電荷守恒定律庫(kù)侖定律

電荷守恒定律庫(kù)侖定律第一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一內(nèi)容要求說明物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)，電荷守恒Ⅰ靜電現(xiàn)象的解釋Ⅰ點(diǎn)電荷Ⅰ庫(kù)侖定律Ⅱ靜電場(chǎng)Ⅰ電場(chǎng)強(qiáng)度，點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)Ⅱ電場(chǎng)線Ⅰ第二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一內(nèi)容要求說明電勢(shì)能、電勢(shì)Ⅰ電勢(shì)差Ⅱ勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系Ⅰ帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)Ⅱ示波管Ⅰ常見電容器Ⅰ電容器的電壓，電荷量和電容的關(guān)系Ⅰ第三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一本章一直是歷屆高考關(guān)注和考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，涉及電場(chǎng)的性質(zhì)和電場(chǎng)對(duì)物質(zhì)（帶電體或?qū)w）的作用，特別是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，更是力、電綜合命題的核心內(nèi)容.縱觀近幾年高考試題，電場(chǎng)（或包括電場(chǎng)在內(nèi)的復(fù)合場(chǎng)）對(duì)物質(zhì)的作用是100%命題熱點(diǎn)．試題一般會(huì)以選擇題和計(jì)算題各一道組合形式出現(xiàn).本章或與本章內(nèi)容密切相關(guān)的試題在全國(guó)高考中分值約占總分的19%．第四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一選擇題單獨(dú)命題考查基本概念、基本規(guī)律的綜合運(yùn)用，屬基礎(chǔ)題，主要考查電場(chǎng)、點(diǎn)電荷、電場(chǎng)強(qiáng)度及疊加、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差跟電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系、電場(chǎng)線、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能、電功、等勢(shì)面、靜電屏蔽、電容等基本概念及電荷守恒定律、電荷量平分原理、庫(kù)侖定律等基本規(guī)律；第五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一計(jì)算題涉及電場(chǎng)力、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能、電功等概念與力學(xué)綜合，要求綜合運(yùn)用運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系、功和能量的關(guān)系、動(dòng)量和沖量的關(guān)系、能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律等重要力學(xué)規(guī)律，知識(shí)覆蓋面廣，考題題材新穎豐富，注重與生活、生產(chǎn)實(shí)際及科技背景的結(jié)合，常以計(jì)算題形式為主，綜合性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的空間想象能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問題的能力有較高的要求，是考查考生多項(xiàng)能力的極好載體，有較高的難度和區(qū)分度，甚至是壓軸題.第六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一本章是大綱要求掌握的重點(diǎn)之一，它和磁場(chǎng)是電磁學(xué)的兩大基石，與電路共同構(gòu)建出完整的電磁學(xué)知識(shí)框架，是建立力、電綜合試題的切入點(diǎn)．對(duì)本章的復(fù)習(xí)備考主要從兩個(gè)方面入手：一是電場(chǎng)的性質(zhì).即從電場(chǎng)的力和能兩個(gè)角度去把握．電場(chǎng)強(qiáng)度描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)，電勢(shì)則是從電場(chǎng)能的角度引入的物理量．第七頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一二是電場(chǎng)對(duì)物質(zhì)的作用.電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用，由此產(chǎn)生大量的有關(guān)電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題；電場(chǎng)對(duì)放入其中的導(dǎo)體的作用，產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象.在準(zhǔn)確掌握本章的基本知識(shí)的同時(shí)應(yīng)該著重明確以下問題：第八頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一一是幾個(gè)特點(diǎn)：常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線（點(diǎn)電荷電場(chǎng)、等量同種電荷電場(chǎng)、等量異種電荷電場(chǎng)、點(diǎn)電荷與帶電金屬板間的電場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)）形狀，等量同種（異種）電荷連線及中垂線上的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)的分布特點(diǎn)，等勢(shì)面的特點(diǎn)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)，處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)；二是幾個(gè)關(guān)系：第九頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一電場(chǎng)力F和場(chǎng)強(qiáng)E的關(guān)系，場(chǎng)強(qiáng)E和電場(chǎng)線的關(guān)系，電場(chǎng)線和等勢(shì)面的關(guān)系，電場(chǎng)力做功W和電勢(shì)能的變化ΔEp的關(guān)系；三是相關(guān)公式的計(jì)算原則：一般情況下，計(jì)算矢量（F和E）時(shí)，各量用絕對(duì)值代入，計(jì)算標(biāo)量（W、U、φ、Ep）時(shí)，各量用正、負(fù)值代入.第十頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一從方法層面而言，解決本章試題可以完全按力學(xué)方法（只是在粒子所受的各種機(jī)械力之外加上電場(chǎng)力而已），主要從產(chǎn)生加速度和做功兩個(gè)方面來展開思路.思路之一是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：根據(jù)帶電粒子所受的力，運(yùn)用牛頓第二定律并結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解，幾乎所有力學(xué)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都可能在電場(chǎng)問題中得到體現(xiàn)；思路之二是功能關(guān)系：第十一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一根據(jù)電場(chǎng)力及其他外力對(duì)帶電粒子做功引起的能量變化或全過程中的功能關(guān)系，從而可確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況，這條線索不但適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)，因此要熟悉各種力做功的特點(diǎn)；而對(duì)于電場(chǎng)中導(dǎo)體的問題要掌握兩個(gè)有效的方法——畫電場(chǎng)線和判斷電勢(shì).同時(shí)本章試題多涉及類比、等效、對(duì)稱及比值定義物理量能反映出物質(zhì)或物體屬性的思想，復(fù)習(xí)時(shí)要注意總結(jié)和歸納.第十二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一性質(zhì)電場(chǎng)強(qiáng)度E=F/q()—電場(chǎng)線電勢(shì)φ=ε/q(UAB=φA-φB、qU=W)—等勢(shì)面對(duì)導(dǎo)體的作用—靜電感應(yīng)（靜電平衡、靜電屏蔽）對(duì)電荷的作用—產(chǎn)生力F=qE、運(yùn)動(dòng)加速（v0∥E、v0）偏轉(zhuǎn)（v0⊥E）電容（）電荷產(chǎn)生電場(chǎng)第十三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一1電荷守恒定律庫(kù)侖定律第六章靜電場(chǎng)第十四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一1．電荷守恒定律與庫(kù)侖定律的綜合運(yùn)用

