2022高考物理一輪復(fù)習(xí)電場(chǎng)的力的性質(zhì)

【考綱下載】1.物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒

（Ⅰ）2.靜電現(xiàn)象的解釋

（Ⅰ）3.點(diǎn)電荷

（Ⅰ）4.庫(kù)侖定律

（Ⅱ）5.靜電場(chǎng)

（Ⅰ）6.電場(chǎng)強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)

（Ⅱ）7.電場(chǎng)線

（Ⅰ）8.電勢(shì)能、電勢(shì)

（Ⅰ）9.電勢(shì)差

（Ⅱ）10.勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

（Ⅰ）11.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

（Ⅱ）12.示波管

（Ⅰ）13.常見(jiàn)的電容器

（Ⅰ）14.電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系

（Ⅰ）【考情上線】1.高考對(duì)庫(kù)侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線、電場(chǎng)力、電勢(shì)、

等勢(shì)面、電勢(shì)能、電容器等知識(shí)的考查通常以選擇題的

形式出現(xiàn)，對(duì)理解能力要求較高.2.高考對(duì)本章的考查頻率較高的是電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，尤其是與力學(xué)知識(shí)（共點(diǎn)力的平衡條件、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系等）相結(jié)合的綜合題，與磁場(chǎng)知識(shí)結(jié)合的有關(guān)復(fù)合場(chǎng)問(wèn)題，難度較大，綜合性較強(qiáng)，能力要求較高，常以計(jì)算題的形式出現(xiàn).3.理論聯(lián)系實(shí)際，與高科技的密切聯(lián)系，如電容式傳感器、示波管等，都可以成為新情境綜合問(wèn)題的命題素材，是今后高考出題的方向，也是加強(qiáng)素質(zhì)教育的需要.一、元電荷及電荷守恒定律1．元電荷：科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的最小電荷量是電子的電荷量，質(zhì)子、正電子所帶的電荷量與它相同，但符號(hào)相反．人們把這個(gè)最小的電荷量叫做元電荷，用e表示，e＝

.1.60×10－19C2．電荷守恒定律(1)起電方式：

、

、

．(2)帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是

．(3)內(nèi)容：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體

，或者從物體的一部分

；在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷的總量

．摩擦起電接觸帶電感應(yīng)起電電荷的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一

部分保持不變

(1)當(dāng)完全相同的帶電金屬球相接觸時(shí)，同種電荷電荷量平均分配，異種電荷先中和后平分．(2)任何帶電體的電荷量皆為元電荷的整數(shù)倍．二、點(diǎn)電荷及庫(kù)侖定律1．點(diǎn)電荷：忽略

和電荷分布狀況的可看成

一個(gè)點(diǎn)的帶電體，是一種理想化的模型．形狀、大小2．庫(kù)侖定律(1)內(nèi)容：

中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的

成正比，與它們的

成反比，作用力的方向在

．(2)表達(dá)式：，式中k＝

，叫靜電力常量．(3)適用條件：

中的

．真空電荷量的乘積距離的二次方它們的連線上F＝

k9.0×109N·m2/C2真空點(diǎn)電荷當(dāng)兩帶電體離得較近時(shí)，它們不能視為點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律不再適用，但它們之間仍存在庫(kù)侖力．三、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線1．電場(chǎng)：帶電體周?chē)陀^存在的一種物質(zhì)．它是電荷間相互作用的媒體，具有力和能的性質(zhì)．2．電場(chǎng)強(qiáng)度(1)意義：描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量．(2)定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的

它的

的比值．(3)公式：E＝，單位：V/m或

.(4)方向：

在該點(diǎn)的受力方向相同，是矢量．(5)決定因素：電場(chǎng)強(qiáng)度決定于電場(chǎng)本身，與q無(wú)關(guān)．電場(chǎng)力F

電荷量qN/C正電荷3．幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布(1)正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)如圖6－1－1甲所示：電場(chǎng)線由

出發(fā)，到

終止．(2)負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)如圖6－1－1乙所示：電場(chǎng)線由

