2023版高考物理一輪總復習專題7電場第1講庫侖定律電場強度電場線課件

核心素養(yǎng)物理觀念(1)理解電場強度、電勢、電勢差、電勢能、電場線、等勢面；(2)理解場的物質(zhì)性，運用場的觀念分析靜電場中的相互作用問題；(3)理解電容器及電容等基本概念，掌握平行板電容器的電容及帶電粒子在電場中的運動等基本規(guī)律科學思維(1)運用重力場與靜電場對比的方法研究靜電場；(2)運用電場線、等勢面等模型研究靜電場；(3)運用力和運動、功和能等規(guī)律求解靜電場相關問題科學探究通過實驗探究平行板電容器的電容及充、放電現(xiàn)象科學態(tài)度與責任(1)了解生產(chǎn)生活中關于靜電的利用與防護；(2)了解靜電知識在生產(chǎn)、生活和高科技中的應用，認識到科學對社會進步的促進作用重要考點1．靜電場、點電荷的場強、電場2．電場強度、電勢能、電勢、電勢差3．勻強電場中電勢差與電場強度的關系4．電容器的電壓、電荷量和電容的關系5．帶電粒子在電場中的運動第1講庫侖定律、電場強度、電場線必備知識·深悟固基一、電荷和電荷守恒定律1．電荷(1)元電荷：電荷量為e＝_________________的電荷叫作元電荷．質(zhì)子和電子均帶元電荷的電荷量．(2)點電荷：____________對研究問題的影響可忽略不計的帶電體稱為點電荷．1.60×10－19

C形狀和大小2．電荷守恒定律(1)內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體________到另一個物體，或者從物體的一部分________到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持________．(2)起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應起電．(3)帶電實質(zhì)：物體帶電的實質(zhì)是________________．轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移不變電子的得失二、庫侖定律1．內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成________，與它們的____________成反比，作用力的方向在它們的連線上．2．公式：____________，式中的k＝9.0×109N·m2/C2，叫作靜電力常量．3．適用條件：________；__________；真空中．正比距離二次方靜止點電荷電場力F

電荷量q

正電荷2．點電荷場強的計算式(1)公式：設在場源點電荷Q形成的電場中，與Q相距r點的場強E＝________．(2)適用條件：真空中的________形成的電場．3．勻強電場：各點場強的大小和方向都相同的電場，公式E＝________．點電荷四、電場線及其特點1．電場線：畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點的________方向表示該點的電場強度方向．2．電場線的特點(1)電場線從_________或無限遠處出發(fā)并終止于_________或無限遠處．(2)電場線不相交．(3)電場線越密的地方場強越大．切線正電荷負電荷(1)元電荷是最小的電荷單位，不是帶電體，也不是點電荷，任何帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍，說明電荷量是不連續(xù)的．(2)平方反比規(guī)律，類似于萬有引力定律，不能錯誤地認為：當距離r接近于0時，F(xiàn)趨近于無限大，因為當r接近0時，兩個帶電體不能視為點電荷．(3)比值定義法，電場強度是描述電場性質(zhì)的物理量，與放入的試探電荷無關．【答案】B2．[電場強度]電場中有一點P，下列說法正確的是 (

)A．若放在P點電荷的電荷量減半，則P點的場強減半B．若P點沒有檢驗電荷，則P點場強為零C．P點場強越大，同一電荷在P點所受靜電力越大D．P點的場強方向為試探電荷在該點的受力方向【答案】C3．[電場線](多選)某電場區(qū)域的電場線如圖所示，a，b是其中一條電場線上的兩點，下列說法正確的是 (

)A．負電荷在a點受到的電場力一定小于它在b點受到的電場力B．a(chǎn)點的場強方向一定沿著a點的電場線向右C．正電荷在a點受到的電場力一定大于它在b點受到的電場力D．a(chǎn)點的場強一定大于b點的場強【答案】BCD關鍵能力·突破要點考點1庫侖定律的理解與平衡問題[基礎考點]1．庫侖定律適用條件的三點解釋(1)對于兩個均勻帶電絕緣球體，可以將其視為電荷集中于球心的點電荷，r為兩球心之間的距離．(2)對于兩個帶電金屬球，要考慮金屬球表面電荷的重新分布．(3)當r→0時，帶電體不能看成點電荷，庫侖力不趨于無窮大．2．解決庫侖力作用下平衡問題的步驟