（2009·江蘇）兩個(gè)分別帶有電荷量－Q和+3Q的相同金屬小球（均可視為點(diǎn)電荷），固定在相距為r的兩處，它們間庫(kù)侖力的大小為F.兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)椋瑒t兩球間庫(kù)侖力的大小為（）A．B．C．D．12F第十五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一接觸前兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫(kù)侖力大小為兩個(gè)相同的金屬球各自帶電，接觸后再分開，其所帶電量先中和后均分，所以兩球分開后各自帶點(diǎn)為+Q，距離又變?yōu)樵瓉淼模瑤?kù)侖力為所以兩球間庫(kù)侖力的大小為，C項(xiàng)正確.第十六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一

點(diǎn)評(píng)：相同的帶電導(dǎo)體球接觸后分開，帶電量均分．若接觸前導(dǎo)體球帶同種電荷，接觸后每個(gè)導(dǎo)體球的帶電量等于接觸前兩球帶電量之和的一半；若接觸前導(dǎo)體球帶異種電荷，兩球接觸，所帶電量先中和后均分，接觸后每個(gè)導(dǎo)體球的帶電量等于接觸前兩球帶電量的絕對(duì)值之差的一半，接觸前帶負(fù)電的小球帶電量大，接觸后導(dǎo)體球都帶負(fù)電，接觸前帶正電的小球帶電量大，接觸后導(dǎo)體球都帶正電．第十七頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一