出發(fā)，到

終止．(3)等量同種和異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上的電場(chǎng)分布及特點(diǎn)的比較如下：無(wú)窮遠(yuǎn)處負(fù)電荷無(wú)窮遠(yuǎn)處正電荷比較項(xiàng)目等量同種點(diǎn)電荷等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線圖示連線中點(diǎn)O處的場(chǎng)強(qiáng)為

最

由O沿中垂線向外場(chǎng)強(qiáng)的變化先

后

逐漸

關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)A與A′、B與B′場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系

、

、

零大增大減小減小等大反向等大同向

(4)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖6－1－1丙所示．特點(diǎn)：

．(5)點(diǎn)電荷與帶電金屬板的電場(chǎng)線的分布如圖6－1－1丁所示．間隔相等的平行直線1.三種計(jì)算公式的比較：如下表所示.公式適用條件特點(diǎn)定義式E＝任何電場(chǎng)某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為確定值，大小及方向與q無(wú)關(guān)決定式E＝k真空中點(diǎn)電荷E由場(chǎng)源電荷Q和場(chǎng)源電荷到某點(diǎn)的距離r決定關(guān)系式E＝勻強(qiáng)電場(chǎng)d是沿電場(chǎng)方向的距離2．電場(chǎng)的疊加原理多個(gè)點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)

在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和，這種關(guān)系叫電場(chǎng)強(qiáng)度

的疊加．電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加遵循平行四邊形定則．(1)電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的，它的大小和方向

與放入該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷(試探電荷)q無(wú)關(guān)，它決定于形

成電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷及空間位置．(2)理解公式E＝時(shí)，不能認(rèn)為場(chǎng)強(qiáng)E與電場(chǎng)力F成正比、與電荷量q成反比．

(2008·山東高考)如圖6－1－2所示，在y軸上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的A、B兩點(diǎn)有等量同種點(diǎn)電荷＋Q，在x軸上C點(diǎn)有點(diǎn)電荷－Q，且CO＝OD，∠ADO＝60°.下列判斷正確的是(

)A．O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零B．D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零C．若將點(diǎn)電荷＋q從O移向C，電勢(shì)能增大D．若將點(diǎn)電荷－q從O移向C，電勢(shì)能增大O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)為A、B、C三處點(diǎn)電荷在O處形成的合場(chǎng)強(qiáng)，將點(diǎn)電荷從O移向C時(shí)，電勢(shì)能如何變化取決于電場(chǎng)力做什么功.[聽(tīng)課記錄](méi)

A、B兩點(diǎn)的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，因此O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)等于C點(diǎn)的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度，A選項(xiàng)錯(cuò)；A、B、C三點(diǎn)的點(diǎn)電荷在D點(diǎn)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為EDA＝k、EDB＝k、EDC＝k，所以D點(diǎn)合電場(chǎng)強(qiáng)度為ED＝k－2kcos60°＝0，故B選項(xiàng)對(duì)；將點(diǎn)電荷＋q從O移向C時(shí)，電場(chǎng)力做正功，故電勢(shì)能減小，C選項(xiàng)錯(cuò)；將點(diǎn)電荷－q從O移向C時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功，故電勢(shì)能增加，D選項(xiàng)對(duì)．[答案]

BD[名師歸納]

(1)本題考查的知識(shí)點(diǎn)主要包括：點(diǎn)電荷周?chē)妶?chǎng)的分布特點(diǎn)、電場(chǎng)的疊加、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化．

