高中物理選修3-1-第1章靜電場-學(xué)案(精編精排)-教師講解版

1、目錄第一章靜電場（老師用，含解答）2第1節(jié)電荷及其守恒定律2第2節(jié)庫侖定律7第3節(jié)電場強度15第4節(jié)電勢能和電勢23第5節(jié)電勢差31第6節(jié)電勢差與電場強度的關(guān)系33第7節(jié)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用46第8節(jié)電容器的電容53第9節(jié)帶電粒子在電場中的運動61章末總結(jié)71高中物理選修31第1章靜電場單元檢測75第一章靜電場（老師用，含解答）第1節(jié)電荷及其守恒定律要點一：三種起電方式的區(qū)別和聯(lián)系摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生及條件兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠近帶電體時帶電導(dǎo)體和導(dǎo)體接觸時現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，且電性與原帶電體“近異遠同”導(dǎo)體上帶上與帶電體相同電性的電荷原因不同物質(zhì)的原子核對

2、核外電子的束縛力不同而發(fā)生電子轉(zhuǎn)移導(dǎo)體中的自由電子受到帶正(負(fù))電物體吸引(排斥)而靠近(遠離)電荷之間的相互排斥實質(zhì)電荷在物體之間和物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移要點二：接觸起電的電荷分配原則兩個完全相同的金屬球接觸后電荷會重新進行分配，如圖112所示電荷分配的原則是：兩個完全相同的金屬球帶同種電荷接觸后平分原來所帶電荷量的總和；帶異種電荷接觸后先中和再平分圖1121.“中性”與“中和”之間有聯(lián)系嗎？“中性”和“中和”是兩個完全不同的概念，“中性”是指原子或者物體所帶的正電荷和負(fù)電荷在數(shù)量上相等，對外不顯電性，表現(xiàn)為不帶電的狀態(tài)可見，任何不帶電的物體，實際上其中都帶有等量的異種電荷；“中和”是指兩個帶等量異

3、種電荷的物體，相互接觸時，由于正負(fù)電荷間的吸引作用，電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，最后都達到中性狀態(tài)的一個過程2電荷守恒定律的兩種表述方式的區(qū)別是什么？(1)兩種表述：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的(2)區(qū)別：第一種表述是對物體帶電現(xiàn)象規(guī)律的總結(jié)，一個原來不帶電的物體通過某種方法可以帶電，原來帶電的物體也可以使它失去電性(電的中和)，但其實質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移，電荷的數(shù)量并沒有減少第二種表述則更具有廣泛性，涵蓋了包括近代物理實驗發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中遵守的規(guī)律，

4、近代物理實驗發(fā)現(xiàn)，由一個高能光子可以產(chǎn)生一個正電子和一個負(fù)電子，一對正負(fù)電子可同時湮滅，轉(zhuǎn)化為光子在這種情況下，帶電粒子總是成對產(chǎn)生或湮滅，電荷的代數(shù)和不變，即正負(fù)電子的產(chǎn)生和湮滅與電荷守恒定律并不矛盾。一、電荷基本性質(zhì)的理解【例1】絕緣細(xì)線上端固定，下端懸掛一個輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜；在a的近旁有一絕緣金屬球b，開始時，a、b都不帶電，如圖113所示現(xiàn)使a、b分別帶正、負(fù)電，則()圖113Ab將吸引a，吸引后不放開Bb先吸引a，接觸后又與a分開Ca、b之間不發(fā)生相互作用Db立即把a排斥開解析因a帶正電，b帶負(fù)電，異種電荷相互吸引，輕質(zhì)小球a將向b靠攏并與b接觸若a、b原來所帶電荷量不相

5、等，則當(dāng)a與b接觸后，兩球先中和一部分原來電荷，然后將凈余的電荷重新分配，這樣就會帶上同種電荷(正電或負(fù)電)，由于同種電荷相互排斥，兩球?qū)慌懦忾_若a、b原來所帶電荷量相等，則a、b接觸后完全中和而都不帶電，a、b自由分開答案B二、元電荷的理解【例2】關(guān)于元電荷的下列說法中正確的是()A元電荷實質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍C元電荷的數(shù)值通常取作e1.6×1019 CD電荷量e的數(shù)值最早是由美國科學(xué)家密立根用實驗測得的解析元電荷實際上是指電荷量，數(shù)值為1.6×1019 C，不要誤以為元電荷是指某具體的帶電物質(zhì)，如電子元電荷是電荷量值，沒有

6、正負(fù)電性的區(qū)別宏觀上所有帶電體的電荷量一定是元電荷的整數(shù)倍元電荷的具體數(shù)值最早是由密立根用油滴實驗測得的，測量精度相當(dāng)高. 答案BCD1.在圖111中的同學(xué)的帶電方式屬于()A接觸起電B感應(yīng)起電C摩擦起電 D以上說法都不對解析左圖演示了接觸的方法進行帶電，屬于接觸起電而右圖則演示的感應(yīng)起電。答案A2當(dāng)把用絲綢摩擦過的玻璃棒去接觸驗電器的金屬球后，金屬箔片張開此時，金屬箔片所帶的電荷的帶電性質(zhì)和起電方式是()A正電荷 B負(fù)電荷C接觸起電 D感應(yīng)起電解析金屬箔片的帶電性質(zhì)和相接觸的玻璃棒帶電性質(zhì)是相同的金屬箔片的起電方式為接觸起電答案AC3當(dāng)把用絲綢摩擦過的玻璃棒去靠近驗電器的金屬球后，金屬箔片張

