高中物理新高考第一輪復(fù)習(xí)教案：第1講　電場力的性質(zhì)

第七章

靜電場第1講電場力的性質(zhì)必備知識新學(xué)法基礎(chǔ)落實一、電荷及電荷守恒定律1．元電荷、點電荷(1)元電荷：e＝___________C，所有帶電體的電荷量都是元電荷的___________，其中質(zhì)子、正電子的電荷量與元電荷相同．(2)點電荷：當(dāng)帶電體本身的大小和形狀對研究的問題影響___________時，可以將帶電體視為點電荷．[主干知識·填一填]1.6×10－19整數(shù)倍很小2．靜電場(1)定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間___________的一種特殊物質(zhì)．(2)基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有___________的作用．3．電荷守恒定律(1)內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體___________到另一個物體，或者從物體的一部分___________到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持___________．(2)起電方式：___________、___________、感應(yīng)起電．(3)帶電實質(zhì)：物體帶電的實質(zhì)是___________．相互作用力轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移不變摩擦起電接觸起電得失電子真空電荷量的乘積距離的二次方9.0×109

真空點電荷比值正電荷電場力矢量平行四邊形四、電場線的特點1．電場線從___________或___________處出發(fā)，終止于___________或___________處．2．在同一電場里，電場線越密的地方場強___________．3．電場線上某點的切線方向表示該點的___________方向．4．電場線在電場中不相交．5．電場線不是電荷在電場中的運動軌跡．6．沿電場線方向電勢逐漸___________．7．電場線和等勢面在相交處互相___________．正電荷無限遠負電荷無限遠越大場強降低垂直[規(guī)律結(jié)論·記一記]4．電場強度是矢量，計算某點的合場強應(yīng)選擇合適的方法，利用平行四邊形定則求出電場強度的矢量和，常用方法包括疊加法、對稱法、補償法、微元法等．5．在研究帶電粒子的運動軌跡時，不要誤認為運動軌跡與電場線一定重合，只有在特定的條件下，兩者才重合．6．三個自由點電荷，只在彼此間庫侖力作用下而平衡，則“三點共線、兩同夾異、兩大夾小、近小遠大”．[必刷小題·測一測]√√×××√二、經(jīng)典小題速練1．(多選)M和N是兩個不帶電的物體，它們互相摩擦后M帶正電且所帶電荷量為1.6×10－10C，下列判斷正確的有(

)A．摩擦前在M和N的內(nèi)部沒有任何電荷B．摩擦的過程中電子從M轉(zhuǎn)移到NC．N在摩擦后一定帶負電且所帶電荷量為1.6×10－10CD．M在摩擦過程中失去1.6×10－10個電子BC解析：BC摩擦前M和N都不帶電，是指這兩個物體都呈電中性，沒有“凈電荷”，也就是沒有得失電子，但內(nèi)部仍有相等數(shù)量的正電荷和負電荷，選項A錯誤；M和N摩擦后M帶正電荷，說明M失去電子，電子從M轉(zhuǎn)移到N，選項B正確；根據(jù)電荷守恒定律，M和N這個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)原來電荷量的代數(shù)和為0，摩擦后電荷量的代數(shù)和應(yīng)仍為0，選項C正確；元電荷的值為1.60×10－19C，摩擦后M帶正電且所帶電荷量為1.6×10－10C，由于M帶電荷量應(yīng)是元電荷的整數(shù)倍，所以M在摩擦過程中失去109個電子，選項D錯誤．2．真空中有兩點電荷Q1、Q2相距r，若將Q2的電荷量增加為原來的3倍，并將兩點電荷間的距離減為原來的一半，則在前后兩種情況下，兩電荷之間的作用力之比為(

)A．1∶16

B．1∶12C．12∶1 D．6∶1B3．(多選)某電場區(qū)域的電場線如圖所示，a、b是其中一條電場線上的兩點，下列說法正確的是(

)A．負電荷在a點受到的電場力一定小于它在b點受到的電場力B．a(chǎn)點的場強方向一定沿著a點的電場線向右C．正電荷在a點受到的電場力一定大于它在b點受到的電場力D．a(chǎn)點的場強一定大于b點的場強BCD解析：BCD電場線越密，場強越大，電荷受到的電場力越大，與電荷的正、負無關(guān)，電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向，故A錯誤，B、C、D正確．關(guān)鍵能力新探究思維拓展命題點一庫侖定律的理解及應(yīng)用(自主學(xué)習(xí))[核心整合]1．庫侖定律適用于真空中靜止點電荷間的相互作用．2．對于兩個均勻帶電絕緣球體，可將其視為電荷集中在球心的點電荷，r為球心間的距離．[題組突破]1．(庫侖定律與電荷守恒定律的結(jié)合)使兩個完全相同的金屬小球(均可視為點電荷)分別帶上－3Q和＋5Q的電荷后，將它們固定在相距為a的兩點，它們之間庫侖力的大小為F1.現(xiàn)用絕緣工具使兩小球相互接觸后，再將它們固定在相距為2a的兩點，它們之間庫侖力的大小為F2，則F1與F2之比為(

