專題09靜電場及其應用目錄目錄第一部分明晰學考要求·精準復習第二部分基礎知識梳理·全面提升第三部分考點精講精練·對點突破考點一：電荷守恒定律考點二：庫侖定律考點三：電場電場強度考點四：靜電的防止和應用第四部分實戰(zhàn)能力訓練·滿分必刷1、了解電荷守恒定律；2、了解庫侖定律；3、了解電場、電場強度；4、了解靜電的防止與應用。知識點一、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，即和。正電荷：用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷叫做正電荷。負電荷：用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷叫做負電荷。（2）相互作用：同種電荷相互，異種電荷相互。（3）物體帶電：物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，我們就說它帶了電，或有了電荷。當物體內(nèi)的正電荷數(shù)量多于負電荷數(shù)量時，物體帶，反之，帶。正電荷數(shù)量與負電荷數(shù)量相等時，物體不帶電。2．三種起電方式（1）接觸起電：指一個帶電的金屬導體跟另一個不帶電的金屬導體接觸后分開，而使不帶電的導體帶上電荷的方式。本質(zhì)：接觸起電的本質(zhì)是電荷的。（2）摩擦起電：兩個物體相互摩擦時，一些束縛不緊的電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，使得原來呈電中性的物體由于得到電子而帶負電，失去電子的物體帶正電。如玻璃棒與絲綢摩擦時，玻璃棒容易失去電子而帶正電；硬橡膠棒與毛皮摩擦時，硬橡膠棒容易得到電子而帶負電。本質(zhì)：摩擦起電時，電荷并沒有憑空產(chǎn)生，其本質(zhì)是發(fā)生了電子的，所以兩個相互摩擦的物體一定是同時帶上性質(zhì)不同的電荷，且電荷量。（3）感應起電①自由電子：金屬中離原子核較遠的能原子核的束縛而在金屬中自由活動的電子。②靜電感應：當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠離帶電體的一端帶同種電荷的現(xiàn)象。③感應起電：利用靜電感應使金屬導體帶電的過程。④感應起電的操作步驟：首先，如圖所示，使帶電體C（如帶正電）靠近相互接觸的兩導體A、B。其次，保持C不動，用絕緣工具分開A、B。第三，如圖所示，移走C，則A帶負電，B帶正電。若先移走C，再分開A、B，則A、B原來在C的作用下感應出的異種電荷會立即中和，A、B分開后不帶電。3．電荷守恒定律（1）兩種表述表述一：電荷既不會，也不會，它只能從物體的一部分到另一部分，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。在的過程中，電荷的總量保持。表述二：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和。（2）對電荷守恒定律的理解①電荷守恒定律和能量守恒定律一樣，也是自然界中最基本的守恒定律。②兩種典型的摩擦起電現(xiàn)象：一是用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶正電；二是用毛皮摩擦橡膠棒，橡膠棒帶負電。玻璃棒和橡膠棒上帶的電都不是憑空產(chǎn)生的，而是通過摩擦使物體之間發(fā)生了電子得失的現(xiàn)象，符合電荷守恒定律，可以推斷：與玻璃棒摩擦過的絲綢要帶負電，與橡膠棒摩擦過的毛皮要帶正電。③帶等量異種電荷的兩金屬球相接觸，發(fā)生電荷，兩球都不再，這個過程中兩球所帶電荷的總量并沒有變（為零），電荷也是的。（4）“中性”與“中和”的理解中性：物體內(nèi)有電荷存在，但正、負電荷的絕對值相等，對外不顯電性。中和：兩個帶有等量異種電荷的帶電體相遇達到電中性的過程。（5）接觸起電現(xiàn)象中電荷量的分配①導體接觸帶電時電荷量的分配與導體的形狀、大小有關(guān)。完全相同的金屬球接觸時，電荷量平均分配；形狀、大小不同的導體接觸時電荷量不能平均分配。無論哪種情況，接觸前后電荷總量不變。②完全相同的帶電金屬球接觸時電荷量的分配情況：若兩個完全相同的金屬小球的帶電量分別為Q1、Q2，則它們接觸后再分開都帶有eq\f(Q1＋Q2,2)的電量，式中電量Q1、Q2均包含它們的正負號。4．元電荷（1）電荷量：電荷的多少叫電荷量，簡稱。其國際單位為，符號是。（2）元電荷：科學實驗發(fā)現(xiàn)的最小電荷量，就是電子所帶的電荷量，這個最小的電荷量叫，用e表示，這是電荷的最小單位。