7、開此時，金屬箔片所帶的電荷的帶電性質(zhì)和起電方式是()A正電荷 B負(fù)電荷C感應(yīng)起電 D摩擦起電解析注意該題目和上題的區(qū)別在該題目中，玻璃棒沒有接觸到金屬球，屬于感應(yīng)起電，和玻璃棒靠近的一端(金屬球)帶電性質(zhì)和玻璃棒相反，帶負(fù)電，和玻璃棒相距較遠的一端(金屬箔片)帶電性質(zhì)和玻璃棒相同，帶正電荷金屬箔片的起電方式為感應(yīng)起電答案AC4帶電微粒所帶的電荷量不可能是下列值中的()A2.4×1019 C B6.4×1019 CC1.6×1018 C D4.0×1017 C解析任何帶電體的電荷量都只能是元電荷電荷量的整數(shù)倍，元電荷電荷量為e1.6×1019 C

8、選項A中電荷量為3/2倍，B中電荷量為4倍，C中電荷量為10倍D中電荷量為250倍也就是說B、C、D選項中的電荷量數(shù)值均是元電荷的整數(shù)倍所以只有選項A是不可能的. 答案A題型一常見的帶電方式如圖1所示，有一帶正電的驗電器，當(dāng)一金屬球A靠近驗電器的小球B(不接觸)時，驗電器的金箔張角減小，則()圖1A金屬球A可能不帶電B金屬球A可能帶負(fù)電C金屬球A可能帶正電D金屬球A一定帶負(fù)電思維步步高：金屬箔片的張角為什么減?。拷饘俨纤鶐щ姾傻男再|(zhì)和金屬球上帶電性質(zhì)有何異同？如果A帶正電會怎樣？不帶電會怎樣？帶負(fù)電會怎樣？解析驗電器的金箔之所以張開，是因為它們都帶有正電荷，而同種電荷相排斥張開角度的大小決

9、定于它們電荷量的多少如果A球帶負(fù)電，靠近驗電器的B球時，異種電荷相互吸引，使金箔上的正電荷逐漸“上移”，從而使兩金箔夾角減小如果A球不帶電，在靠近B球時，發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象使A球電荷發(fā)生極性分布，靠近B球的端面出現(xiàn)負(fù)的感應(yīng)電荷，而背向B球的端面出現(xiàn)正的感應(yīng)電荷A球上的感應(yīng)電荷與驗電器上的正電荷發(fā)生相互作用因距離的不同而表現(xiàn)為吸引作用，從而使金箔張角減小答案AB拓展探究：如果該題中A帶負(fù)電，和B接觸后張角怎么變化？答案張角變小題型二電荷守恒定律有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量為QA6.4×109C，QB3.2×109 C，讓兩絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中

10、，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少？思維步步高：為什么要求兩個小球完全相同？當(dāng)帶異種電荷的帶電體接觸后會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？接觸后各個小球的帶電性質(zhì)和帶電荷量有何特點？轉(zhuǎn)移的電子個數(shù)和電荷量有什么關(guān)系？解析在接觸過程中，由于B球帶負(fù)電，其上多余的電子轉(zhuǎn)移到A球，這樣中和A球上的一部分電荷直至B球為中性不帶電，同時，由于A球上有凈余正電荷，B球上的電子會繼續(xù)轉(zhuǎn)移到A球，直至兩球帶上等量的正電荷在接觸過程中，電子由球B轉(zhuǎn)移到球A.接觸后兩小球各自的帶電荷量：QAQB C1.6×109 C共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為：QQBQB3.2×109 C1.6×109 C4.8×109 C

11、轉(zhuǎn)移的電子數(shù)n3.0×1010個答案電子由球B轉(zhuǎn)移到球A3.0×1010個拓展探究：如果該題中兩個電荷的帶電性質(zhì)相同，都為正電荷，其他條件不變，其結(jié)論應(yīng)該是什么？答案電子由球B轉(zhuǎn)移到球A1.0×1010個解析接觸后帶電荷量平分，每個小球的帶電荷量為4.8×109 C，轉(zhuǎn)移的電荷量為1.6×109 C，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.0×1010個.一、選擇題1有一個質(zhì)量很小的小球A，用絕緣細(xì)線懸掛著，當(dāng)用毛皮摩擦過的硬橡膠棒B靠近它時，看到它們互相吸引，接觸后又互相排斥，則下列說法正確的是()A接觸前，A、B一定帶異種電荷B接觸前，A、B可能帶異種

12、電荷C接觸前，A球一定不帶任何電荷D接觸后，A球一定帶電荷答案BD2如圖2所示，在真空中，把一個絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的球P慢慢靠近關(guān)于絕緣導(dǎo)體兩端的電荷，下列說法中正確的是()A兩端的感應(yīng)電荷越來越多B兩端的感應(yīng)電荷是同種電荷C兩端的感應(yīng)電荷是異種電荷D兩端的感應(yīng)電荷電荷量相等圖2解析由于導(dǎo)體內(nèi)有大量可以自由移動的電子，當(dāng)帶負(fù)電的球P慢慢靠近它時，由于同種電荷相互排斥，導(dǎo)體上靠近P的一端的電子被排斥到遠端，從而顯出正電荷，遠離P的一端帶上了等量的負(fù)電荷導(dǎo)體離P球距離越近，電子被排斥得越多，感應(yīng)電荷越多答案ACD3下列說法正確的是()A摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過程B接觸起電是電荷轉(zhuǎn)移的過程C玻璃棒無論和

13、什么物體摩擦都會帶正電D帶等量異種電荷的兩個導(dǎo)體接觸后，電荷會消失，這種現(xiàn)象叫做電荷的湮滅解析在D選項中，電荷并沒有消失或者湮滅，只是正負(fù)電荷數(shù)目相等，表現(xiàn)為中性答案B4為了測定水分子是極性分子還是非極性分子(極性分子就是該分子是不顯電中性的，它通過電場會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，非極性分子不偏轉(zhuǎn))，可做如下實驗：在酸式滴定管中注入適量蒸餾水，打開活塞，讓水慢慢如線狀流下，將用絲綢摩擦過的玻璃棒接近水流，發(fā)現(xiàn)水流向靠近玻璃棒的方向偏轉(zhuǎn)，這證明()A水分子是非極性分子B水分子是極性分子C水分子是極性分子且?guī)д奃水分子是極性分子且?guī)ж?fù)電解析：根據(jù)偏轉(zhuǎn)，可判斷出水分子是極性分子；根據(jù)向玻璃棒偏轉(zhuǎn)，可以判斷出其帶負(fù)

