2025高考物理总复习电场力的性质

第1讲电场力的性质高考总复习2025课程标准1.通过实验了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。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维和方法。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。5.知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况,能解释相关的物理现象。6.观察常见电容器,了解电容器的电容,观察电容器的充、放电现象。能举例说明电容器的应用核心素养试题情境生活实践类在日常生产生活、科技方面的主要试题情境有示波管的原理与应用、电容器种类、电容器的应用以及静电的防止与应用等具体问题学习探索类涉及的主要问题是描述电场性质的有关物理量的理解与应用,带电粒子在电场中的平衡、加速、偏转问题等考点一库仑定律及库仑力作用下的平衡问题强基础•固本增分一、静电现象

电荷守恒定律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

,异种电荷相互

。

密立根最早用油滴实验测出

不是带电体(2)元电荷:电荷的多少叫电荷量,把最小的电荷量叫作元电荷,用e表示。通常取e=

C。2.起电方式:摩擦起电、接触起电、

起电。

排斥吸引1.60×10-19感应3.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

。

保持不变二、点电荷及库仑定律

是理想化模型,类似于质点1.点电荷:当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的

、

及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,可以将带电体视为点电荷。

2.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_____

成正比,与它们的距离的

成反比,作用力的方向在它们的连线上。库仑用库仑扭秤测出

(2)表达式:,式中k=9.0×109N·m2/C2,叫作静电力常量。

(3)适用条件:①真空中;②

。

均匀带电的绝缘球可以视为点电荷形状大小乘积二次方点电荷××√×√√研考点•精准突破1.对库仑定律的两点理解(1),r指两点电荷间的距离。对可视为点电荷的两个均匀带电球,r为两球的球心间距。(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。2.三个自由点电荷的平衡问题(1)条件:两个点电荷在第三个点电荷处的合电场强度为零,或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反。(2)规律3.涉及库仑力的平衡问题涉及库仑力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样,受力分析是基础,应用平衡条件或牛顿第二定律是关键,都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题,但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点。考向一

对库仑定律的理解典题1(2024福建福州联考)如图所示,完全相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量,相隔一定距离,两金属球之间斥力大小为F。将第三个完全相同且不带电的金属球C先后与金属球A、B接触后移开。这时,金属球A、B之间的相互作用力的大小是(

)C考向二

库仑力的叠加典题2

如图所示,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为lab=5cm、lbc=3cm、lca=4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于小球a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则(

)D解析

由题意知,小球c处在直角三角形的直角上,如果a、b为同种电荷,则对小球c的库仑力,要么是吸引力,要么是排斥力,合力不可能平行于a和b的考向三

库仑力作用下的平衡问题典题3(多选)如图所示,同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3,恰好都处于平衡状态,除相互作用的静电力外不受其他外力作用。已知q1、q2间的距离是q2、q3间距离的2倍。下列说法正确的是(

)A.若q1、q3为正电荷,则q2为负电荷B.若q1、q3为负电荷,则q2为正电荷C.q1∶q2∶q3=9∶4∶36D.q1∶q2∶q3=36∶4∶9ABD解析

三个点电荷在同一直线上处于平衡状态,则一定满足“两同夹异,近小远大”的规律,则q1、q3电性一定相同,q2电性一定与q1、q3不同,故A、B正确;典题4

如图所示,在倾角为α的光滑绝缘斜面上固定一个挡板,在挡板上连接一根劲度系数为k0的绝缘轻质弹簧,弹簧另一端与A球连接。A、B、C三小球的质量均为m,qA=q0>0,qB=-q0,当系统处于静止状态时,三小球等间距排列。已知静电力常量为k,则(

)A考点二电场强度的矢量性以及大小的计算强基础•固本增分一、电场

法拉第最早提出基本性质:对放入其中的电荷有

的作用。

二、电场强度1.意义:描述电场强弱的物理量,描述静电力的性质的物理量。

比值定义法2.定义式:,单位:N/C或

。

3.方向定义:规定

在电场中某点所受静电力的方向为该点的电场强度的方向。

力V/m正电荷4.点电荷的电场强度决定式:,适用于计算真空中的点电荷产生的电场。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×××提示

加速度、电流、磁感应强度等。

研考点•精准突破1.电场强度的三个计算公式

2.电场强度的一般计算方法电场强度是静电学中极其重要的概念,也是高考中常考的一个基本概念。关于电场强度的计算,主要方法如下:(1)定义式法定义式法就是首先根据力学规律、物体平衡条件、牛顿运动定律、动能定理或动量定理先求出带电物体在电场中所受到的静电力F,然后再由电场强度的定义式

求出电场强度E。(2)点电荷电场强度公式法中学阶段绝大多数情况下只研究点电荷在真空中的电场分布情况,故可直接用点电荷的电场强度公式

计算,其方向由场源电荷的正负确定,若场源电荷为正电荷时,电场强度E的方向沿半径r向外;若场源电荷为负电荷时,电场强度E的方向沿半径r向内。若求多个点电荷产生电场的电场强度,则可先分别求出各个点电荷产生的电场强度,然后利用矢量叠加法求出合电场强度。3.分析电场叠加问题的一般步骤(1)确定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电场强度的大小和方向;(3)依次利用平行四边形定则求出电场强度的矢量和。考向一