（3）元電荷的數(shù)值：e＝1.60×10－19C。其它帶電體所帶電荷量一定是元電荷的倍。即物體帶的電荷量是不能的物理量，只能是元電荷的倍。元電荷的數(shù)值最早是由美國科學家用實驗測得的。（4）比荷：電子的和電子的之比叫電子的比荷。電子的比荷也是一個常用的物理量，電子的比荷為eq\f(e,me)＝eq\f(1.60×10－19,0.91×10－30)C/kg＝1.76×1011C/kg。知識點二、庫侖定律1．探究影響電荷間相互作用力的因素（1）實驗原理：如圖所示，F(xiàn)＝mgtanθ，θ變大，F(xiàn)變大；θ變小，F(xiàn)變小。（2）方法：法（3）實驗現(xiàn)象：r變大，θ變小，r變小，θ變大。q變大，θ變大，q變小，變小。（4）實驗結(jié)論：電荷間的作用力與有關(guān)，與有關(guān)。2．點電荷（1）庫侖力：電荷間的相互作用力，也叫做靜電力。（2）點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的的模型，類似于力學中的質(zhì)點，實際并不存在。（3）帶電體看成點電荷的條件①一個帶電體能否看成點電荷，要看它本身的是否比它們之間的距離。即使是比較大的帶電體，只要它們之間的距離足夠大，也可以視為點電荷。②帶電體的線度比相關(guān)的距離小多少時才能看成點電荷，還與問題所要求的精度有關(guān)。在測量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀及大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，帶電體就可以看成點電荷。3．庫侖定律（1）內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間的相互作用力F的大小，與它們的電荷量q1、q2的乘積成，與它們的距離r的平方成，作用力的方向在它們的上。（2）表達式：F＝，其中k叫。方向：在兩點電荷的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸。（3）庫侖定律的適用條件①；②。以上兩個條件是理想化的，在空氣中也近似成立。（4）k值的確定：庫侖定律中的靜電力常量k，只有在公式中的各量都采用國際單位時，才可以取k＝9.0×109N·m2/C2。4．靜電力的確定方法：靜電力的大小計算和方向判斷一般分開進行。（1）大小計算：利用庫侖定律計算大小時，不必將表示電性的正、負號代入公式，只代入q1、q2的絕對值即可。（2）方向判斷：利用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引來判斷。5．庫侖力是“性質(zhì)力”：庫侖力是電荷之間的一種相互作用力，具有自己的特性，與重力、彈力、摩擦力一樣是一種“性質(zhì)力”。同樣具有力的共性，例如兩個點電荷之間的相互作用力也遵守牛頓第三定律——大小相等、方向相反、作用在同一直線上。在實際應用時，與其他力一樣，受力分析時不能漏掉，對物體的平衡或運動起著獨立的作用。知識點三、電場、電場強度1．電場（1）概念：電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)。帶電體間的相互作用是通過周圍的發(fā)生的。（2）基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有力的作用。2．電場強度（1）試探電荷（檢驗電荷）：用來檢測電場是否存在及其強弱分布情況的電荷，是研究電場的工具。場源電荷：激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場的電荷，是電場的來源。（3）電場強度①定義：放入電場中某一點的電荷受到的電場力跟它的電荷量的叫做該點的電場強度。②公式：E＝單位：，符號。③方向：規(guī)定為在該點受的電場力的方向。④物理意義：電場強度是反映電場本身力的性質(zhì)，其大小表示電場的。（4）特性①唯一性：電場中某點的電場強度E是唯一的，是由電場本身的特性（形成電場的電荷及空間位置）決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān)。電場中不同的地方，電場強度一般是不同的。②矢量性：電場強度描述了電場的強弱，是，其方向與在該點的正電荷所受電場力的方向相同，與在該點的負電荷所受電場力的方向相反。3．點電荷的場強（1）公式：E＝，Q為真空中點電荷的帶電量，r為該點到點電荷Q的距離。（2）方向：若Q為正電，場強方向沿Q和該點的連線指向該點；若Q為負電，場強方向沿Q和該點的連線指向Q。