(2)高考中考查到電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加及電場(chǎng)力做功問(wèn)題的幾率較大．1.特點(diǎn)(1)不閉合：電場(chǎng)線起始于正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處)，終止于無(wú)窮遠(yuǎn)處(或負(fù)電荷)，即電場(chǎng)線不能形成閉合曲線．(2)不中斷、不相交：在沒(méi)有電荷的空間，電場(chǎng)線不中斷，兩條電場(chǎng)線也不能相交．(3)不是電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡：只有當(dāng)電場(chǎng)線為直線、電荷初速度為零或初速度平行于電場(chǎng)線、電荷僅受電場(chǎng)力作用時(shí)，電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡才與電場(chǎng)線重合．2．應(yīng)用(1)表示場(chǎng)強(qiáng)的方向電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致．(2)比較場(chǎng)強(qiáng)的大小電場(chǎng)線的疏密程度反映了場(chǎng)強(qiáng)的大小即電場(chǎng)的強(qiáng)弱．同一幅圖中，電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大，電場(chǎng)線越疏的地方場(chǎng)強(qiáng)越弱．(3)判斷電勢(shì)的高低在靜電場(chǎng)中，順著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越低．(1)電場(chǎng)線是人為引入的，不是客觀存在的．(2)雖然電場(chǎng)線是用來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的，但只根據(jù)一條電場(chǎng)線無(wú)法判斷電場(chǎng)強(qiáng)弱和場(chǎng)源情況．(3)沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)雖然越來(lái)越低，但場(chǎng)強(qiáng)不一定越來(lái)越?。鐖D6－1－3所示，一電子在外力作用下沿等量異種電荷的中垂線由A→O→B勻速運(yùn)動(dòng)，電子重力不計(jì)，則電子所受的外力的大小和方向變化情況是(

)A．先變大后變小，方向水平向左B．先變大后變小，方向水平向右C．先變小后變大，方向水平向左D．先變小后變大，方向水平向右圖6－1－3解答本題的關(guān)鍵是弄清等量異號(hào)電荷電場(chǎng)線的分布情況，根據(jù)電場(chǎng)線的分布確定電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況，并進(jìn)一步確定電場(chǎng)力和外力的變化情況.[解題指導(dǎo)]等量異種電荷電場(chǎng)線的分布如圖6－1－4(a)所示．由電場(chǎng)線的分布可以看出，從A到O，電場(chǎng)線由疏到密；從O到B，電場(chǎng)線由密到疏，所以從A→O→B，電場(chǎng)強(qiáng)度由小變大，再由大變?。妶?chǎng)強(qiáng)度的方向沿電場(chǎng)線切線方向，為水平向右，如圖6－1－4(b)所示．因電子處于平衡狀態(tài)，其所受合力必為零，故外力應(yīng)與電子所受的電場(chǎng)力大小相等、方向相反．電子所受的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，即水平向左，電子從A→O→B的過(guò)程中，電場(chǎng)力由小變大，再由大變小，所以外力方向應(yīng)水平向右，其大小應(yīng)先變大后變?。C上所述，選項(xiàng)B正確．[答案]

B1．如圖6－1－5所示，M、N為兩個(gè)固定的等量

同種正電荷，在其連線的

中垂線上的P點(diǎn)自由釋放一

個(gè)負(fù)電荷(重力不計(jì))，關(guān)于負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中

正確的是(

)圖6－1－5A．從P到O，可能加速度越來(lái)越小，速度越來(lái)越大

B．從P到O，可能加速度先變大再變小，速度越來(lái)越大

C．越過(guò)O點(diǎn)后，加速度一直變大，速度一直變小

D．越過(guò)O點(diǎn)后，加速度一直變小，速度一直變小解析：OP段上電場(chǎng)方向沿O→P，故負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向?yàn)橛蒔→O，故由P→O，速度越來(lái)越大，因O點(diǎn)和無(wú)窮遠(yuǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)都為零，中間不為零，即從O點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)先增大后減小，中間有極值點(diǎn)，而P在極值點(diǎn)的上方還是下方不能確定，故加速度可能一直減小，也可能先變大再變小，故選A、B.答案：AB1.適用條件僅適用于真空中的兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的相互作用．雖