14、電答案BD5在上題中，如果將用毛皮摩擦過的橡膠棒接近水流則()A水流將向遠離橡膠棒的方向偏離B水流將向靠近橡膠棒的方向偏離C水流先靠近再遠離橡膠棒D水流不偏轉(zhuǎn)解析用毛皮摩擦過的橡膠棒和用絲綢摩擦過的玻璃棒的帶電性質(zhì)相反答案A6有甲、乙、丙三個小球，將它們兩兩靠近，它們都相互吸引，如圖3所示那么，下面的說法正確的是()A三個小球都帶電B只有一個小球帶電C有兩個小球帶同種電荷D有兩個小球帶異種電荷答案D圖37如圖4所示，a、b、c、d為四個帶電小球，兩球之間的作用分別為a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，則關(guān)于它們的帶電情況()A僅有兩個小球帶同種電荷B僅有三個小球帶同種電荷Cc、d兩小球帶同

15、種電荷Dc、d兩小球帶異種電荷答案BD圖4解析根據(jù)它們之間的相互吸引和排斥的關(guān)系可知a、b、c帶同種電荷，d和其它三個小球帶電性質(zhì)不同在解決該題時可以先假設(shè)其中一個帶電小球的帶電性質(zhì)二、計算論述題8如圖5所示，將兩個氣球充氣后掛起來，讓它們碰在一起，用毛織品分別摩擦兩個氣球相互接觸的地方放開氣球后，你可能觀察到什么現(xiàn)象？你能解釋這個現(xiàn)象嗎？圖5答案發(fā)現(xiàn)兩個氣球分開，這是因為兩個氣球帶同種電荷，同種電荷相互排斥，所以會分開9有三個完全一樣的絕緣金屬球，A球所帶電荷量為Q，B、C不帶電現(xiàn)要使B球帶有Q的電荷量，應(yīng)該怎么辦？答案見解析解析由于兩個完全相同的金屬球接觸時，剩余電荷量平均分配，因此，可由

16、以下四種方法：A與C接觸分開，再讓B與C接觸分開，然后A與B接觸分開；A與C接觸分開，再讓A與B接觸分開，然后B與C接觸分開；A與B接觸分開，再讓B與C接觸分開，然后A與B接觸分開；A與B接觸分開，再讓A與C接觸分開，然后B與C接觸分開10兩塊不帶電的金屬導(dǎo)體A、B均配有絕緣支架，現(xiàn)有一個帶正電的小球C.(1)要使兩塊金屬導(dǎo)體帶上等量異種電荷，則應(yīng)如何操作？哪一塊帶正電？(2)要使兩塊金屬導(dǎo)體都帶上正電荷，則應(yīng)如何操作？(3)要使兩塊金屬導(dǎo)體都帶上負(fù)電荷，則應(yīng)如何操作？答案(1)先將兩塊導(dǎo)體A、B緊靠在一起，然后將帶電體C從一端靠近導(dǎo)體，再將兩導(dǎo)體分開，最后移走帶電體C.遠離帶電體C的一塊帶正

17、電(2)先將兩塊導(dǎo)體A、B緊靠在一起，然后將帶電體C接觸導(dǎo)體A(或B)，再將導(dǎo)體C移走，再將兩導(dǎo)體A、B分開，則A、B都帶上了正電(3)先將兩塊導(dǎo)體A、B緊靠在一起，然后將帶電體C從一端靠近導(dǎo)體，用手接觸一下A(或B)，再將兩導(dǎo)體A、B分開，最后移走帶電體C，則A、B都帶上了負(fù)電第2節(jié)庫侖定律.要點一：點電荷點電荷：當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間相互作用力的影響可以忽略不計時，這樣的帶電體就可以看作帶電的點，叫做點電荷(1)點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點，實際中并不存在(2)一個帶電體能否看作點電荷，是

18、相對于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀確定，例如，一個半徑為10cm的帶電圓盤，如果考慮它和相距10m處某個電子的作用力，就完全可以把它看作點電荷，而如果這個電子離帶電圓盤只有1mm，那么這一帶電圓盤又相當(dāng)于一個無限大的帶電平面要點二：庫侖定律的理解1適用條件：適用于真空中的點電荷真空中的電荷若不是點電荷，如圖122所示同種電荷時，實際距離會增大，如圖(a)所示；異種電荷時，實際距離會減小，如圖(b)所示圖1222.對公式的理解：有人根據(jù)公式,設(shè)想當(dāng)r0時,得出F的結(jié)論從數(shù)學(xué)角度這是必然的結(jié)論，但從物理的角度分析，這一結(jié)論是錯誤的，其原因是，當(dāng)r0時，兩電荷已失去了點電荷的前提條件，何況實

19、際的電荷都有一定的大小和形狀，根本不會出現(xiàn)r0的情況，也就是說，在r0時不能再用庫侖定律計算兩電荷間的相互作用力3計算庫侖力的大小與判斷庫侖力的方向分別進行即用公式計算庫侖力的大小時，不必將電荷q1、q2的正、負(fù)號代入公式中，而只將電荷量的絕對值代入公式中計算出力的大小，力的方向根據(jù)同種電荷相斥、異種電荷相吸加以判斷即可4式中各量的單位要統(tǒng)一用國際單位，與k9.0×109N·m2/C2統(tǒng)一5如果一個點電荷同時受到另外的兩個或更多的點電荷的作用力，可由靜電力疊加的原理求出合力6兩個點電荷間的庫侖力為相互作用力，同樣滿足牛頓第三定律.1.庫侖定律與萬有引力定律相比有何異同點？萬