电场强度的理解和计算典题5

真空中有两个等量负点电荷,将它们分别固定在顶角为120°的等腰三角形底边的顶点A、B上,AB间的距离为d,将电荷量为q、质量为m的正试探电荷放到顶点C,测得它所受静电力的大小为F。静电力常量为k,不计试探电荷重力。(1)求C处的电场强度E。(2)求点电荷的电荷量Q。(3)如果在顶点C由静止释放试探电荷,定性说明它是怎样运动的。(3)如果在顶点C处由静止释放试探电荷,其所受静电力开始向下,且是变化的,运动到两点电荷连线中点,其所受静电力为零,速度最大,再往下,其所受静电力向上,做减速运动,则试探电荷做往复运动。易错点拨

求解等量同种或异种点电荷产生的电场相关问题的注意事项(1)结合电场线的分布熟记电场强度的变化。(2)利用对称性分析有关问题。(3)结合牛顿第二定律分析有关运动问题。考向二

点电荷电场的叠加问题典题6(2023湖南卷)如图所示,真空中有三个点电荷固定在同一直线上,电荷量分别为Q1、Q2和Q3,P点和三个点电荷的连线与三个点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°和30°。若P点处的电场强度为零,q>0,则三个点电荷的电荷量可能为(

)×D解析

根据电场强度的矢量性可知,要使P点的电场强度为零,三个点电荷不可能是同种电性,故A、B错误;根据矢量叠加特点和几何关系知,Q1、Q3在P点的电场强度应大小相等,故C错误,D正确。考向三

对称法、等效法求解电场强度问题典题7(2024七省适应性测试甘肃物理)如图所示,水平带电平面上方有一质量为m、电荷量为q的点电荷,当它在M点时所受合力为零。M点与平面的垂直距离为d,k和g分别为静电力常量和重力加速度,则与M点对称的N点处的电场强度大小为(

)A解析

点电荷在M点时,所受合力为零,则qE=mg,解得

,M点的电场强度和N点的电场强度大小相等,方向相反,故选A。考向四

补偿法求解电场强度问题典题8

半径为R的绝缘圆环固定放置,圆心为O,圆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Δx(Δx≪R)的圆弧,圆环上剩余电荷的分布不变,C1、C2分别是A、B间两段圆弧的中点,已知∠AOB=60°,静电力常量为k,则圆环上剩余电荷在O点产生的电场强度的大小和方向为(

)A典题9(2024山东潍坊模拟)如图甲所示,半径为R的均匀带电圆形平板,单位面积的电荷量为σ(σ>0),其轴线上任意一点P(坐标为x)的电场强度可以由电场强度的叠加原理

求出,方向沿x轴。现考虑单位面积的电荷量为σ0的无限大均匀带电平板,从其中间挖去一半径为r的圆板后(如图乙所示),在其轴线上任意一点Q(坐标为x)处放置一个电荷量为q0的点电荷,则该点电荷所受静电力的大小为(

)A考点三电场线的理解及应用电场线

不是电荷的运动轨迹1.为了形象地描述电场中各点电场强度的

及

,在电场中画出一些有方向的曲线,曲线上每点的

方向都跟该点的电场强度方向一致,曲线的

表示电场的强弱。

强基础•固本增分强弱方向切线疏密2.电场线的特点

3.典型电场的电场线

×√√提示

有;两点电荷连线的中点电场强度为零,从中点开始沿中垂线向两侧电场强度先增大后减小。研考点•精准突破1.两种等量点电荷的电场强度及电场线的比较

比较等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图电荷连线上的电场强度沿连线先变小后变大O点最小,但不为零O点为零比较等量异种点电荷等量同种点电荷中垂线上的电场强度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点对称位置的电场强度A与A'、B与B'、C与C'等大同向等大反向2.“电场线+运动轨迹”组合模型(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线),从二者的夹角情况来分析运动情况。(2)“三不知时要假设”——电荷的电性(正负)、电场强度的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向,是题意中相互制约的三个方面。若已知其中的任意一个,可顺次向下分析判定各待求量;若三个都不知(三不知),则要用“假设法”分别讨论各种情况。3.电场线的应用(涉及电势部分将在下一节进一步研究)考向一

电场线的理解及应用典题10

某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是(

)A.c点的电场强度大于b点的电场强度B.若将一正试探电荷q由a点静止释放,它将沿电场线运动到b点C.b点的电场强度大于d点的电场强度D.a点和b点的电场强度方向相同C解析

电场线的疏密表示电场强度的大小,由题图可知Eb>Ec,Eb>Ed,C正确,A错误;由于电场线是曲线,由a点释放的正试探电荷不可能沿电场线运动,B错误;电场线的切线方向为该点电场强度的方向,a点和b点的切线不