2019年度高考物理一轮复习第七章静电场第1讲电场力的性质学案

第1讲 电场力的性质

一、电荷 电荷守恒定律 1.元电荷、点电荷 (1)元电荷：e＝1.60×10

－19

C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍.

(2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况的理想化模型. 2.电荷守恒定律

(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变. (2)三种起电方式：摩擦起电、感应起电、接触起电； (3)带电实质：物体得失电子；

(4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的导体，接触后再分开，二者带相同电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分.

自测1 如图1所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触.把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开( )

图1

A.此时A带正电，B带负电 B.此时A带正电，B带正电

C.移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合

D.先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合 答案 C

解析 由静电感应可知，A左端带负电，B右端带正电，选项A、B错误；若移去C，A、B两端电荷中和，则贴在A、B下部的金属箔都闭合，选项C正确；先把A和B分开，然后移去C，则A、B带的电荷不能中和，故贴在A、B下部的金属箔仍张开，选项D错误. 二、库仑定律 1.内容

真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们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

1

q1q2

F＝k2，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫做静电力常量.

r3.适用条件 真空中的点电荷.

(1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式. (2)当两个带电体的间距远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷. 4.库仑力的方向

由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.

自测2 教材P5演示实验改编 在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和电荷量有关.他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图2所示.实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大.

图2

实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的而增大，随其所带电荷量的而增大.

此同学在探究中应用的科学方法是(选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”). 答案 减小 增大 控制变量法

解析 对B球进行受力分析，球受重力、电场力和线的拉力，线与竖直方向间的夹角变大时，说明电场力变大.电荷量不变时，两球距离变小，悬线偏角变大，电场力变大；距离不变时，电荷量变大，悬线偏角变大，电场力变大.

三、电场、电场强度 1.电场

(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质； (2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用. 2.电场强度

(1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值. (2)定义式：E＝；单位：N/C或V/m.

(3)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向. 3.点电荷的电场：真空中距场源电荷Q为r处的场强大小为E＝k2.

自测3 如图3所示，电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点.已知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零，且PR＝2RQ.则( )

FqQr 2

图3

A.q1＝2q2 C.q1＝－2q2 答案 B

解析 设RQ＝r，则PR＝2r，有k四、电场线的特点

1.电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷. 2.电场线在电场中不相交.

3.在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏. 自测4 两个带电荷量分别为Q1、Q2的质点周围的电场线如图4所示，由图可知( )

B.q1＝4q2 D.q1＝－4q2

q1r2

＝k2，q1＝4q2.

q2r

图4

A.两质点带异号电荷，且Q1>Q2 B.两质点带异号电荷，且Q1Q2 D.两质点带同号电荷，且Q1

命题点一 库仑定律的理解和应用

1.库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用.

2.对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离. 3.对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图5所示.

3

图5

(1)同种电荷：F＜kq1q2q1q2

. 2；(2)异种电荷：F＞krr2

4.不能根据公式错误地认为r→0时，库仑力F→∞，因为当r→0时，两个带电体已不能看做点电荷了. 例1 已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同.如图6所示，半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的直线上有A、B两个点，O和B、B43

和A间的距离均为R.现以OB为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k，球的体积公式为V＝πr，则

3

A点处检验电荷q受到的电场力的大小为( )

图6

5kqQA.2 36R7kqQC.2 32R答案 B

B.D.7kqQ2 36R3kqQ2 16RR解析 实心大球对q的库仑力F1＝

3

2kqQQQ＝，实心小球对q的库仑力F22，挖出的实心小球的电荷量Q′＝3

4RR8

Qkq＝83R2

kqQ7kqQ＝2，则检验电荷q所受的电场力F＝F1－F2＝2，选项B正确. 18R36R2

变式1 科学研究表明，地球是一个巨大的带电体，而且表面带有大量的负电荷.如果在距离地球表面高度为地球半径一半的位置由静止释放一个带负电的尘埃，恰好能悬浮在空中，若将其放在距离地球表面高度与地球半径相等的位置时，则此带电尘埃将( ) A.向地球表面下落 B.远离地球向太空运动 C.仍处于悬浮状态 D.无法判断 答案 C

命题点二 库仑力作用下的平衡问题

涉及库仑力的平衡问题，其解题思路与力学中的平衡问题一样，只是在原来受力的基础上多了库仑力，具体步

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