三維設(shè)計(jì)2024高三物理總復(fù)習(xí) 第42課時(shí) 電場(chǎng)力的性質(zhì) 雙基落實(shí)課

第42課時(shí)電場(chǎng)力的性質(zhì)[雙基落實(shí)課]目錄CONTENT立足“四層”·夯基礎(chǔ)著眼“四翼”·探考點(diǎn)聚焦“素養(yǎng)”·提能力020301Part01立足“四層”·夯基礎(chǔ)??

如圖所示，甲、乙為正、負(fù)點(diǎn)電荷在相距為r的球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的示意圖，判斷下列說(shuō)法的正誤。

（2）對(duì)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)，沿電場(chǎng)線方向電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小。

（

×

）√×（3）以點(diǎn)電荷為球心，以r為半徑的球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度均相同。

（

×

）（4）點(diǎn)電荷周?chē)妶?chǎng)強(qiáng)度大小相同的點(diǎn)在同一球面上。

（

√

）×√Part02著眼“四翼”·探考點(diǎn)?

考點(diǎn)一

庫(kù)侖定律的理解與應(yīng)用

[素養(yǎng)自修類(lèi)]

1.[庫(kù)侖定律的理解]如圖所示，兩個(gè)帶電金屬球（不可視為點(diǎn)電荷）中心距離為r，帶電荷量相等均為Q，則關(guān)于它們之間的靜電力F大小的說(shuō)法正確的是（

）

2.[庫(kù)侖定律與電荷守恒定律的結(jié)合]如圖是庫(kù)侖做實(shí)驗(yàn)用的庫(kù)侖扭秤，帶電小球A與不帶電小球B等質(zhì)量，帶電金屬小球C靠近A，兩者之間的靜電力使橫桿旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕M，使小球A回到初始位置，此時(shí)A、C間的靜電力與旋鈕旋轉(zhuǎn)的角度成正比。現(xiàn)用一個(gè)電荷量是小球C的三倍、其他完全一樣的小球D與C完全接觸后分開(kāi)，再次轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕M使小球A回到初始位置，此時(shí)旋鈕旋轉(zhuǎn)的角度與第一次旋轉(zhuǎn)的角度之比為（

）A.1C.2D.4

?1.庫(kù)侖定律適用于真空中靜止點(diǎn)電荷間的相互作用。2.對(duì)于兩個(gè)均勻帶電絕緣球體，可將其視為電荷集中在球心的點(diǎn)電荷，r為球心間的距離。3.不能根據(jù)公式錯(cuò)誤地認(rèn)為r→0時(shí)，靜電力F→∞，因?yàn)楫?dāng)r→0時(shí)，兩個(gè)帶電體已不能看作點(diǎn)電荷了?？键c(diǎn)二

靜電力作用下的平衡與加速問(wèn)題

[多維探究類(lèi)]

考法一

靜電力作用下的平衡問(wèn)題【典例1】

如圖所示，三個(gè)絕緣帶電小球A、B、C處于豎直平面內(nèi)，三個(gè)小球的連線構(gòu)成直角三角形，∠A＝90°，∠B＝60°。用豎直向上的力F作用在小球A上，三個(gè)小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列關(guān)于三個(gè)小球所帶電荷量的關(guān)系中正確的是（

）

?答案

D

｜解題技法｜靜電力作用下的平衡問(wèn)題的求解思路該類(lèi)平衡問(wèn)題的分析方法與力學(xué)中平衡問(wèn)題的分析方法是相同的，只是在原來(lái)受力的基礎(chǔ)上多分析一個(gè)靜電力。具體步驟如下：考法二

三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問(wèn)題【典例2】

如圖所示，在一條直線上有兩個(gè)相距0.4m的點(diǎn)電荷A、B，A帶電＋Q，B帶電－9Q?，F(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷均在靜電力的作用下處于平衡狀態(tài)，則C的帶電性質(zhì)及位置應(yīng)為（

）A.正，B的右邊0.4m處B.正，B的左邊0.2m處C.負(fù)，A的左邊0.2m處D.負(fù)，A的右邊0.2m處

答案

C｜解題技法｜“三個(gè)自由點(diǎn)電荷平衡”的模型（1）平衡條件：每個(gè)點(diǎn)電荷受到另外兩個(gè)點(diǎn)電荷的合力為零，即每個(gè)點(diǎn)電荷處于另外兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零的位置。（2）模型特點(diǎn)

A.帶負(fù)電C.運(yùn)動(dòng)至a點(diǎn)的加速度大小為2g

答案

BCD｜解題技法｜靜電力作用下的加速問(wèn)題的求解思路

該類(lèi)問(wèn)題的分析方法與力學(xué)中加速問(wèn)題的分析方法是相同的，只是在原來(lái)受力的基礎(chǔ)上多分析一個(gè)靜電力。具體步驟如下：確定研究對(duì)象→受力分析→由牛頓第二定律列方程→F合＝ma考點(diǎn)三

