高考總復習優(yōu)化設計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第1節(jié)靜電場中力的性質第八章2026內(nèi)容索引0102強基礎增分策略增素能精準突破【課程標準】

1.通過實驗了解靜電現(xiàn)象。能用原子結構模型和電荷守恒的知識分析靜電現(xiàn)象。2.知道點電荷模型。知道兩個點電荷間相互作用的規(guī)律。體會探究庫侖定律過程中的科學思維和方法。3.知道電場是一種物質。了解電場強度,體會用物理量之比定義新物理量的方法。會用電場線描述電場。4.了解生產(chǎn)生活中關于靜電的利用與防護。5.知道靜電場中的電荷具有電勢能。了解電勢能、電勢和電勢差的含義。知道勻強電場中電勢差與電場強度的關系。能分析帶電粒子在電場中的運動情況,能解釋相關的物理現(xiàn)象。6.觀察常見電容器,了解電容器的電容,觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。能舉例說明電容器的應用【核心素養(yǎng)】

【試題情境】

生活實踐類在日常生產(chǎn)生活、科技方面的主要試題情境有示波管的原理與應用、電容器種類、電容器的應用以及靜電的防止與應用等具體問題學習探索類涉及的主要問題是描述電場性質的有關物理量的理解與應用,帶電粒子在電場中的平衡、加速、偏轉問題等【考向預測】

本章是高考的熱點與難點,對于電場強度、電勢、電勢能、電勢差、電場線、等勢面及電容器等部分內(nèi)容,高考中多以選擇題形式出現(xiàn);對于帶電粒子或帶電體在電場中的運動問題,高考中多以計算題形式出現(xiàn),綜合性較強,難度大,并與磁場等知識結合考查,難度較大強基礎增分策略一、靜電現(xiàn)象

電荷守恒定律1.電荷(1)兩種電荷:自然界中只存在兩種電荷——正電荷和負電荷。同種電荷相互

,異種電荷相互

。

不是帶電體(2)元電荷:電荷的多少叫電荷量,把最小的電荷量叫作元電荷,用e表示。通常取e=

C。

密立根最早用油滴實驗測出2.起電方式:摩擦起電、接觸起電、

起電。

排斥吸引1.60×10-19感應3.電荷守恒定律內(nèi)容:電荷既不會創(chuàng)生,也不會消滅,它只能從一個物體轉移到另一個物體,或者從物體的一部分轉移到另一部分;在轉移過程中,電荷的總量

。

易錯辨析

(1)物體通常呈現(xiàn)電中性,是因為物體沒有電荷。(

)(2)摩擦起電、接觸起電、感應起電的帶電實質是創(chuàng)造電荷,或電荷消失。(

)(3)油罐車尾部拖有落地金屬鏈條,金屬鏈條不能防止靜電現(xiàn)象帶來的危險。(

)(4)物體不帶電是因為所帶的正電荷數(shù)目和負電荷數(shù)目相等。(

)(5)自然界只有兩種電荷,點電荷和元電荷。(

)保持不變×××√×應用提升1.(多選)如圖所示,A、B為相互接觸并用絕緣支柱支持的金屬導體,起初都不帶電,在它們的下部貼有金屬箔片,C是帶正電的小球,下列說法正確的是(

)A.把C移近導體A時,A、B上的金屬箔片都張開B.把C移近導體A,再把A、B分開,然后移去C,A、B上的金屬箔片仍張開C.把C移近導體A,先把C移走,再把A、B分開,A、B上的金屬箔片仍張開D.把C移近導體A,先把A、B分開,再把C移走,然后重新讓A、B接觸,A上的金屬箔片張開,而B上的金屬箔片閉合AB解析

雖然A、B起初都不帶電,但帶正電的小球C對A、B內(nèi)的電荷有力的作用,使A、B中的自由電子向左移動,使得A端積累了負電荷,B端積累了正電荷,其下部的金屬箔片因為接觸帶電,也分別帶上了與A、B相同的電荷,所以金屬箔片都張開,A正確;帶正電的小球C只要一直在A、B附近,A、B上的電荷就因受C的作用而使A、B帶等量的異種感應電荷,把A、B分開,因A、B已經(jīng)絕緣,此時即使再移走C,A、B所帶電荷量也不變,金屬箔片仍張開,B正確;但如果先移走C,A、B上的感應電荷會馬上中和,不再帶電,所以金屬箔片都不會張開,C錯誤;先把A、B分開,再移走C,A、B仍然帶電,但重新讓A、B接觸后,A、B上的感應電荷完全中和,金屬箔片都不會張開,D錯誤。二、點電荷及庫侖定律