(2010安徽安慶月考)原來甲、乙、丙三物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，最后，得知甲物體帶正電1.6×10-15C，丙物體帶電8×10-16C.則對(duì)于最后乙、丙兩物體的帶電情況，下列說法中正確的是()A．乙物體一定帶有負(fù)電荷1.6×10-15CB．乙物體可能帶有負(fù)電荷2.4×10-15CC．丙物體一定帶有正電荷8×10-16CD．丙物體一定帶有負(fù)電荷8×10-16C第十八頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一由于甲、乙、丙原來都不帶電，即都沒有凈電荷．甲、乙摩擦導(dǎo)致甲失去電子1.6×10-15C而帶正電，乙物體得到電子而帶1.6×10-15C的負(fù)電荷；乙物體與不帶電的丙物體接觸，從而使一部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負(fù)電荷，由電荷守恒定律可知，乙最終所帶負(fù)電為1.6×10-15C-8×10-16C=8×10-16C，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．第十九頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.庫(kù)侖定律的應(yīng)用一半徑為R的絕緣球殼上均勻地帶有電荷量為+Q的電荷，另一電荷量為+q的點(diǎn)電荷放在球心O上，由于對(duì)稱性，點(diǎn)電荷所受力的合力為零，現(xiàn)在球殼上挖去半徑為r(r<R)的一個(gè)小圓孔，則此時(shí)置于球心的點(diǎn)電荷所受力的大小為

(已知靜電力恒量為k)，方向

.第二十頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一由于球殼上均勻帶電，原來每條直徑兩端相等的一小塊面上的電荷對(duì)球心+q的力互相平衡．現(xiàn)在球殼上A處挖去半徑為r的小圓孔后，其他直徑兩端電荷對(duì)球心+q的力仍互相平衡，剩下的就是與A相對(duì)的B處、半徑也等于r的一小塊圓面上電荷對(duì)它的力F，如圖所示．B處這一小塊圓面上的電荷量為：第二十一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一由于半徑r<R，可以把它看成點(diǎn)電荷，根據(jù)庫(kù)侖定律，它對(duì)中心+q的作用力大小為：

其方向由球心指向小孔中心.第二十二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一

點(diǎn)評(píng)：電學(xué)問題力學(xué)方法：庫(kù)侖定律給出了兩個(gè)點(diǎn)電荷作用力的大小及方向，庫(kù)侖力也是一種力，同樣遵從力的合成與分解法則，遵從牛頓定律等力學(xué)基本規(guī)律．注意庫(kù)侖定律與牛頓定律結(jié)合的問題第二十三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一如圖6-1-1所示，半徑為r的硬橡膠圓環(huán)單位長(zhǎng)度帶正電荷q，圓心O處放置一電荷量為-Q的點(diǎn)電荷.現(xiàn)截去頂部極小一段AB，AB長(zhǎng)度為L(zhǎng)，靜電力恒量為k，則剩余部分對(duì)-Q的靜電力的大小為

.

圖6-1-1第二十四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一假設(shè)將這個(gè)圓環(huán)缺口補(bǔ)上，并且已補(bǔ)缺部分的電荷分布與原有缺口的環(huán)體上的電荷分布一樣，這樣就形成一個(gè)電荷均勻分布的完整帶電環(huán)，環(huán)上處于同一直徑兩端的微小部分所帶電荷可視為兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)電荷，它們對(duì)圓心O處點(diǎn)電荷的作用力為0.至于補(bǔ)上的帶電小段，由題給條件可視為點(diǎn)電荷，它對(duì)圓心O處點(diǎn)電荷作用力為所以，剩余部分對(duì)-Q的靜電力的大小為F，方向背離缺口.第二十五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一圖6-1-2