電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)線

[素養(yǎng)自修類(lèi)]

1.[點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算]在一正交直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一帶正電的點(diǎn)電荷，x軸上0.1m處放一試探電荷，其受力與電荷量的關(guān)系如圖所示，y軸上有一點(diǎn)b，

其電場(chǎng)強(qiáng)度為1N/C，

則b點(diǎn)的坐標(biāo)為（

）A.（0，0.1m）B.（0，0.2m）C.（0，0.3m）D.（0，0.4m）

2.[兩等量點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布]（多選）電場(chǎng)線能直觀、方便地反映電場(chǎng)的分布情況。圖甲是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線，圖乙是場(chǎng)中的一些點(diǎn)；O是電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上相對(duì)O對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對(duì)O對(duì)稱(chēng)。則（

）A.E、F兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.A、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不同C.B、O、C三點(diǎn)，O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最小D.從E點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的電子所受靜電力逐漸減小解析：AC

等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線是一條等勢(shì)線，電場(chǎng)強(qiáng)度方向與等勢(shì)線垂直，因此E、F兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，由于E、F是連線中垂線上相對(duì)O對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)，則其電場(chǎng)強(qiáng)度大小也相等，故A正確；根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，A、D兩點(diǎn)處電場(chǎng)線疏密程度相同，則A、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同，由題圖甲看出，A、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，故B錯(cuò)誤；由題圖甲看出，B、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)的電場(chǎng)線最稀疏，電場(chǎng)強(qiáng)度最小，故C正確；由題圖甲可知，電子從E點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)線逐漸變密，則電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大，電子所受靜電力逐漸增大，故D錯(cuò)誤。?1.電場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)公式的比較2.兩種等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布等量異種點(diǎn)電荷等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布圖??電荷連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度沿連線先變小后變大O點(diǎn)最小，但不為零O點(diǎn)為零中垂線上的電場(chǎng)強(qiáng)度O點(diǎn)最大，向外逐漸減小O點(diǎn)最小，向外先變大后

變小關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)位置的電場(chǎng)強(qiáng)度A與A'、B與B'、C與C'等大同向等大反向考點(diǎn)四

電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加

[多維探究類(lèi)]

1.電場(chǎng)強(qiáng)度疊加遵循的規(guī)律（如圖所示）2.求解合電場(chǎng)強(qiáng)度常用的方法（1）等效法在保證效果相同的前提下，將復(fù)雜的電場(chǎng)情境變換為簡(jiǎn)單的或熟悉的電場(chǎng)情境。例如一個(gè)點(diǎn)電荷與一個(gè)無(wú)限大薄金屬板形成的電場(chǎng)，等效為兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)，如圖甲、乙所示。（2）對(duì)稱(chēng)法

（3）填補(bǔ)法將有缺口的帶電圓環(huán)或圓板補(bǔ)全為完整的圓環(huán)或圓板，或?qū)肭蛎嫜a(bǔ)全為球面，從而化難為易、事半功倍?？挤ㄒ?/p>

點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加【典例4】

如圖所示，四個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷量的絕對(duì)值均為Q，分別固定在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，正方形邊長(zhǎng)為a，則正方形兩條對(duì)角線交點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度（

）

答案

C考法二

填補(bǔ)法求解電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加【典例5】

（2022·山東高考）半徑為R的絕緣細(xì)圓環(huán)固定在圖示位置，圓心位于O點(diǎn)，環(huán)上均勻分布著電量為Q的正電荷。點(diǎn)A、B、C將圓環(huán)三等分，取走A、B處兩段弧長(zhǎng)均為ΔL的小圓弧上的電荷。將一點(diǎn)電荷q置于OC延長(zhǎng)線上距O點(diǎn)為2R的D點(diǎn)，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度剛好為零。圓環(huán)上剩余電荷分布不變，q為（

）

答案

C考法三

對(duì)稱(chēng)法求解電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加【典例6】

如圖，電荷量為＋q的點(diǎn)電荷與一正方形均勻帶電薄板相距2d，點(diǎn)電荷到帶電薄板的垂線通過(guò)薄板的幾何中心O，圖中AO＝OB＝d，已知B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，靜電力常量為k。下列說(shuō)法正確的是（

）

答案

APart03聚焦“素養(yǎng)”·提能力?1.下列說(shuō)法正確的是（

）A.庫(kù)侖定律適用于任何電場(chǎng)的計(jì)算B.置于均勻帶電空心球球心處的點(diǎn)電荷所受靜電力為零D.若點(diǎn)電荷Q1的電荷量小于Q2的電荷量，則Q1對(duì)Q2的靜電力小于Q2對(duì)Q1的靜電力解析：B