（3）適用條件：真空中點電荷。4．場強的疊加（1）如果場源電荷不只是一個點電荷，則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。這種關(guān)系叫做電場強度的疊加。（2）運算法則：電場強度是矢量，場強的疊加本質(zhì)是矢量疊加，所以應該用平行四邊形定則。（3）應用范圍：電場的疊加原理對任何電場都適用，注意只有同時共同形成電場時才能疊加。5．電場線、勻強電場（1）電場線：為了形象描述電場而假想_的一條條有方向的曲線。曲線上每點的切線的方向表示該點的電場強度的方向。（2）電場線的特點①電場線從或出發(fā)，終止于或。②電場線在電場中。③電場強度較大的地方，電場線較；電場強度較小的地方，電場線較。④電場線上任一點順著電場線的方向，就表示該點電場強度的方向。⑤電場線不是實際存在的曲線，是為了形象描述電場而的。（3）電場線的應用①按照電場線畫法的規(guī)定，場強大處電場線密，場強小處電場線疏，根據(jù)電場線的疏密可以比較場強的大小。②根據(jù)電場線的定義，電場線每點的切線方向就是該點電場強度的方向。（4）幾種常見電場的電場線點電荷電場線分布等量同種電荷電場線等量異種電荷電場線帶電平行金屬板間電場線6．勻強電場（1）定義：各點電場強度的大小、方向的電場。（2）勻強電場的電場線：分布的直線。知識點四、靜電的防止與應用1．靜電的利用原理（1）原理：帶電粒子受到電場力作用，會向電極運動，最后被吸附在電極上。帶正電荷的粒子在電場力作用下會向負極運動，帶負電荷的粒子在電場力作用下會向正極運動。（2）實例：靜電、靜電、靜電、避雷針等。2．靜電的危害和防止（1）靜電的危害：放電火花可能引起易燃物的爆炸，人體靜電在與金屬等導體接觸時放電會使人有刺痛感。（2）靜電的防止：及時把靜電導走，如給空氣加濕、地毯中加入導電金屬絲、運輸易燃易爆物品的車輛加一條鐵鏈拖在地面上等。練考點一、電荷守恒定律【典型例題1】關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．摩擦起電現(xiàn)象使本來沒有電子和質(zhì)子的物體中產(chǎn)生電子和質(zhì)子B．兩種不同材料的不帶電的絕緣體互相摩擦后，同時帶上等量異種電荷C．摩擦起電，可能是因為摩擦導致質(zhì)子從一個物體轉(zhuǎn)移到了另一個物體而形成的D．絲綢摩擦玻璃棒時，質(zhì)子從玻璃棒上轉(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒因質(zhì)子數(shù)多于電子數(shù)而顯正電【典型例題2】下列說法正確的是（）A．元電荷實質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B．一個帶電體的帶電荷量可以是205.5倍的元電荷C．元電荷就是一個電荷D．元電荷e的值最早是由物理學家密立根通過實驗測得的【對點訓練1】帶電微粒所帶的電荷量不可能是下列值中的（）A．2.4×10－19C B．－6.4×10－19CC．－1.6×10－18C D．4.0×10－17C【對點訓練2】一帶負電的絕緣金屬小球被放在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時間后，發(fā)現(xiàn)該小球上帶有的負電荷幾乎不存在了，這說明（）A．小球上原有的負電荷逐漸消失了B．在此現(xiàn)象中，電荷不守恒C．小球上負電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將負電荷導走了D．該現(xiàn)象是由于正電荷的轉(zhuǎn)移引起的，仍然遵循電荷守恒定律【對點訓練2】用金屬箔做成一個不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上。小明同學用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上而下慢慢靠近圓環(huán)，當距離約為0.5cm時圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖所示。對上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法不正確的是（）A．摩擦使筆套帶電B．筆套靠近圓環(huán)時，圓環(huán)上、下部分感應出異種電荷C．圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受吸引力大于圓環(huán)的重力D．筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和考點二、庫侖定律【典型例題1】關(guān)于點電荷的說法正確的是（）A．一切帶電體都能看成點電荷B．體積很大的帶電體一定能看成點電荷C．只有體積和電荷量都很小的帶電體，才能看成點電荷D．一個帶電體能否看成點電荷應視情況而定【典型例題2】一帶正電的物體固定在O處，另一帶正電的輕質(zhì)小球系在絕緣絲線上并將其先后掛在P1、P2、P3處，在庫侖力作用下小球的偏離情況如圖所示，由此可知（）A．同種電荷相互吸引B．兩電荷間的距離越大，庫侖力越小C．兩電荷間的距離越大，庫侖力越大D．庫侖力大小與電荷間的距離無關(guān)【對點訓練1】如圖所示，半徑為r的兩個金屬小球，球心間距離為4r，現(xiàn)使兩球分別帶上等量異種電荷＋Q、－Q，靜電力常量為k，則兩球間的靜電力（）A．等于keq\f(Q2,4r) B．小于keq\f(Q2,4r2)C．等于keq\f(Q2,16r2) D．小于keq\f(Q2,16r2)【對點訓練2】兩個分別帶有電荷量為＋Q和－5Q的相同金屬小球（均可視為點電荷），固定在相距為r的兩處，它們之間的庫侖引力大小為F，現(xiàn)將兩小球充分接觸后再將其固定距離變?yōu)?r，則兩球間庫侖力的大小為（）A．eq\f(5F,16)B．eq\f(F,5)C．eq\f(4F,5)D．eq\f(16F,5)考點三、電場、電場強度【典型例題1】下列說法不正確的是（）A．只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在電場B．電場是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西C．電荷間的相互作用是通過電場而產(chǎn)生的，電場最基本的性質(zhì)是對處在它當中的電荷有力的作用D．電荷只有通過接觸才能產(chǎn)生力的作用【典型例題2】若在電場中的某點A放一試探電荷＋q，它所受到的靜電力大小為F，方向水平向右。下列說法中正確的是（）A．若將q移走，則該點的電場強度為零B．在A點放一個負試探電荷，A點的電場強度方向為水平向左C．在A點放一個負試探電荷，它所受靜電力方向水平向左D．在A點放一個電荷量為＋2q的試探電荷，它所受的靜電力大小仍為F【典型例題3】如圖是電場中的一條電場線，在該電場線上有a、b兩點，用Ea、Eb分別表示兩點電場強度的大小，有（）A．a(chǎn)、b兩點的電場強度方向相反B．因為電場線是直線，所以Ea＝EbC．因為電場線由a指向b，所以Ea>EbD．不知道a、b附近電場線的分布情況，Ea、Eb的大小不能確定【典型例題4】如圖所示的各電場中，A、B兩點電場強度相同的是（）A．甲圖中與點電荷等距的A、B兩點B．乙圖中兩等量同種點電荷連線上對稱的A、B兩點C．丙圖中勻強電場中的A、B兩點D．丁圖中非勻強電場的A、B兩點【對點訓練1】一個帶電荷量為q的試探電荷在電場中某點受到的靜電力為F，這一點的電場強度為E，在下圖中能正確反映q、E、F三者關(guān)系的是（）【對點訓練2】在真空中的固定點電荷Q形成的電場中，將試探電荷分別放在A、B兩點，測得試探電荷所受靜電力的大小F與其電荷量q的函數(shù)關(guān)系圖像如圖中a、b圖線所示，則A、B兩點與點電荷Q的距離之比為（）A．1∶2B．2∶1C．1∶4D．4∶1【對點訓練3】如圖所示，某區(qū)域電場線左右對稱分布，M（下方）、N（上方）為對稱線上兩點。由圖可知，下列說法正確的是（）A．M點沒有電場線則電場強度為零B．M點電場強度等于N點電場強度C．負電荷在M點所受的靜電力小于在N點所受的靜電力D．將電子從M點由靜止釋放，電子將沿豎直方向向上運動【對點訓練4】如圖所示，在水平向右、電場強度大小為E的勻強電場中，在O點固定一電荷量為Q的正電荷，A、B、C、D為以O為圓心、半徑為r的同一圓周上的四點，B、D連線與電場線平行，A、C連線與電場線垂直。已知靜電力常量為k，則（）A．A、C兩點的電場強度相同B．B點的電場強度大小為E－keq\f(Q,r2)C．D點的電場強度大小不可能為0D．A點的電場強度大小為eq\r(E2＋k2\f(Q2,r4))考點四、靜電的防止與應用【典型例題1】一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10－8C的正電荷，上端開有適當小孔，有絕緣柄的金屬小球B帶有2×10－8C的負電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖所示，則A、B所帶電荷量分別為（）A．QA＝1×10－8CQB＝1×10－8CB．QA＝2×10－8CQB＝0C．