20、有引力定律庫侖定律不同點只有引力既有引力又有斥力天體間表現(xiàn)明顯微觀帶電粒子間表現(xiàn)明顯都是場力萬有引力場電場公式FGFk條件兩質(zhì)點之間兩點電荷之間通過對比我們發(fā)現(xiàn)，大自然盡管是多種多樣的，但也有規(guī)律可循，具有統(tǒng)一的一面規(guī)律的表達那么簡捷，卻揭示了自然界中深奧的道理，這就是自然界和諧多樣的美特別提醒(1)庫侖力和萬有引力是不同性質(zhì)的力(2)萬有引力定律適用時，庫侖定律不一定適用2三個點電荷如何在一條直線上平衡？當(dāng)三個共線的點電荷在庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài)時(1)三個電荷的位置關(guān)系是“同性在兩邊，異性在中間”如果三個電荷只在庫侖力的作用下且在同一直線上能夠處于平衡狀態(tài)，則這三個電荷一定有兩個是同性

21、電荷，一個是異性電荷，且兩個同性電荷分居在異性電荷的兩邊(2)三個電荷中，中間電荷的電荷量最小，兩邊同性電荷誰的電荷量小，中間異性電荷就距離誰近一些.一、庫侖定律的理解【例1】對于庫侖定律，下面說法正確的是()A庫侖定律適用于真空中兩個點電荷之間的相互作用力B兩個帶電小球即使相距非常近，也能用庫侖定律C相互作用的兩個點電荷，不論它們的電荷量是否相同，它們之間的庫侖力大小一定相等D當(dāng)兩個半徑為r的帶電金屬球中心相距為4r時，對于它們之間的靜電力大小，只取決于它們各自所帶的電荷量解析由庫侖定律的適用條件知，選項A正確；兩個小球若距離非常近則不能看作點電荷，庫侖定律不成立，B項錯誤；點電荷之間的庫侖

22、力屬作用力和反作用力，符合牛頓第三定律，故大小一定相等，C項正確；D項中兩金屬球不能看作點電荷，它們之間的靜電力大小不僅與電荷量大小有關(guān)，而且與電性有關(guān)，若帶同種電荷，則在斥力作用下，電荷分布如圖(a)所示；若帶異種電荷，則在引力作用下電荷分布如圖(b)所示，顯然帶異種電荷時相互作用力大，故D項錯誤綜上知，選項A、C正確答案AC二、點電荷的理解【例2】下列關(guān)于點電荷的說法中，正確的是()A只有體積很小的帶電體才能看成是點電荷B體積很大的帶電體一定不能看成是點電荷C當(dāng)兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時，可將這兩個帶電體看成點電荷D一切帶電體都可以看成是點電荷解析本題考查點電荷這一理想模型能否

23、把一個帶電體看成點電荷，關(guān)鍵在于我們分析時是否考慮它的體積大小和形狀能否把一個帶電體看作點電荷，不能以它的體積大小而論，應(yīng)該根據(jù)具體情況而定若它的體積和形狀可不予考慮時，就可以將其看成點電荷故選C. 答案C1.下列關(guān)于點電荷的說法正確的是()A點電荷可以是帶電荷量很大的帶電體B帶電體體積很大時不能看成點電荷C點電荷的所帶電荷量可能是2.56×1020CD大小和形狀對作用力影響可以忽略的帶電體可以看作點電荷答案AD2如圖123所示，兩個半徑均為r的金屬球放在絕緣支架上，兩球面最近距離為r，帶等量異種電荷，電荷量絕對值均為Q，兩球之間的靜電力為()圖123A等于kB大于kC小于kD等于k

24、答案B3(1)通過對氫核和核外電子之間的庫侖力和萬有引力大小的比較，你能得到什么結(jié)論？(2)你怎樣確定兩個或兩個以上的點電荷對某一點電荷的作用力？答案(1)微觀粒子間的萬有引力遠小于庫侖力，因此在研究微觀帶電粒子的相互作用力時，可忽略萬有引力(2)兩個點電荷之間的作用力不因第三個點電荷的存在而有所改變因此，兩個或兩個以上的點電荷對某一個點電荷的作用力等于各點電荷單獨對這個電荷的作用力的矢量和4關(guān)于庫侖扭秤圖124問題1：1785年，庫侖用自己精心設(shè)計的扭秤(如圖124所示)研究了兩個點電荷之間的排斥力與它們間距離的關(guān)系通過學(xué)習(xí)庫侖巧妙的探究方法，回答下面的問題(1)庫侖力F與距離r的關(guān)系(2)

25、庫侖力F與電荷量的關(guān)系問題2：寫出庫侖定律的數(shù)學(xué)表達式，并說明靜電力常量k的數(shù)值及物理意義答案問題1：(1)F(2)Fq1q2問題2：Fk，k9×109N·m2/C2.物理意義：兩個電荷量為1C的點電荷，在真空中相距1m時，它們之間的庫侖力為1N.題型一：庫侖定律的應(yīng)用如圖1所示，兩個正電荷q1、q2的電荷量都是3C，靜止于真空中，相距r2m.圖1(1)在它們的連線AB的中點O放入正電荷Q，求Q受的靜電力(2)在O點放入負(fù)電荷Q，求Q受的靜電力(3)在連線上A點左側(cè)的C點放上負(fù)點電荷q3，q31C且AC1m，求q3所受的靜電力思維步步高：庫侖定律的表達式是什么？在這個表達式