庫(kù)侖定律的適用范圍是真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用，故A錯(cuò)誤；帶電空心金屬球的電荷均勻分布在金屬球的外表面，球內(nèi)各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度均為零，所以置于帶電空心球球心處的點(diǎn)電荷所受靜電力為零，故B正確；當(dāng)兩個(gè)半徑均為r、帶電荷量均為Q的金屬球中心相距為3r時(shí)，兩者不能看作點(diǎn)電荷，其大小也不可忽略，庫(kù)侖定律不再適用，故C錯(cuò)誤；兩點(diǎn)電荷間的靜電力是相互作用力，大小相等，方向相反，故D錯(cuò)誤。2.如圖所示是描述甲、乙兩個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的部分電場(chǎng)線，下列說(shuō)法正確的是（

）A.甲帶負(fù)電，乙?guī)д夿.甲的電荷量大于乙的電荷量C.在P點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶正電的粒子，僅在靜電力的作用下，粒子會(huì)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)D.P點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度小于Q點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度解析：B

根據(jù)電場(chǎng)線分布特點(diǎn)，可判斷出甲帶正電，乙?guī)ж?fù)電，并且甲的電荷量大于乙的電荷量，A錯(cuò)誤，B正確；在P點(diǎn)靜止釋放一個(gè)帶正電的粒子，僅在靜電力的作用下，粒子沿P點(diǎn)電場(chǎng)線的切線從靜止加速，不沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)線的密集程度可以判斷出P點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大于Q點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度，D錯(cuò)誤。3.某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖中實(shí)線所示，虛線是某個(gè)帶電粒子僅在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列說(shuō)法正確的是（

）A.粒子一定帶負(fù)電B.粒子在M點(diǎn)的加速度小于在N點(diǎn)的加速度C.粒子在M點(diǎn)的動(dòng)能大于在N點(diǎn)的動(dòng)能D.粒子一定從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)解析：B

粒子的受力方向沿著電場(chǎng)線的切線方向，再結(jié)合粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子帶正電，故A錯(cuò)誤；電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大，電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)強(qiáng)度小，由題圖可知，N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故粒子在N點(diǎn)受到的靜電力大于在M點(diǎn)受到的靜電力，所以粒子在M點(diǎn)的加速度小于在N點(diǎn)的加速度，故B正確；粒子帶正電，假設(shè)粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程中靜電力做正功，動(dòng)能增大，粒子在M點(diǎn)的動(dòng)能小于在N點(diǎn)的動(dòng)能，故C錯(cuò)誤；根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可以判斷其受力方向，但不能判斷出粒子一定是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。4.如圖所示，在光滑絕緣的水平面上，三個(gè)相同的不帶電小球由三根相同的絕緣輕彈簧連接構(gòu)成等邊三角形，輕彈簧均處于原長(zhǎng)?，F(xiàn)讓每個(gè)小球帶上相同的電荷量q，當(dāng)三角形的面積增大到原來(lái)的4倍時(shí)重新達(dá)到平衡狀態(tài)。已知每根彈簧的原長(zhǎng)為l0，靜電力常量為k，則每根彈簧的勁度系數(shù)為（

）

6.有一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷只受靜電力的作用，分別從兩電場(chǎng)中的a點(diǎn)由靜止釋放，在它沿直線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，動(dòng)能Ek隨位移x變化的關(guān)系圖像分別為圖中的①、②圖線，則能與①、②圖線相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布圖分別是圖中的（

）A.甲、丙B.乙、丙C.乙、丁D.甲、丁解析：B

負(fù)點(diǎn)電荷從a運(yùn)動(dòng)到b，只有靜電力做功，動(dòng)能增加，根據(jù)動(dòng)能定理可得Fx＝Ek，只有當(dāng)F為定值時(shí)，Ek才與x成正比，由于負(fù)電荷受靜電力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，故與①相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布圖是題圖乙；②為曲線，動(dòng)能隨位移的增加變化得不均勻，且越來(lái)越快，則電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越大，靜電力做正功，故與②相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)線分布圖是題圖丙，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。7.如圖所示，正電荷均勻分布在半圓形絕緣細(xì)桿上，細(xì)桿上的電荷在圓心O處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。桿上的P、Q兩點(diǎn)把桿分為長(zhǎng)度相等的三部分，現(xiàn)在保持桿AP段和BQ段帶電情況不變，但PQ段均勻帶上和之前電荷量相等的負(fù)電荷，則圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)椋?/p>

）C.0

?8.（多選）用細(xì)繩拴一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電小球B，另一個(gè)也帶正電的小球A固定在光滑絕緣的豎直墻上，A、B兩球離地面的高度均為h。小球B在重力、拉力和靜電力的作用下靜止不動(dòng)，如圖所示，現(xiàn)將細(xì)繩剪斷并同時(shí)釋放A球后（

）A.小球B在細(xì)繩剪斷后做平拋運(yùn)動(dòng)B.小球B在細(xì)繩剪斷瞬間加