3．點電荷平衡問題的三條規(guī)律“三點共線”——三個點電荷分布在同一直線上；“兩同夾異”——正負電荷相互間隔；“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最?。弧敖∵h大”——中間電荷距電荷量小的電荷近，距電荷量大的電荷遠．例1

(2021年華中師大附中模擬)如圖所示，處于同一豎直平面內(nèi)的兩根光滑絕緣細桿與豎直方向的夾角分別為α、β(α＜β)，套在兩根桿上的帶電小球A、B(均可視為點電荷)恰好靜止在同一水平面上．下列說法正確的是

(

)A．A球所帶電荷量一定小于B球所帶電荷量B．A球質(zhì)量一定大于B球質(zhì)量C．若因漏電A球電荷量逐漸減小，重新平衡后，A、B之間的庫侖力可能減小D．若因漏電A球電荷量逐漸減小，重新平衡后，A、B連線一定水平【答案】D

1．(多選)如圖所示，把A、B兩個相同的導電小球分別用長為0.10m的絕緣細線懸掛于OA和OB兩點．用絲綢摩擦過的玻璃棒與A球接觸，棒移開后將懸點OB移到OA點固定．兩球接觸后分開，平衡時距離為0.12m．已測得每個小球質(zhì)量是8.0×10－4kg，帶電小球可視為點電荷，g取10m/s2，靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，則(

)【答案】ACD

2．(多選)如圖所示，A、B、C為放置在光滑絕緣水平面上的三個帶電小球，球A固定且?guī)щ姾闪繛椋玅；小球B和C帶電荷量分別為－q和＋2q，由長為L的絕緣細桿相連，靜止在水平面上．若A與B相距d，A、B和C視為點電荷，且三者在同一直線上，下列說法正確的是 (

)【答案】BC

考點2電場線與運動軌跡問題[能力考點]1．幾種典型的電場線2．電場線的應用例2

(2021年佛山質(zhì)檢)三個帶電粒子從同一點O，以相同的初速度v射入一電場中，在某段時間內(nèi)的運動軌跡如圖虛線所示，其中a粒子剛好做圓周運動．圖中實線為電場線，不計粒子重力，則下列有關粒子在該段時間內(nèi)的運動以及相關說法正確的是 (

)A．粒子a帶負電，c帶正電B．c粒子運動過程中電勢能增加C．運動過程中，b、c兩粒子的速度均增大D．運動過程中，a粒子的加速度和動能均不變【答案】C

【解析】根據(jù)曲線運動的特點，可知a粒子的電場力方向與電場方向一致，c粒子的電場力方向與電場方向相反，因此a粒子帶正電，c粒子帶負電，故A錯誤；由圖可知，電場力對c粒子做正功，電勢能減少，故B錯誤；由圖可知，電場力對b、c粒子做正功，由于只受電場力，則速度增加，故C正確；由于a粒子剛好做圓周運動，根據(jù)勻速圓周運動的特點，a粒子的加速度大小和動能均不變，故D錯誤．1．(多選)如圖所示，實線是一簇未標明方向的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點．若帶電粒子在運動過程中只受電場力的作用，根據(jù)此圖可判斷出 (

)A．帶電粒子所帶電荷的符號B．場強的方向C．帶電粒子在a、b兩點受力的大致方向D．帶電粒子在a、b兩點的加速度何處較大【答案】CD2．如圖所示，傾角為θ的光滑斜面上，一帶電小球沿與CD平行的方向(垂直AD方向)射入，斜面所在區(qū)域存在與AD平行的勻強電場，小球運動軌跡如圖中虛線所示，則 (