)A．2∶1

B．4∶1C．16∶1 D．60∶1DD3．(三個自由電荷的平衡問題)如圖所示，在一條直線上有兩個相距0.4m的點電荷A、B，A帶電＋Q，B帶電－9Q.現(xiàn)引入第三個點電荷C，恰好使三個點電荷均在電場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，A的左邊0.2m處D．負，A的右邊0.2m處CBC題后反思(2)“三個自由點電荷平衡”的問題①平衡的條件：每個點電荷受到另外兩個點電荷的合力為零或每個點電荷處于另外兩個點電荷產(chǎn)生的合場強為零的位置．②

命題點二電場強度的理解和計算(多維探究)1．電場強度的性質(zhì)矢量性規(guī)定正電荷在電場中某點所受電場力的方向為該點場強的方向唯一性電場中某一點的電場強度E是唯一的，它的大小和方向與放入該點的電荷q無關(guān)，它決定于形成電場的電荷(場源電荷)及空間位置疊加性如果有幾個靜止點電荷在空間同時產(chǎn)生電場，那么空間某點的場強是各場源電荷單獨存在時在該點所產(chǎn)生的場強的矢量和2.電場強度的三個計算公式例

1B例

2AD2.(填補法求電場強度)(多選)已知均勻帶電球殼內(nèi)部電場強度處處為零，電勢處處相等．如圖所示，正電荷均勻分布在半球面上，Ox為通過半球頂點與球心O的軸線，A、B為軸上的點，且AO＝OB，則下列判斷正確的是(

)A．A、B兩點的電勢相等B．A、B兩點的電場強度相同C．點電荷從A點移動到B點，電場力一定做正功D．同一個負電荷放在B點比放在A點的電勢能大BD解析：BD根據(jù)電場的疊加原理可知，x軸上電場線方向向右，則A點的電勢高于B點的電勢，故A錯誤；將半球殼補成一個完整的球殼，且?guī)щ娋鶆颍O(shè)左、右半球在A點產(chǎn)生的場強大小分別為E1和E2.由題知，均勻帶電球殼內(nèi)部電場強度處處為零，則知

E1＝E2.根據(jù)對稱性可知，左、右半球在B點產(chǎn)生的場強大小分別為E2和E1，且

E1＝E2.則在圖示電場中，A的場強大小為E1，方向向右，B的場強大小為E2，方向向右，所以A點的電場強度與B點的電場強度相同，故B正確．點電荷從A點移到B點，電勢降低，由于點電荷的電性未知，則電場力不一定做正功，故C錯誤．A點的電勢高于B點的電勢，根據(jù)負電荷在電勢高處電勢能小，在電勢低處電勢能大，知同一個負電荷放在B點比放在A點的電勢能大，故D正確．D命題點三電場線的理解與應(yīng)用(師生互動)[核心整合]1．六種典型電場的電場線2．兩種等量點電荷的電場分析等量異種點電荷等量同種點電荷電場線分布圖電荷連線上的電場強度沿連線先變小后變大O點最小，但不為零O點為零中垂線上的電場強度O點最大，向外逐漸減小O點最小，向外先變大后變小關(guān)于O點對稱位置的電場強度A與A′、B與B′、C與C′等大同向等大反向3.電場線的應(yīng)用判斷電場強度的大小電場線密處電場強度大，電場線疏處電場強度小，進而可判斷電荷受力大小和加速度的大小判斷電場力的方向正電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相同，負電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相反判斷電勢的高低與電勢降低的快慢沿電場線的方向電勢降低最快，且電場線密的地方比疏的地方降低更快判斷等勢面的疏密電場線越密的地方，等差等勢面越密集；電場線越疏的地方，等差等勢面越稀疏如圖所示，P是固定的點電荷，虛線是以P為圓心的兩個圓．帶電粒子Q在P的電場中運動，運動軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上的三個點．若Q僅受P的電場力作用，其在a、b、c點的加速度大小分別為aa、ab、ac，速度大小分別為va、vb、vc，則(

