类比库仑定律及万有引力定律；驾驭点电荷模型的思维方法.3.科学探究：探究电荷间的相互作用.4.科学看法与责任：相识静电对生产生活的影响.电场强度的理解和计算2024：全国甲T18；2024：山东T3，湖南T2；2024：全国ⅡT20电场强度的叠加2024：湖南T5，全国乙T24；2024：湖南T4，北京T9，江苏T10；2024：全国ⅢT21命题分析预料每年必考，高考对此部分内容的考查难度不大，以选择题为主.库仑定律的应用及电场强度叠加为考查热点.预料2025年高考可能会考查电场的叠加问题，结合实际考查静电的利用也可能是新的命题热点.考点1电荷守恒定律库仑定律的理解及应用1.电荷（1）两种电荷：自然界中只存在两种电荷——正电荷和负电荷.同种电荷相互[1]排斥，异种电荷相互[2]吸引.密立根最早用油滴试验测出（2）元电荷：e＝[3]1.60×10－19C，全部带电体的电荷量都是元电荷的[4]整数倍.（3）点电荷：代表带电体的有确定电荷量的点，忽视带电体的[5]大小、形态及电荷分类似于质点布状况对它们之间的作用力的影响的志向化模型.2.电荷守恒定律（1）内容：电荷既不会创生，也不会歼灭，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[6]保持不变.（2）三种起电方式：[7]摩擦起电、[8]感应起电、接触起电.（3）带电实质：物体[9]得失电子.（4）电荷的支配原则：两个形态、大小相同且带同种电荷的同种导体，接触后再分开，二者带[10]等量同种电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分.3.库仑定律（1）内容：[11]真空中两个静止[12]点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成[13]正比，与它们的距离的二次方成[14]反比，作用力的方向在它们的连线上.（2）表达式：F＝[15]kq1q2r2，式中k＝[16]9.0×109N·m库仑用扭秤测出（3）适用条件：[17]真空中的静止[18]点电荷.①F＝kq1q2r2，r指两点电荷间的距离.对可视为点电荷的两个②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.③对于两个距离较近的带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布，如图甲、图乙所示.图甲：同种电荷，F＜kq1q2r2静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年就已有对静电现象的记载，《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸衤若”之说.推断下列说法的正误.（1）梳过头发的塑料梳子吸起纸屑是静电现象.（√）（2）带电小球移至不带电金属球旁边，两者相互吸引不是静电现象.（✕）（3）小磁针吸引小铁屑不是静电现象.（√）（4）从干燥的地毯上走过，手遇到金属把手时有被电击的感觉属于静电现象.（√）取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触.起初它们不带电，贴在下部的两片金属箔是闭合的，手握绝缘棒，把C移近导体A.（1）A、B上的金属箔都分开；（2）先把A、B分开，后移去C，A、B上的金属箔都分开；（3）先移走C，再分开A、B，A、B上的金属箔都闭合.将两个质量均为m、壳层的厚度和质量分布匀整的完全相同的金属球壳a和b，分别固定于两个绝缘支架上，两球壳球心间的距离l是球壳半径r的3倍.若使它们带上等量异种电荷，且其电荷量的确定值均为Q，那么（1）a、b之间的万有引力F引＝Gm2（2）静电力F电＞kQ2l2.（均填研透高考明确方向命题点1电荷守恒定律的应用1.[2024云南玉溪质检]摩擦可以产生静电，原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最终知甲物体带正电，所带电荷量大小为2.8×10－15C，丙物体所带电荷量大小为6.0×10－16C.则关于最终乙、丙两物体的带电状况，下列说法正确的是（D）A.乙物体确定带负电，带电荷量大小为3.4×10－15CB.乙物体可能带负电，带电荷量大小为2.4×10－15CC.丙物体确定带正电D.丙物体确定带负电解析依据电荷守恒定律知，甲、乙两物体相互摩擦后，甲物体带正电，所带电荷量大小为2.8×10－15C，则乙物体确定带2.8×10－15C的负电荷，乙物体再与丙物体接触后，丙物体带6.0×10－16C的负电荷，则此时乙物体确定带2.2×10－15C的负电荷，D正确.命题点2库仑定律与电荷守恒定律的综合2.[2024广东茂名开学考/多选]在光滑绝缘水平面上，两带有同种电荷、可视为质点的相同金属块甲、乙放在A、B两点，C点为A、B连线的中点（图中未画出），两金属块所带的电荷量不同.某时刻给两金属块大小相等的瞬时冲量，使两金属块相向运动，经过一段时间发生碰撞，碰后两金属块再返回到A、B两点，忽视碰撞损失的能量.则下列说法正确的是（BCD）A.电荷量多的金属块所受的库仑力较大B.两金属块在C点发生碰撞C.两金属块在同一时刻回到A、B点D.两金属块返回初始位置的动能均大于初动能解析由于两金属块之间的库仑力遵循牛顿第三定律，则两金属块之间的库仑力大小相等，A错误；由于两金属块在随意时刻所受的库仑力相等，则随意时刻，它们的加速度相等，速度大小相等，可知碰撞位置在中点C，且它们同时返回A、B点，B、C正确；两金属块碰撞后，电荷量重新分布，在同样的位置时它们之间的库仑力由F＝kq1q2r2变为F'＝k（q1＋q22命题点3库仑力的叠加3.如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm.小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线.设小球a、b所带电荷量的比值的确定值为k，则（D）A.a、b的电荷同号，k＝169B.a、b的电荷异号，k＝16C.a、b的电荷同号，k＝64D.a、b的电荷异号，k＝64解析假如a、b带同种电荷，则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力，此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力确定不为零，因此a、b不行能带同种电荷，A、C错误；若a、b带异种电荷，假设a对c的作用力为斥力，则b对c的作用力确定为引力，受力分析如图所示，由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线，则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零，由几何关系可知∠a＝37°、∠b＝53°，则Fasin37°＝Fbcos37°，解得FaFb＝43，又由库仑定律及上式代入数据可解得｜q命题点4库仑力作用下的平衡4.[2024海南]如图所示，一光滑绝缘轨道水平放置，直径上有A、B两点，AO＝2cm，OB＝4cm，在A、B两点固定两个带电荷量分别为Q1、Q2的正电荷，现有一个带正电的小球静置于轨道内侧P点（小球可视为点电荷），已知AP∶BP＝n∶1，则Q1∶Q2是（C）A.2n2∶1 B.4n2∶1 C.2n3∶1 D.4n3∶1解析如图所示，小球受到A、B的库仑斥力FA、FB和指向圆心的轨道弹力作用而平衡，由正弦定理有FAsin∠CPH＝FBsin∠CHP＝∠HPD＝∠APO，在△APO中，有APsin(π-∠POB)＝AOsin∠APO，同理在△BPO中，有BPsin∠POB＝BOsin∠BPO，设小球的带电荷量为q，则FA＝kQ1qAP2，方法点拨四步解决库仑力作用下的平衡问题命题点5库仑力作用下的动力学问题5.如图所示，真空中三个质量相等的小球A、B、C，带电荷量分别为QA＝6q，QB＝3q，QC＝8q.现用恰当大小的恒力F拉C，可使A、B、C沿光滑水平面做匀加速直线运动，运动过程中A、B、C保持相对静止，且A、B间