高考物理一轮复习第八章第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，其大小等于一个电子或一个质子所带电荷量，即e＝1.60×10-19

C.所有带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.()场的点电荷所带的电荷量.()(4)在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上的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轨迹方向.()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：A

3.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，将他们放在相距为r的两点，他们之间库仑力的大小为F.若将他们接触一下，再放回原来的位置，则他们之间库仑力的大小是()

1A.F

9

1B.F

3C.FD.3F答案：B

4.(2023年四川广安二模)在真空中的固定点电荷Q形成的电场中，将检验电荷分别放在A、B两点，测得检验电荷所受电场力的大小F与其电荷量q的函数关系图像如图8-1-2中a、b图线所)示，则A、B两点与点电荷Q的距离之比为(

图8-1-2A.1∶2B.2∶1C.1∶4D.4∶1解析：图线的斜率表示电场强度，由图像可知，A、B两点的答案：A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8-1-3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

)图8-1-3解析：假设a、c带同种电荷，则b受到的库仑力的合力不可

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8-1-4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，)图8-1-4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

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】(多选，2023年山西运城三模)如图8-1-5所示，水平向右的匀强电场中有a、b两个可视为质点的带电小球，小球所带电荷量的大小相同、电性未知.现将两小球用绝缘细线悬挂于同一点，两球静止时，它们距水平面的高度相等，细线与竖直方向的夹角分别为α、β，且α<β，不计空气阻力，下列说法正确的是()图8-1-5A.若a、b电性相反，则a的质量一定大于球b的质量B.若a、b电性相反，则a的质量可能等于b的质量C.若同时剪断两根细绳，则a可能先落地D.若同时剪断两根细绳，则a、b一定同时落地解析：若a、b电性相反，只有a带负电，b带正电才能受力向做自由落体运动，高度相同，故一定同时落地，C错误，D正确.

答案：AD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：表达式适用条件一切电场真空、点电荷匀强电场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】(2023年湖南卷)如图8-1-6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点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°、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(

图8-1-6

答案：D思路导引P点电场强度为零，三个电荷必然有正有负，产生的电场强度有向上的分量也有向下的分量，有向左的分量也有向右的分量，排除AB选项后，从CD选项中选一个进行验证，然后得到正确答案.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8-1-7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8-1-7－E′，E′为带电荷量为－q的右半球面

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(2R)2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，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】(2023

年上海一模)如图8-1-8所示，一半径为R的绝缘环上均匀地带有电荷量为＋Q的电荷，在位于圆环平面的对称轴上有一点P，它与环心O的距离OP＝L，则P点的场强为()图8-1-8解析：绝缘环带电量为Q，单位长度所带电荷量为q＝

Q2πR.画出圆环边缘到P点的距离，单位长度所带电荷量在P点的场强方向沿箭头方向，如图D30所示.

图D30

答案：C

方法点拨：整个带电圆环不能看作点电荷，但可以将带电圆环看作无数个点电荷，然后将所有点电荷的电场强度矢量合成.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】(多选，2023年河北保定一模)如图8-1-9所示，电荷量为＋Q的点电荷与半径为R的均匀带电圆形薄板相距2R，点电荷与圆心O连线垂直薄板，A点位于点电荷与圆心O连线的中)点，B与A关于O对称，若A点的电场强度为0，则(

图8-1-9A.圆形薄板所带电荷量为＋Q答案：BD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8-1-10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8-1-10解析