)A．a(chǎn)a>ab>ac，va>vc>vbB．a(chǎn)a>ab>ac，vb>vc>vaC．a(chǎn)b>ac>aa，vb>vc>vaD．a(chǎn)b>ac>aa，va>vc>vb例

3D電場線與軌跡問題判斷方法(1)“運動與力兩線法”——畫出“速度線”(運動軌跡在初始位置的切線)與“力線”(在初始位置電場線的切線方向)，從兩者的夾角情況來分析曲線運動的情況．(2)“三不知時要用假設(shè)法”——電荷的正負、場強的方向或等勢面電勢的高低、電荷運動的方向，若已知其中的任意一個，可順次向下分析判定各待求量；若三個都不知，則要用假設(shè)法分別討論各種情況．題后反思[題組突破]1.(等量異(同)種電荷電場線的分布)如圖所示為兩個等量點電荷的電場線，圖中A點和B點、C點和D點皆關(guān)于兩電荷連線的中點O對稱，若將一電荷放在此電場中，則以下說法正確的是(

)A．電荷在O點受力最大B．電荷沿直線由A到B的過程中，電場力先增大后減小C．電荷沿直線由A到B的過程中，電勢能先增大后減小D．電荷沿直線由C到D的過程中，電場力先增大后減小D解析：D根據(jù)電場線的疏密特點，在CD直線上，O點的電場強度最大，而在AB直線上，O點電場強度最小，因此電荷在O點受力不是最大，故A錯誤；根據(jù)電場線的疏密可知，從A到B的過程中，電場強度先減小后增大，則電場力也先減小后增大；同理從C到D的過程中，電場強度先增大后減小，則電場力也先增大后減小，故B錯誤，D正確；電荷沿直線由A到B的過程中，無法確定電場力做功的正負，因此無法確定電勢能的變化，故C錯誤．

2.(根據(jù)粒子運動情況判斷電場線分布)一負電荷從電場中A點由靜止釋放，只受電場力作用，沿電場線運動到B點，它運動的v-t圖像如圖所示，則A、B兩點所在區(qū)域的電場線分布情況可能是下圖中的(

)C解析：C由v-t圖像可知負電荷在電場中做加速度越來越大的加速運動，故電場線應(yīng)由B指向A且A到B的方向場強變大，電場線變密，選項C正確．核心素養(yǎng)新導(dǎo)向?qū)W科培優(yōu)素養(yǎng)培優(yōu)20電場中的力電綜合問題帶電體在電場中力電綜合問題的分析思路典例

限時規(guī)范訓(xùn)練1234567891011121314B12345678910111213142.(2019·全國卷Ⅰ)如圖，空間存在一方向水平向右的勻強電場，兩個帶電小球P和Q用相同的絕緣細繩懸掛在水平天花板下，兩細繩都恰好與天花板垂直，則(

)A．P和Q都帶正電荷B．P和Q都帶負電荷C．P帶正電荷，Q帶負電荷D．P帶負電荷，Q帶正電荷1234567891011121314D解析：D對P、Q整體進行受力分析可知，在水平方向上整體所受電場力為零，所以P、Q必帶等量異種電荷，A、B錯誤；對P進行受力分析可知，勻強電場對它的電場力應(yīng)水平向左，與Q對它的庫侖力平衡，所以P帶負電荷，Q帶正電荷，D正確，C錯誤．12345678910111213143．三個相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上，各球之間的距離遠大于小球的直徑．球1的帶電荷量為q，球2的帶電荷量為nq，球3不帶電且離球1和球2很遠，此時球1、2之間作用力的大小為F.現(xiàn)使球3先與球2接觸，再與球1接觸，然后將球3移至遠處，此時1、2之間作用力的大小仍為F，方向不變．由此可知(

)A．n＝3 B．n＝4C．n＝5 D．n＝61234567891011121314D12345678910111213144．(2022·洛陽聯(lián)考)在雷雨天氣中，大樹就相當(dāng)于一個電荷量較大的點電荷，1和2是以樹為圓心的同心圓，有甲、乙、丙、丁四頭相同的牛按如圖所示位置和方向分別站在地面上，由此判斷(