(2010安徽皖北月考)如圖6-1-2所示，兩個(gè)帶有同種電荷的小球，由絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，若q1>q2，L1>L2，平衡時(shí)兩球到過O點(diǎn)的豎直線的距離相等，則(

)A．m1＞m2

B．m1=m2C．m1＜m2

D．無法確定第二十六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一作出兩個(gè)帶電小球的受力如圖所示，其中T1′是力F1與G1的合力，T2′是力F2與G2的合力．根據(jù)幾何關(guān)系可得，△ACD≌△BCE，則有：LAC=LBC根據(jù)幾何關(guān)系可得，力的矢量三角形AG1T1′相似于三角形OCA，則有：F1∶LAC=G1∶LOC第二十七頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一根據(jù)牛頓第三定律可得，F(xiàn)1=F2兩個(gè)帶電小球所受的重力分別為：G1=m1g，G2=m2g聯(lián)立解得：m1=m2，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確．第二十八頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一

點(diǎn)評(píng)：如果幾個(gè)力的方向關(guān)系未知，利用正交分解法難于解決，要考慮利用相似三角形的比例關(guān)系求解．研究帶電體的平衡是力學(xué)中的物體平衡知識(shí)在電學(xué)中的應(yīng)用，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的分析綜合能力和將已學(xué)習(xí)的知識(shí)、方法遷移的能力．第二十九頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一

（2007·重慶）如圖6-1-3，懸掛在O點(diǎn)的一根不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線下端有一個(gè)帶電量不變的小球A.在兩次實(shí)驗(yàn)中，均緩慢移動(dòng)另一帶同種電荷的小球B.當(dāng)B到達(dá)懸點(diǎn)O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時(shí)，懸線偏離豎直方向的角度為θ，若兩次實(shí)驗(yàn)中B的電量分別為q1和q2,θ分別為30°和45°.則q2/q1為（）A．2B．3C．D．圖6-1-3第三十頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一

A球電量不變，設(shè)為q0．兩種情況下Ａ球均受三個(gè)力作用下平衡．庫(kù)侖力設(shè)A球質(zhì)量為m，Ａ球平衡：＝mgtanθ，r=Lsinθ，式中L為線長(zhǎng)，r為兩球球心之間的距離．由以上兩式得到

所以，第三十一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一(2010廣東高考模擬)如圖6-1-4所示，帶正電的甲球固定在足夠大的光滑絕緣水平面上的A點(diǎn)，其帶電量為Q；質(zhì)量為m、帶正電的乙球在水平面上的B點(diǎn)由靜止釋放，其帶電量為q；A、B兩點(diǎn)間的距離為l0.釋放后的乙球除受到甲球的靜電力作用外，還受到一個(gè)大小為F=k(k為靜電力常數(shù))、方向指向甲球的恒力作用，兩球均可視為點(diǎn)電荷．圖6-1-4第三十二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一(1)求乙球在釋放瞬間的加速度大?。?2)求乙球的速度最大時(shí)兩個(gè)電荷間的距離；(3)請(qǐng)定性地描述乙球在釋放后的運(yùn)動(dòng)情況(說明速度的大小變化及運(yùn)動(dòng)方向的情況)．第三十三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一第三十四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一(3)乙球先做遠(yuǎn)離甲的運(yùn)動(dòng)，速度先增大后減小，然后又反向做速度先增大后減小的運(yùn)動(dòng)，返回到釋放點(diǎn)B后，再重復(fù)前面的運(yùn)動(dòng)，之后就在B點(diǎn)和最遠(yuǎn)端之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)．第三十五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一

點(diǎn)評(píng)：乙球開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的庫(kù)侖力大于恒力F，加速遠(yuǎn)離甲球，庫(kù)侖力逐漸減小，所以加速度減小，當(dāng)加速度減為零時(shí)，即庫(kù)侖力等于F時(shí)，速度達(dá)到最大；接著庫(kù)侖力小于恒力F，乙球開始減速運(yùn)動(dòng)，直至速