)A．若小球帶正電荷，則電場方向一定沿斜面向下B．小球從M點運動到N點電勢能一定增加C．小球從M點運動到N點動能一定增加D．小球從M點運動到N點機械能一定增加【答案】C考點3電場強度的計算[能力考點]1．電場強度的性質(zhì)(1)矢量性：規(guī)定正電荷在電場中某點所受電場力的方向為該點場強的方向．(2)唯一性：電場中某一點的電場強度E是唯一的，它的大小和方向與放入該點的電荷q無關，而由形成電場的電荷(場源電荷)及空間位置決定．(3)疊加性：如果有幾個靜止點電荷在空間同時產(chǎn)生電場，那么空間某點的場強是各場源電荷單獨存在時在該點所產(chǎn)生場強的矢量和．2．電場強度的三個公式的比較3．電場強度的計算與疊加在一般情況下，可由上述三個公式計算電場強度，但在求解帶電圓環(huán)、帶電平面等一些特殊帶電體產(chǎn)生的電場強度時，上述公式無法直接應用．這時，需要轉(zhuǎn)換思考角度，靈活運用疊加法、對稱法、補償法、微元法、等效法，可以化難為易．【答案】B

1．(2021年佛山模擬)如圖，四根彼此絕緣帶電導體棒圍成一個正方形線框(忽略導體棒的形狀大小)，線框在正方形中心O點產(chǎn)生的電場強度大小為E0，方向豎直向下；若僅撤去導體棒C，則O點場強大小變?yōu)镋1，方向豎直向上，則若將導體棒C疊于A棒處，則O點場強大小變?yōu)?/p>

(

)A．E1－E0

B．E1－2E0C．2E1＋E0

D．2E1【答案】C

【解析】正方形線框在O點產(chǎn)生的電場豎直向下，則表明左右?guī)щ妼w棒產(chǎn)生的電場為零．A、C產(chǎn)生的電場豎直向下．撤去C，O點處的場強豎直向上，表明A帶負電，C帶負電．則C在O點產(chǎn)生的電場強度為EC＝E1＋E0，將C疊于A棒處，則O點處場強大小為E′＝2E1＋E0，故C正確．【答案】C

3．(2021年河北卷)(多選)如圖，四個電荷量均為q(q＞0)的點電荷分別放置于菱形的四個頂點，其坐標分別為(4l,0)、(－4l,0)、(0，y0)和(0，－y0)，其中x軸上的兩個點電荷位置固定，y軸上的兩個點電荷可沿y軸對稱移動(y0≠0)，下列說法正確的是 (

)A．除無窮遠處之外，菱形外部電場強度處處不為零B．當y0取某值時，可使得菱形內(nèi)部只存在兩個電場強度為零的點C．當y0＝8l時，將一帶負電的試探電荷由點(4l,5l)移至點(0，－3l)，靜電力做正功D．當y0＝4l時，將一帶負電的試探電荷放置在點(l，l)處，其受到的靜電力方向與x軸正方向成45°傾斜向上【答案】ACD

【解析】根據(jù)場強疊加原理可知，除無窮遠處之外，菱形外部電場強度處處不為零，A正確．因為在x軸上的兩個點電荷在O點的合場強為零，在y軸上的兩電荷，無論y0取什么值，因為關于原點對稱，則在O點的合場強也為零，在橫軸和縱軸上除原點外，出現(xiàn)合場強為零的點，根據(jù)對稱性可知，一定是成對出現(xiàn)的，關于原點對稱，所以算上原點，合場強為零的點是奇數(shù)個，不會是2個，B錯誤．C中，根據(jù)對稱性知，(0，－3l)和(0,3l)兩點電勢相等，相當于將帶負電的試探電荷由點(4l,5l)移至點(0,3l)，兩點距離正x軸電荷、正y軸電荷距離相等，此兩正電荷對試探電荷做功為零；試探電荷都靠近負x軸點電荷、負y軸點電荷，此兩正電荷對試探電荷做正功，可見靜電力總功為正功，C正確．考點4帶電體的力、電綜合應用[能力考點]1．帶電體在電場中做加速運動的兩種情境(1)做直線運動：垂直直線方向的合力一定為零，而沿直線方向合力可能為零，也可能不為零．(2)做曲線運動：有拋體運動、圓周運動和一般曲線運動三種情況，對于一般曲線運動往往采用能量的知識求解．2．解決力、電綜合