是理想化模型,類似于質點1.點電荷:當帶電體之間的距離比它們自身的大小大得多,以致帶電體的

、

及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時,可以將帶電體視為點電荷。

形狀大小2.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

成正比,與它們的距離的

成反比,作用力的方向在它們的連線上。

(2)表達式:

,式中k=9.0×109N·m2/C2,叫作靜電力常量。

庫侖用扭秤測出

(3)適用條件:①真空中;②

。

均勻帶電的絕緣球可以視為點電荷乘積二次方點電荷易錯辨析

(6)兩個帶電體無論多大,只要它們之間的距離遠大于它們的大小,這兩個帶電體就可以看作點電荷。(

)(7)兩個帶電的金屬小球,不一定能將它們作為電荷集中在球心的點電荷處理。(

)(8)庫侖定律表達式,適用于任何電場。(

)√√×應用提升2.有兩個完全相同的金屬小球A、B(它們的大小可忽略不計),A所帶電荷量為9Q,B所帶電荷量為―Q,當A、B在真空中相距為r時,兩球之間的相互作用的庫侖力為F;現(xiàn)用絕緣工具使A、B球相互接觸后距離變?yōu)樵瓉淼?倍,則A、B間相互作用的庫侖力大小是(

)答案

A三、電場、電場強度及電場線1.電場

法拉第最早提出基本性質:對放入其中的電荷有

的作用。

2.電場強度(1)意義:描述電場強弱的物理量,描述靜電力的性質的物理量。

比值定義法(2)定義式:,單位:N/C或

。

(3)方向定義:規(guī)定

在電場中某點所受靜電力的方向為該點的電場強度方向。

力V/m正電荷(4)點電荷的電場強度決定式:,適用于計算真空中的點電荷產(chǎn)生的電場。(5)電場強度的疊加:電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的

。

矢量和3.電場線

不是電荷的運動軌跡(1)為了形象地描述電場中各點電場強度的

及

,在電場中畫出一些有方向的曲線,曲線上每點的

方向都跟該點的電場強度方向一致,曲線的

表示電場的強弱。

強弱方向切線疏密(2)電場線的特點

(3)六種典型電場的電場線

易錯辨析

(9)電場中某點的電場強度與試探電荷在該點所受的靜電力成正比。(

)(10)電場中某點的電場強度方向即為正電荷在該點所受的靜電力的方向。(

)(11)真空中點電荷的電場強度表達式

中,Q就是產(chǎn)生電場的點電荷的電荷量。(

)(12)在點電荷產(chǎn)生的電場中,以點電荷為球心的同一球面上各點的電場強度都相同。(

)(13)電場線的方向即為帶電粒子的運動方向。(

)×√√××應用提升3.(2024江蘇卷)在靜電場中有a、b兩點,試探電荷在兩點的靜電力F與電荷量q滿足如圖所示的關系,則a、b兩點的電場強度大小關系是(

)A.Ea=Eb B.Ea=2EbC.Ea<Eb D.Ea>EbD解析

根據(jù)F=Eq可知,圖像斜率越大,電場強度越大,選項D正確。

4.如圖所示,A、B、C、D是正方形的四個頂點,在A點和C點放有電荷量都為q的正電荷,在B點放了某個未知電荷q'后,D點的電場強度恰好等于0,則放在B點的電荷電性和電荷量分別是(

)A.正電荷,2q

B.負電荷,2qC.正電荷,2q

D.負電荷,2q答案

D旁欄邊角人教版教材必修第三冊P16閱讀“科學方法”——用物理量之比定義新物理量,完成下面題目。下列說法正確的是(

)B增素能精準突破考點一庫侖定律及庫侖力作用下的平衡問題[師生共研]

2.三個自由點電荷的平衡問題(1)條件:兩個點電荷在第三個點電荷處的合電場強度為零,或每個點電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等,方向相反。(2)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小;“近小遠大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷3.分析點電荷平衡問題的方法和步驟點電荷平衡問題的分析方法與純力學平衡問題的分析方法是相同的,只是在原來受力的基礎上多分析一個靜電力。具體步驟如下:【典例突破】典例1.(2024新課標卷)如圖所示,兩根不可伸長的等長絕緣細繩的上端均系在天花板的O點上,下端分別系有均帶正電荷的小球P、Q,小球處在某一方向水平向右的勻強電場中,平衡時兩細繩與豎直方向的夾角大小相等,則(

)A.兩繩中的拉力大小一定相等B.P的質量一定大于Q的質量C.P的電荷量一定小于Q的電荷量D.P的電荷量一定大于Q的電荷量B

D

2.如圖所示,A、B、C是光滑絕緣水平桌面上位于同一圓周且等間距的三點,現(xiàn)在這三點分別放置完全相同的電荷量為-q的金屬小球,同時在圓心O處放置一個電荷量為+Q的小球,已知所有小球均可看作點電荷且均處于靜止狀態(tài),則Q與q的比值為(