26、中各個物理量的物理意義是什么？在直線上的各個點如果放入電荷q，它將受到幾個庫侖力的作用？這幾個力的方向如何？如何將受到的力進行合成？解析在A、B連線的中點上，放入正電荷受到兩個電荷庫侖力的作用，這兩個力大小相等，方向相反，所以合力為零如果在O點放入負(fù)電荷，仍然受到兩個大小相等，方向相反的力，合力仍然為零在連線上A的左側(cè)放入負(fù)電荷，則受到q1和q2向右的吸引力，大小分別為F1和F2，其中x為AC之間的距離C點受力為二力之和，代入數(shù)據(jù)為3×1010N，方向向右答案(1)0(2)0(3)3×1010N，方向向右拓展探究：在第三問中如果把q3放在B點右側(cè)距離B為1m處，其他條件不變

27、，求該電荷受到的靜電力？答案3×1010N方向向左解析求解的方法和第三問相同，只不過電荷在該點受到兩個電荷的庫侖力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010N.在教學(xué)過程中，強調(diào)不管在O點放什么性質(zhì)的電荷，該電荷受到的靜電力都為零，為下一節(jié)電場強度的疊加做好準(zhǔn)備另外還可以把電荷q3放在AB連線的中垂線上進行研究.題型二：庫侖定律和電荷守恒定律的結(jié)合甲、乙兩導(dǎo)體球，甲球帶有4.8×1016C的正電荷，乙球帶有3.2×1016C的負(fù)電荷，放在真空中相距為10cm的地方，甲、乙兩球的半徑遠小于10cm.(1)試求兩球之間的靜電力，并說明是引力還是斥

28、力？(2)將兩個導(dǎo)體球相互接觸一會兒，再放回原處，其作用力能求出嗎？是斥力還是引力？思維步步高：為什么題目中明確兩球的直徑遠小于10cm？在應(yīng)用庫侖定律時帶電體所帶電荷的正負(fù)號怎樣進行處理的？當(dāng)接觸后電荷量是否中和？是否平分？解析(1)因為兩球的半徑都遠小于10cm，因此可以作為兩個點電荷考慮由庫侖定律可求：Fk9.0×109×N1.38×1019N兩球帶異種電荷，它們之間的作用力是引力(2)將兩個導(dǎo)體球相互接觸，首先正負(fù)電荷相互中和，還剩余(4.83.2)×1016C的正電荷，這些正電荷將重新在兩導(dǎo)體球間分配，由于題中并沒有說明兩個導(dǎo)體球是否完全一樣，

29、因此我們無法求出力的大小，但可以肯定兩球放回原處后，它們之間的作用力變?yōu)槌饬Υ鸢?1)1.38×1019N引力(2)不能斥力拓展探究：如果兩個導(dǎo)體球完全相同，接觸后放回原處，兩球之間的作用力如何？答案5.76×1021N斥力解析如果兩個導(dǎo)體球完全相同，則電荷中和后平分，每個小球的帶電荷量為0.8×1016C，代入數(shù)據(jù)得兩個電荷之間的斥力為F5.76×1021N.兩個導(dǎo)體相互接觸后，電荷如何分配，跟球的形狀有關(guān)，只有完全相同的兩金屬球，電荷才平均分配.一、選擇題1下列說法正確的是()A點電荷就是體積很小的帶電體B點電荷就是體積和所帶電荷量很小的帶電體C根據(jù)

30、F=k可知,當(dāng)r0時,有F D靜電力常量的數(shù)值是由實驗得出的答案D解析當(dāng)r0時,電荷不能再被看成點電荷,庫侖定律不成立.2兩個半徑相同的金屬小球，帶電荷量之比為17，相距r，兩者相互接觸后，再放回原來的位置，則相互作用力可能是原來的()A.B.C.D.答案CD解析由庫侖定律可知，庫侖力與電荷量的乘積成正比，設(shè)原來兩小球分別帶電荷量為q1q、q27q.若兩小球原來帶同種電荷，接觸后等分電荷量，則q14q，q24q，則D正確若兩小球原來帶異種電荷，接觸后到q13q，q23q，則由庫侖定律可知，C正確3如圖2所示，在絕緣的光滑水平面上，相隔一定距離有兩個帶同種電荷的小球，從靜止同時釋放，則兩個小球的

31、加速度和速度大小隨時間變化的情況是()圖2A速度變大，加速度變大B速度變小，加速度變小C速度變大，加速度變小D速度變小，加速度變大答案C解析根據(jù)同種電荷相斥，每個小球在庫侖斥力的作用下運動，由于力的方向與運動方向相同，均做加速直線運動，速度變大；再由庫侖定律Fk知隨著距離的增大，庫侖斥力減小，加速度減小，所以只有選項C正確4如圖3所示，兩個帶電金屬小球中心距離為r，所帶電荷量相等為Q，則關(guān)于它們之間電荷的相互作用力大小F的說法正確的是()圖3A若是同種電荷，F(xiàn)<kB若是異種電荷，F(xiàn)>kC若是同種電荷，F(xiàn)>kD不論是何種電荷，F(xiàn)k答案AB解析凈電荷只能分布在金屬球的外表面，若是

32、同種電荷則互相排斥，電荷間的距離大于r，如圖所示，根據(jù)庫侖定律F=k，它們之間的相互作用力小于k.若是異種電荷則相互吸引，電荷間的距離小于r，則相互作用力大于k.故選項A、B正確5如圖4所示，懸掛在O點的一根不可伸長的絕緣細(xì)線下端有一個帶電荷量不變的小球A.在兩次實驗中，均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B，當(dāng)B到達懸點O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時，懸線偏離豎直方向的角度為.若兩次實驗中B的電荷量分別為q1和q2，分別為30°和45°，則q2/q1為()圖4A2B3C2D3答案C解析A處于平衡狀態(tài)，則庫侖力Fmgtan.當(dāng)130°時，有mgtan3