QA＝0QB＝2×10－8CD．QA＝4×10－8CQB＝－2×10－8C【典型例題2】如圖所示，在火箭發(fā)射塔周圍有鋼鐵制成的四座高塔，高塔的功能最有可能是（）A．探測發(fā)射臺周圍風力的大小B．發(fā)射與航天器聯(lián)系的電磁波C．預防雷電擊中待發(fā)射的火箭D．測量火箭發(fā)射過程的速度和加速度【對點訓練1】如圖為靜電除塵器除塵原理的示意圖。塵埃在電場中通過某種機制帶電，在靜電力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達到除塵的目的。下列表述正確的是（）A．到達集塵極的塵埃帶正電荷B．電場方向由放電極指向集塵極C．帶電塵埃所受靜電力的方向與電場方向相同D．同一位置所帶電荷量越多的塵埃所受靜電力越大【對點訓練2】燃氣灶中電子點火器的放電電極往往被做成釘尖形，這種做法利用了靜電的（）A．摩擦起電現(xiàn)象 B．接觸起電現(xiàn)象C．尖端放電現(xiàn)象 D．靜電屏蔽現(xiàn)象1．關(guān)于物理學史，下列說法錯誤的是（）A．正電荷和負電荷最早是由科學家愛迪生命名的B．元電荷e的數(shù)值最早是由物理學家密立根測得的C．物理學家法拉第最早引入電場的概念，并提出用電場線表示電場D．庫侖利用扭秤裝置得出了庫侖定律2．如圖所示，A項中的a、b是以電荷量為Q的點電荷為圓心的圓周上的兩點，B項中的a、b是等量異種點電荷連線中垂線上相對于中點O對稱的兩點，C項中a、b為等量同種點電荷連線中垂線上相對于中點O對稱的兩點，D項中a、b是等量同種點電荷連線上相對于中點O對稱的兩點，則a、b兩點電場強度相同的是（）3．如圖所示，Q是一個金屬導體放置在絕緣支架上，把一個帶正電的絕緣金屬球P移近Q，由于靜電感應，Q左半部分出現(xiàn)的感應電荷量大小為qA，Q右半部分出現(xiàn)的感應電荷量大小為qB，下列結(jié)論中正確的是（）A．qA>qBB．qA＝qBC．用手接觸一下Q的A端，拿走P后Q帶正電D．用手接觸一下Q的B端，拿走P后Q帶正電4．如圖所示，是一對不等量異種點電荷的電場線分布圖，圖中兩點電荷連線長度為2r，左側(cè)點電荷電荷量為＋2q，右側(cè)點電荷電荷量為－q，P、Q兩點關(guān)于兩電荷連線對稱。下列說法中正確的是（）A．P、Q兩點的電場強度相同B．M點的電場強度小于N點的電場強度C．在兩點電荷連線上，中點處的電場強度最小D．在M點由靜止釋放一個正的試探電荷，電荷不會沿電場線通過P點5．關(guān)于物體的帶電荷量，以下說法中錯誤的是A．物體所帶的電荷量可以為任意實數(shù)B．物體所帶的電荷量只能是某些特定值C．物體帶電+1.6×10－19C，這是因為該物體失去了1個電子D．物體帶電荷量的最小值為06．使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的箔片張開。下列各圖表示驗電器上感應電荷的分布情況，正確的是7．如圖所示，掛在絕緣細線下的小輕質(zhì)通草球，由于電荷的相互作用而靠近或遠離，所以A．甲圖中兩球一定帶異種電荷B．乙圖中兩球一定帶同種電荷C．甲圖中兩球一定都帶電D．乙圖中兩球只有一個帶電8．如圖，有一帶正電的驗電器，將不帶電的金屬球A接觸驗電器的小球B時，驗電器的金箔張角A．變大B．變小C．不變D．先變小，后變大9．導體A帶5q的正電荷，另一完全相同的導體B帶q的負電荷，將兩導體接觸一會兒后再分開，則B導體的帶電量為A．－qB．QC．2qD．4q10．兩個分別帶有電荷量－Q和＋3Q的相同金屬小球（均可視為點電荷），固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為F。兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)閑q\f(r,2)，則兩球間庫侖力的大小為A．eq\f(1,12)FB．eq\f(3,4)FC．eq\f(4,3)FD．12F11．如圖，光滑絕緣的水平面上的P點固定一個帶正電的點電荷，在它的右側(cè)N點由靜止開始釋放一個也帶正電的小球（可視為質(zhì)點），以向右為正方向，下列選項中能反映小球運動速度隨時間變化規(guī)律的是12．如圖所示，A、B、C三點在同一直線上，AB＝BC，在A處固定一電荷量為Q的點電荷。當在B處放一電荷量為q的點電荷時，它所受到的靜電力為F；移去B處電荷，在C處放電荷量為2q的點電荷，其所受靜電力大小為（）A．eq\f(F,4)B．eq\f(F,2)C．FD．2F13．兩個完全相同的金屬球，半徑為r，其球心相距3r，現(xiàn)使兩球帶上等量的同種電荷Q，兩球之間的靜電力大小為F，則F和keq\