然從數(shù)學(xué)角度講由r→0能得出F→∞的結(jié)論，但從物理

學(xué)的角度分析，這一結(jié)論是錯(cuò)誤的，因?yàn)閞→0時(shí)，兩

電荷已不能再看做點(diǎn)電荷了．2．三點(diǎn)電荷平衡問(wèn)題如圖6－1－6所示，在一條直線上

的三點(diǎn)A、B、C，自由放置點(diǎn)電荷QA、QB、QC，每個(gè)電荷在庫(kù)侖力

作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：(1)正、負(fù)電荷必須相互間隔(兩同夾－異)．(2)QA>QB，QC>QB(兩大夾－小)．圖6－1－6(3)若QC>QA則QB靠近QA(近小遠(yuǎn)大)．解決方法是根據(jù)三點(diǎn)電荷合力(場(chǎng)強(qiáng))均為零，列方程求解：有關(guān)庫(kù)侖力、電場(chǎng)力的平衡問(wèn)題，解決方法是準(zhǔn)確對(duì)電荷進(jìn)行受力分析．有些點(diǎn)電荷如電子、質(zhì)子等可不考慮重力，而塵埃、液滴等一般需考慮重力．在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用力的合成或分解法則列式計(jì)算．

(9分)真空中有兩個(gè)完全相同的金屬小球，A球帶qA＝6.4×10－16C的正電荷，B球帶qB＝－3.2×10－16C的負(fù)電荷，均可視為點(diǎn)電荷．求：(1)當(dāng)它們相距為0.5m時(shí)，A、B間的庫(kù)侖力為多大？(2)若將兩球接觸后再分別放回原處，A、B間的庫(kù)侖力又為多大？本題考查庫(kù)侖定律的應(yīng)用.注意兩球所帶電荷的分布情況，及兩球接觸后電荷的重新分配.[滿分指導(dǎo)]

(1)A、B兩球帶異種電荷，因此，A、B間的庫(kù)侖力是引力，由庫(kù)侖定律可得它們間的庫(kù)侖力大小為F＝k＝9×109×N≈7.37×10－21N．(4分)(2)A、B兩球接觸時(shí)會(huì)發(fā)生電中和，使“凈電荷”總量減小，剩下的“正”凈電荷將重新分布．由于A、B兩球是完全相同的導(dǎo)體球，剩余的凈電荷將平均分配，A、B兩球?qū)贤N電荷，故放回原處后，A、B間的庫(kù)侖力變?yōu)槌饬Γ畠汕蚪佑|后，它們的帶電情況為：QA＝QB＝×10－16C＝1.6×10－16C(2分)所以分別放回原處后，兩球間的庫(kù)侖力為：F′＝k＝9×109×N≈9.22×10－22N．(3分)[答案]

(1)7.37×10－21N

(2)9.22×10－22N[名師歸納]

(1)研究電荷間的相互作用時(shí)，首先要注意判斷是否符合庫(kù)侖定律的適用條件，其次要注意電荷的電性及作用力的方向．(2)完全相同的兩個(gè)金屬球帶電荷量分別為q1、q2時(shí)，兩球接觸后帶電荷量均為2．(2009·浙江高考)如圖6－1－7所示，在光滑絕緣水平面上

放置3個(gè)電荷量均為q(q>0)的相同小球，小球之間用勁度

系數(shù)均為k0的輕質(zhì)彈簧絕緣連接．當(dāng)3個(gè)小球處在靜止?fàn)?/p>

態(tài)時(shí)，每根彈簧長(zhǎng)度為l，已知靜電力常量為k，若不考

慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長(zhǎng)為(

)圖6－1－7A．l＋B．l－C．l－

D．l－解析：左邊或右邊小球受三個(gè)力的作用，由平衡狀態(tài)得k0x＝k＋k，解得x＝，故彈簧原長(zhǎng)為l0＝l－x＝l－，C項(xiàng)正確．答案：

C1.解答思路2．運(yùn)動(dòng)情況反映受力情況(1)物體靜止(保持)：F合＝0.(2)做直線運(yùn)動(dòng)①勻速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)合＝0.②變速直線運(yùn)動(dòng)：F合≠0，且F合與速度方向總是一致．(3)做曲線運(yùn)動(dòng)：F合≠0，F(xiàn)合與速度方向不在一條直線上，