33、0°，r1lsin30°；當(dāng)245°時，有kmgtan45°，r2lsin45°，聯(lián)立得2.6如圖5所示，把一個帶電小球A固定在光滑的水平絕緣桌面上，在桌面的另一處放置帶電小球B.現(xiàn)給B一個沿垂直AB方向的水平速度v0，B球?qū)?)圖5A若A、B為異種電性的電荷，B球一定做圓周運動B若A、B為異種電性的電荷，B球可能做加速度、速度均變小的曲線運動C若A、B為同種電性的電荷，B球一定做遠離A球的變加速曲線運動D若A、B為同種電性的電荷，B球的動能一定會減小答案BC解析(1)若兩個小球所帶電荷為異種電荷，則B球受到A球的庫侖引力，方向指向A.因v0A

34、B，當(dāng)B受到A的庫侖力恰好等于向心力，即km時，解得初速度滿足v0，B球做勻速圓周運動；當(dāng)v>v0時，B球?qū)⒆鰩靵隽Α⒓铀俣?、速度都變小的離心運動；當(dāng)v<v0時，B球?qū)⒆鰩靵隽Α⒓铀俣?、速度逐漸增大的向心運動(2)若兩個小球所帶電荷為同種電荷，B球受A球的庫侖斥力而做遠離A的變加速曲線運動(因為A、B距離增大，故斥力變小，加速度變小，速度增加)7如圖6所示，三個完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上a和c帶正電，b帶負(fù)電，a所帶電荷量的大小比b的小已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示，它應(yīng)是()圖6AF1BF2CF3DF4答案B解析對c球

35、進行受力分析，如下圖所示由已知條件知：FbcFac.根據(jù)平行四邊形定則表示出Fbc和Fac的合力F，由圖知c受到a和b的靜電力的合力可用F2來表示，故B正確二、計算論述題8“真空中兩個靜止點電荷相距10cm，它們之間相互作用力大小為9×104N當(dāng)它們合在一起時，成為一個帶電荷量為3×108C的點電荷問原來兩電荷的帶電荷量各為多少？”某同學(xué)求解如下：根據(jù)電荷守恒定律：q1q23×108Ca根據(jù)庫侖定律：q1q2F×9×104C21×1015C2b聯(lián)立兩式得：qaq1b0解得：q1(a±)(3×108±) C

36、根號中的數(shù)值小于0，經(jīng)檢查，運算無誤試指出求解過程中的錯誤并給出正確的解答答案見解析解析題中僅給出兩電荷之間的相互作用力的大小，并沒有給出帶電的性質(zhì)，所以兩點電荷可能異號，按電荷異號計算由q1q23×108Ca，q1q21×1015C2b得qaq1b0由此解得q15×108C，q22×108C9如圖7所示，一個掛在絕緣細(xì)線下端的帶正電的小球B，靜止在圖示位置，若固定的帶正電小球A的電荷量為Q，B球的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，30°，A和B在同一條水平線上，整個裝置處于真空中，求A、B兩球間的距離圖7答案解析如下圖所示，小球B受豎直向下的重力mg，

37、沿絕緣細(xì)線的拉力FT，A對它的庫侖力FC.由力的平衡條件，可知=mgtan根據(jù)庫侖定律=k解得r= = 10一半徑為R的絕緣球殼上均勻地帶有電荷量為Q的電荷，另一電荷量為q的點電荷放在球心O處，由于對稱性，點電荷受力為零現(xiàn)在球殼上挖去半徑為r(rR)的一個小圓孔，則此時位于球心處的點電荷所受到力的大小為多少？方向如何？(已知靜電力常量為k)答案由球心指向小孔中心解析如下圖所示，由于球殼上帶電均勻，原來每條直徑兩端相等的一小塊圓面上的電荷對球心點電荷的力互相平衡現(xiàn)在球殼上A處挖去半徑為r的小圓孔后，其他直徑兩端電荷對球心點電荷的力仍互相平衡，則點電荷所受合力就是與A相對的B處，半徑也等于r的一小

38、塊圓面上電荷對它的力F.B處這一小塊圓面上的電荷量為：由于半徑rR，可以把它看成點電荷根據(jù)庫侖定律，它對中心點電荷的作用力大小為：F=k=k=，其方向由球心指向小孔中心第3節(jié)電場強度要點一：電場強度的理解1電場的最基本的性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用，描述這一性質(zhì)的物理量就是電場強度2電場強度是采用比值定義法定義的即E，q為放入電場中某點的試探電荷的電荷量，F(xiàn)為電場對試探電荷的靜電力用比值法定義物理量是物理學(xué)中常用的方法，如速度、加速度、角速度、功率等這樣在定義一個新物理量的同時，也確定了這個新物理量與原有物理量之間的關(guān)系3電場強度的定義式給出了一種測量電場中某點的電場強度的方法，但電場中某

39、點的電場強度與試探電荷無關(guān)，比值是一定的要點二：點電荷、等量同種(異種)電荷電場線的分布情況和特殊位置場強的對比1點電荷形成的電場中電場線的分布特點(如圖133所示)圖133(1)離點電荷越近，電場線越密集，場強越強(2)若以點電荷為球心作一個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強大小處處相等，方向各不相同2等量異種點電荷形成的電場中電場線的分布特點(如圖134所示)圖134(1)兩點電荷連線上各點，電場線方向從正電荷指向負(fù)電荷(2)兩點電荷連線的中垂面(中垂線)上，電場線方向均相同，即場強方向均相同，且總與中垂面(線)垂直在中垂面(線)上到O點等距離處各點的場強相等(O為兩點電荷連線中點

40、)(3)在中垂面(線)上的電荷受到的靜電力的方向總與中垂面(線)垂直，因此，在中垂面(線)上移動電荷時靜電力不做功3等量同種點電荷形成的電場中電場線的分布特點(如圖135所示)圖135(1)兩點電荷連線中點O處場強為零，此處無電場線(2)中點O附近的電場線非常稀疏，但場強并不為零(3)兩點電荷連線中垂面(中垂線)上，場強方向總沿面(線)遠離O(等量正電荷)(4)在中垂面(線)上從O點到無窮遠，電場線先變密后變疏，即場強先變強后變?nèi)?勻強電場中電場線分布特點(如圖136所示)圖136電場線是平行、等間距的直線，電場方向與電場線平行5等量異種電荷和等量同種電荷連線上以及中垂線上電場強度各有怎樣的規(guī)