)答案

B

解析

以圓周上三個金屬小球中的一個金屬小球為研究對象,如以左下角的一個金屬小球為研究對象,其受到另外兩個金屬小球的庫侖斥力作用,同時受到圓心上小球的庫侖引力作用,設圓的半徑為r,根據(jù)受力平衡得3.如圖所示,絕緣水平天花板上的O點用絕緣絲線懸掛一電荷量為+q的小球A,絲線長為l,在同一水平線距離O點為l處固定另一電荷量為+Q的點電荷(Q未知)。當小球靜止時,絲線和豎直方向的夾角θ=30°,已知小球質量為m,重力加速度為g,靜電力常量為k,下列說法正確的是(

)A.絲線的拉力大小為mgC解析

小球受力情況如圖所示,由于lAO=lOQ=l,因此△AOQ為等腰三角形。根據(jù)幾何關系可知∠AOQ=90°+θ=90°+30°=120°,因此φ=30°,由于θ=φ=30°,因此平行四邊形為菱形,根據(jù)菱形的性質可知,兩帶電體的相互考點二電場強度的理解及大小的計算[師生共研]1.電場強度的性質

矢量性電場強度E是表示靜電力性質的一個物理量。規(guī)定正電荷受力方向為該點電場強度的方向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,它決定于形成電場的電荷(場源電荷)及空間位置疊加性如果有幾個靜止電荷在空間同時產(chǎn)生電場,那么空間某點的電場強度是各場源電荷單獨存在時在該點所產(chǎn)生的電場強度的矢量和2.電場強度的計算公式

項目公式適用條件特點定義式E=任何電場某點的電場強度為確定值,大小及方向與F及q無關決定式E=k真空中的點電荷的電場某點的電場強度E由場源電荷Q和該點到場源電荷的距離r決定關系式E=勻強電場d是沿電場方向的距離3.點電荷電場強度的疊加

【典例突破】典例2.如圖所示,在(a,0)位置放置電荷量為q的正點電荷,在(0,a)位置放置電荷量為q的負點電荷,在距P(a,a)為

a的某點處放置正點電荷Q,使得P點的電場強度為零。則Q的位置及電荷量分別為(

)思維點撥

先確定兩等量異種點電荷在P點的電場強度大小和方向,然后再根據(jù)三點電荷的合電場強度為0,確定Q的位置及電荷量。答案

B考題點睛

考點考向點睛電場的疊加——點電荷電場強度合成的應用規(guī)律:電場強度是矢量,疊加遵循平行四邊形定則模型:點電荷電場強度的疊加易錯:注意電場強度的方向性

D

5.如圖所示,M、N、P、G分別為正方形ABCD四條邊的中點,O為正方形的中心,將電荷量分別為-q和+q的兩點電荷放在C、D兩點上,要使中心O點處的電場強度為零,可在正方形邊上再放一個電荷量為Q的點電荷,則該點電荷(

)D考點三電場線的理解及應用[自主探究]1.兩種等量點電荷的電場強度及電場線的比較

比較等量異種點電荷等量同種點電荷電場線分布圖電荷連線上的電場強度沿連線先變小后變大O點最小,但不為零O點為零比較等量異種點電荷等量同種點電荷中垂線上的電場強度O點最大,向外逐漸減小O點最小,向外先變大后變小關于O點對稱位置的電場強度A與A'、B與B'、C與C'等大同向等大反向2.“電場線+運動軌跡”組合模型模型特點:當帶電粒子在電場中的運動軌跡是一條與電場線不重合的曲線時,這種現(xiàn)象簡稱為“拐彎現(xiàn)象”。其實質為“運動與力”的關系,可以運用牛頓運動定律的知識進行分析。(1)“運動與力兩線法”——畫出“速度線”(運動軌跡在某一位置的切線)與“力線”(在同一位置電場線的切線方向且指向軌跡的凹側),從二者的夾角情況來分析帶電粒子做曲線運動的情況。(2)“三不知時要假設”——電荷的正負、電場的方向、電荷運動的方向,是題目中相互制約的三個方面,若已知其中一個,可分析判定各待求量,若三個都不知(三不知),則要用“假設法”進行分析。3.電場線的應用(涉及電勢部分將在下一節(jié)進一步研究)【對點演練】6.反天刀魚是生活在尼羅河的一種魚類,沿著它身體的長度方向分布著帶電器官,這些器官能在魚周圍產(chǎn)生電場,反天刀魚周圍的電場線分布如圖所示,A、B均為電場中的點,下列說法正確的是(

)A.該電場與等量同種點電荷形成的電場相似B.A點的電場強度大于B點的電場強度C.試探電荷在A點受到的靜電力方向為電場線在該點的切線方向D.試探電荷在A點受到的