且總指向曲線凹的一側(cè)．(4)加速運(yùn)動(dòng)：F合與v的夾角為α，0°≤α<90°；減速運(yùn)動(dòng)：

90°<α≤180°.(5)勻變速運(yùn)動(dòng)：F合＝恒量．(8分)如圖6－1－8所示，一根長(zhǎng)L＝1.5m的光滑絕緣細(xì)直桿MN，豎直固定在場(chǎng)強(qiáng)為E＝1.0×105N/C、與水平方向成θ＝30°角的傾斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A，電荷量Q＝＋4.5×10－6C；另一帶圖6－1－8電小球B穿在桿上可自由滑動(dòng)，電荷量q＝＋1.0×10－6C，質(zhì)量m＝1.0×10－2kg.現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．(靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，取g＝10m/s2)求：(1)小球B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為多大？

(2)小球B的速度最大時(shí)，距M端的高度h1為多大？通過(guò)分析B球所受合力求解其加速度.利用當(dāng)a=0時(shí)速

度最大來(lái)求h1.[滿分指導(dǎo)]

(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)小球B受重力、庫(kù)侖力、桿的彈力和電場(chǎng)力，沿桿方向運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得mg－－qEsinθ＝ma(2分)解得a＝g－，(1分)代入數(shù)據(jù)解得a＝3.2m/s2.(1分)(2)小球B速度最大時(shí)合力為零，即＋qEsinθ＝mg，(2分)解得h1＝(1分)代入數(shù)據(jù)解得h1＝0.9m．(1分)[答案]

(1)3.2m/s2

(2)0.9m3．如圖6－1－9所示，一根長(zhǎng)為2m

的絕緣細(xì)管AB被置于勻強(qiáng)電場(chǎng)E

中，其A、B兩端正好處于電場(chǎng)的

左、右邊界上，傾角α＝37°，電

場(chǎng)強(qiáng)度E＝103V/m，方向豎直向

下，管內(nèi)有一個(gè)帶負(fù)電的小球，所

受重力G＝10－3N，

圖6－1－9

電荷量q＝2×10－6C，從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，已知小球

與管壁的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，則小球從B點(diǎn)射出時(shí)的速度

是(取g＝10m/s2；sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(

)A．2m/sB．3m/sC．2m/sD．2m/s解析：根據(jù)題意可知，小球在運(yùn)動(dòng)中的受力如圖所示，建立直角坐標(biāo)系后，應(yīng)有：x軸：qEsin37°-Gsin37°-Ff=a，y軸：qEcos37°=Gcos37°+FN，又Ff=μFN，代入數(shù)據(jù)解得：a=2m/s2由于小球做勻加速運(yùn)動(dòng)，則：v2=2ax，解得v=m/s=2m/s.故選C.答案：C[隨堂鞏固]1．如圖6－1－10甲所示，AB是一個(gè)點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)

的一條電場(chǎng)線，圖乙則是電場(chǎng)線上P、Q處的試探電荷所

受電場(chǎng)力的大小與其電荷量間的函數(shù)關(guān)系圖象，下列說(shuō)

法可能的是(

)圖6－1－10A．場(chǎng)源電荷是正電荷，位于A點(diǎn)B．場(chǎng)源電荷是正電荷，位于B點(diǎn)C．場(chǎng)源電荷是負(fù)電荷，位于A點(diǎn)D．場(chǎng)源電荷是負(fù)電荷，位于B點(diǎn)解析：由F＝Eq和圖乙可知，EP>EQ，故場(chǎng)源電荷在A點(diǎn)，由于無(wú)法知道場(chǎng)強(qiáng)方向，故無(wú)法確定點(diǎn)電荷的電性，故A、C對(duì)．答案：AC2．有一負(fù)電荷自電場(chǎng)中的A點(diǎn)自由釋放，只

受電場(chǎng)力作用，沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，它

運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖6－1－11所示，則A、B所在電場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)線分布可能是圖6－1－12中的