41、律？(1)等量異種點電荷連線上以中點O場強最小，中垂線上以中點O的場強為最大；等量同種點電荷連線上以中點電場強度最小，等于零因無限遠處場強E0，則沿中垂線從中點到無限遠處，電場強度先增大后減小，之間某位置場強必有最大值(2)等量異種點電荷連線和中垂線上關(guān)于中點對稱處的場強相同；等量同種點電荷連線和中垂線上關(guān)于中點對稱處的場強大小相等、方向相反.1.電場線是帶電粒子的運動軌跡嗎？什么情況下電場線才是帶電粒子的運動軌跡？(1)電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡的比較電場線運動軌跡(1)電場中并不存在，是為研究電場方便而人為引入的(2)曲線上各點的切線方向即為該點的場強方向，同時也是正電荷在該點的受

42、力方向，即正電荷在該點產(chǎn)生加速度的方向(1)粒子在電場中的運動軌跡是客觀存在的(2)軌跡上每一點的切線方向即為粒子在該點的速度方向，但加速度的方向與速度的方向不一定相同(2)電場線與帶電粒子運動軌跡重合的條件電場線是直線帶電粒子只受靜電力作用，或受其他力，但方向沿電場線所在直線帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線2電場強度的兩個計算公式E與Ek有什么不同？如何理解Ek？(1)關(guān)于電場強度的兩個計算公式的對比區(qū)別公式公式分析物理含義引入過程適用范圍Eq是試探電荷，本式是測量或計算場強的一種方法是電場強度大小的定義式由比值法引入，E與F、q無關(guān)，反映某點電場的性質(zhì)適用于一切電場EkQ是

43、場源電荷，它與r都是電場的決定因素是真空中點電荷場強的決定式由E和庫侖定律導(dǎo)出真空中的點電荷特別提醒明確區(qū)分“場源電荷”和“試探電荷”電場由場源電荷產(chǎn)生，某點的電場強度E由場源電荷及該點到場源電荷的距離決定E不能理解成E與F成正比，與q成反比Ek只適用于真空中的點電荷(2)對公式Ek的理解r0時，E是錯誤的，因為已失去了“點電荷”這一前提在以Q為中心，以r為半徑的球面上，各點的場強大小相等，但方向不同，在點電荷Q的電場中不存在場強相等的兩點一、場強的公式【例1】下列說法中，正確的是()A在一個以點電荷為中心，r為半徑的球面上各處的電場強度都相同BEk僅適用于真空中點電荷形成的電場C電場強度的方

44、向就是放入電場中的電荷受到的靜電力的方向D電場中某點場強的方向與試探電荷的正負(fù)無關(guān)答案BD解析因為電場強度是矢量，有方向，故A錯誤；Ek僅適用于真空中點電荷形成的電場，B正確；電場強度的方向就是放入電場中的正電荷受到的靜電力的方向，C錯誤；電場中某點的場強僅由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)，故D正確二、電場線的理解【例2】如圖137所示，實線是一簇未標(biāo)明方向的由點電荷Q產(chǎn)生的電場線，若帶電粒子q(|Q|q|)，由a運動到b，靜電力做正功已知在a、b兩點粒子所受靜電力分別為Fa、Fb，則下列判斷正確的是()圖137A若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)a>FbB若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)a<

45、FbC若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)a>FbD若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)a<Fb答案A解析從電場線分布可以看出，a點電場線密，故Ea>Eb，所以帶電粒子q在a點所受靜電力大，即Fa>Fb；若Q帶正電，正電荷從a到b靜電力做正功，若Q帶負(fù)電，正電荷從a到b靜電力做負(fù)功，故A項正確.1.由電場強度的定義式E可知，在電場中的同一點()A電場強度E跟F成正比，跟q成反比B無論試探電荷所帶的電荷量如何變化，始終不變C電場中某點的場強為零，則在該點的電荷受到的靜電力一定為零D一個不帶電的小球在P點受到的靜電力為零，則P點的場強一定為零答案BC解析電場強度是由電場本身所決定的物理量，

46、是客觀存在的，與放不放試探電荷無關(guān)電場的基本性質(zhì)是它對放入其中的電荷有靜電力的作用，F(xiàn)Eq.若電場中某點的場強E0，那么F0，若小球不帶電q0，F(xiàn)也一定等于零，選項B、C正確場強是描述電場強弱和方向的物理量，是描述電場本身性質(zhì)的物理量2如圖138所示是靜電場的一部分電場分布，下列說法中正確的是()圖138A這個電場可能是負(fù)點電荷的電場B點電荷q在A點處受到的靜電力比在B點處受到的靜電力大C點電荷q在A點處的瞬時加速度比在B點處的瞬時加速度小(不計重力)D負(fù)電荷在B點處所受到的靜電力的方向沿B點切線方向答案B解析負(fù)點電荷的電場線是自四周無窮遠處從不同方向指向負(fù)電荷的直線，故A錯電場線越密的地方場

47、強越大，由圖知EA>EB，又因FqE，得FA>FB，故B正確由a，aF，而FE，EA>EB，所以aA>aB，故C錯B點的切線方向即B點場強方向，而負(fù)電荷所受靜電力方向與其相反，故D錯3. 場源電荷Q2×104C，是正點電荷；檢驗電荷q2×105C，是負(fù)點電荷，它們相距r2m，且都在真空中，如圖139所示求：(1)q在該點受的靜電力(2)q所在的B點的場強EB.(3)只將q換為q4×105C的正點電荷，再求q在B點的受力及B點的場強(4)將檢驗電荷移去后再求B點場強圖139答案(1)9N，方向在A與B的連線上，且指向A(2)4.5×

48、105N/C，方向由A指向B(3)18N，方向由A指向B4.5×105N/C，方向由A指向B(4)4.5×105N/C，方向由A指向B解析(1)由庫侖定律得Fk9×109×N9N方向在A與B的連線上，且指向A.(2)由電場強度的定義：Ek所以E9×109×N/C4.5×105N/C方向由A指向B.(3)由庫侖定律Fk9×109×N18N方向由A指向B，Ek4.5×105N/C方向由A指向B.(4)因E與q無關(guān)，q0也不會影響E的大小與方向，所以移去q后場強不變.題型一：電場強度和電場線圖1是點電

49、荷Q周圍的電場線，以下判斷正確的是()圖1AQ是正電荷，A的電場強度大于B的電場強度BQ是正電荷，A的電場強度小于B的電場強度CQ是負(fù)電荷，A的電場強度大于B的電場強度DQ是負(fù)電荷，A的電場強度小于B的電場強度思維步步高：電場強度的定義是什么？在點電荷周圍的電場分布情況與點電荷的帶電性質(zhì)有無關(guān)系？電場強度和電場線有什么關(guān)系？解析正點電荷的電場是向外輻射狀的，電場線密的地方電場強度大所以A正確答案A拓展探究：圖2中的實線表示電場線，虛線表示只受靜電力作用的帶正電粒子的運動軌跡，粒子先經(jīng)過M點，再經(jīng)過N點，可以判定()圖2A粒子在M點受到的靜電力大于在N點受到的靜電力B粒子在M點受到的靜電力小于在

50、N點受到的靜電力C不能判斷粒子在M點受到的靜電力和粒子在N點受到的靜電力哪個大D以上說法都不對答案B解析電場線越密，場強越大，同一粒子受到的靜電力越大，選項B正確可以在該題目的基礎(chǔ)上進一步研究幾種常見電場中不同位置的電場強度的分布情況，例如等量同種電荷或者等量異種電荷等.題型二：電場強度的疊加如圖3所示，在y軸上關(guān)于O點對稱的A、B兩點有等量同種點電荷Q，在x軸上C點有點電荷Q，且COOD，ADO60°.根據(jù)上述說明，在x軸上場強為零的點為_圖3思維步步高：等量同種電荷的電場分布情況是什么樣的？等量同種電荷在x軸上產(chǎn)生的電場的電場強度的分布情況如何？在C點的右側(cè)由Q產(chǎn)生的電場強度如何

51、？解析在x軸上由Q產(chǎn)生的電場強度方向沿水平方向，在C點右側(cè)水平向左，左側(cè)水平向右，要想和等量的正電荷在x軸上產(chǎn)生的合場強為零，該點應(yīng)該出現(xiàn)在C點的右側(cè)，距離A、B、C三個電荷相同的D點上答案D點拓展探究：如果C點沒有電荷的存在，x軸上電場強度為零的點是_答案O點解析C點如果沒有電荷存在，則變成等量同種電荷的電場，應(yīng)該是O點處的場強為零兩個或兩個以上的點電荷在真空中同時存在時，空間某點的場強E，等于各點電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和(1)同一直線上的兩個場強的疊加，可簡化為代數(shù)和(2)不在同一直線上的兩個場強的疊加，用平行四邊形定則求合場強.一、選擇題1在點電荷形成的電場中，其電場強度(

52、)A處處相等B與場源電荷等距的各點的電場強度都相等C與場源電荷等距的各點的電場強度的大小都相等，但方向不同D場中各點的電場強度與該點至場源電荷的距離r成反比答案C2電場強度E的定義式為E，下面說法中正確的是()A該定義只適用于點電荷產(chǎn)生的電場B上式中，F(xiàn)是放入電場中的點電荷所受的靜電力，q是放入電場中的點電荷的電荷量C上式中，F(xiàn)是放入電場中的點電荷所受的靜電力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量D庫侖定律的表達式F可以說是點電荷q2產(chǎn)生的電場在點電荷q1處的庫侖力大??；而可以說是點電荷q1產(chǎn)生的電場在點電荷q2處的場強大小答案BD3將質(zhì)量為m的正點電荷q在電場中從靜止釋放，在它運動過程中如果不計重力，

53、下述正確的是()A點電荷運動軌跡必與電場線重合B點電荷的速度方向必定和所在點的電場線的切線方向一致C點電荷的加速度方向必與所在點的電場線的切線方向一致D點電荷的受力方向必與所在點的電場線的切線方向一致答案CD解析正點電荷q由靜止釋放，如果電場線為直線，電荷將沿電場線運動，但如果電場線是曲線，電荷一定不沿電場線運動(因為如果沿電場線運動，其速度方向與受力方向重合，不符合曲線運動的條件)，故A選項不正確；由于點電荷做曲線運動時，其速度方向與靜電力方向不再一致(初始時刻除外)，故B選項不正確；而點電荷的加速度方向，即電荷所受靜電力方向必與該點場強方向一致，即與所在點的電場線的切線方向一致，故C、D選

54、項正確4以下關(guān)于電場和電場線的說法中正確的是()A電場和電場線都是客觀存在的物質(zhì)，因此電場線不僅能在空間相交，也能相切B在電場中，凡是電場線通過的點場強不為零，不畫電場線區(qū)域內(nèi)的點的場強為零C同一試探電荷在電場線密集的地方所受靜電力大D電場線是人們假設(shè)的，用以形象表示電場的強弱和方向，客觀上并不存在答案CD解析電場線是為了形象描述電場而引入的假想曲線；我們規(guī)定電場線上某點的切線方向就是該點電場的方向，電場線的疏密反映電場的強弱所以利用電場線可以判斷電場的強弱和方向以及帶電粒子在電場中的受力大小及方向5如圖4所示是在一個電場中的a、b、c、d四個點分別引入試探電荷時，電荷所受的靜電力F跟引入的電荷的電荷量之間的函數(shù)關(guān)系，