)A．丙牛所處位置的電場強度為零B．乙牛和丙牛兩處電場強度相同C．丁牛處的電勢一定高于乙牛處的電勢D．甲牛前后蹄電勢差最大，處于最危險的狀態(tài)1234567891011121314D解析：D根據(jù)點電荷周圍電場的分布情況可知，丙牛所處位置的電場強度不為零，A選項錯誤；電場強度是矢量，乙牛和丙牛兩處電場強度方向不同，B選項錯誤；沿著電場線的方向，電勢逐漸降低，由于點電荷電性未知，故丁牛處的電勢不一定高于乙牛處的電勢，C選項錯誤；乙牛與丁牛前后蹄連線與等勢圓半徑垂直，而甲牛與丙牛前后蹄連線在等勢圓半徑上，由點電荷的電場分布及電勢特點知甲牛前后蹄間電勢差最大，處于最危險的狀態(tài)，D選項正確．12345678910111213141234567891011121314C12345678910111213146.如圖所示，在一絕緣斜面C上有一帶正電的小物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將一帶正電的小球B沿以A為圓心的圓弧緩慢地從P點移至A正上方的Q點處，已知P、A在同一水平線上，且在此過程中物體A和C始終保持靜止不動，A、B可視為質(zhì)點．關(guān)于此過程，下列說法正確的是(

)A．地面對斜面C的摩擦力先增大后減小B．地面對斜面C的摩擦力逐漸減小C．物體A受到斜面的支持力一直減小D．物體A受到斜面的支持力一直增大1234567891011121314B12345678910111213147．(2019·全國卷Ⅱ)(多選)靜電場中，一帶電粒子僅在電場力的作用下自M點由靜止開始運動，N為粒子運動軌跡上的另外一點，則(

)A．運動過程中，粒子的速度大小可能先增大后減小B．在M、N兩點間，粒子的軌跡一定與某條電場線重合C．粒子在M點的電勢能不低于其在N點的電勢能D．粒子在N點所受電場力的方向一定與粒子軌跡在該點的切線平行1234567891011121314AC解析：AC在兩個同種點電荷的電場中，一帶同種電荷的粒子在兩電荷的連線上自M點由靜止開始運動，粒子的速度先增大后減小，A正確；帶電粒子僅在電場力作用下運動，若運動到N點的動能為零，則帶電粒子在N、M兩點的電勢能相等；僅在電場力作用下運動，帶電粒子的動能和電勢能之和保持不變，可知若粒子運動到N點時動能不為零，則粒子在N點的電勢能小于在M點的電勢能，即粒子在M點的電勢能不低于其在N點的電勢能，C正確；若靜電場的電場線不是直線，帶電粒子僅在電場力作用下的運動軌跡不會與電場線重合，B錯誤；若粒子運動軌跡為曲線，根據(jù)粒子做曲線運動的條件，可知粒子在N點所受電場力的方向一定不與粒子軌跡在該點的切線平行，D錯誤．12345678910111213141234567891011121314D12345678910111213141234567891011121314D12345678910111213141234567891011121314B123456789101112131411．(2022·日照模擬)如圖所示，實線為兩個點電荷Q1、Q2

產(chǎn)生的電場的電場線，虛線為一電子在只受電場力作用下從A點運動到B點的運動軌跡，則下列判斷正確的是(

)A．A

點的場強小于B點的場強B．Q1的電荷量大于Q2

的電荷量C．電子在A點的電勢能大于在B點的電勢能D．電子在A點的速度大于在B點的速度1234567891011121314D解析：D根據(jù)在同一電場中，電場線較密的地方表示場強較大可知，A點的場強比B點的場強大，選項A錯誤；根據(jù)電場線分布情況可知，Q1、Q2是同種電荷，由點電荷Q2周圍電場線較密可知點電荷Q2帶電荷量較多，即Q1＜Q2，故B錯誤；電子做曲線運動，受到的合力方向指向曲線的凹側(cè)，可知電子從A點運動到B點的過程中，受到的電場力F方向斜向下，電場力方向與速度方向的夾角總是大于90°，電場力做負功，電勢能增大，動能減小，即電子在A點的電勢能小于在B點的電勢能，電子在A點的速度大于在B點的速度，故C錯誤，D正確．12345678910111213141234567891011121314BD12345678910111213141234567891011121314A123456789101112131414．(2021·河北卷)(多選)如圖，四個電荷量均為q(q＞0)的點電荷分別放置于菱形的四個頂點，其坐標(biāo)分別為(4l，0)、(－4l，0)、(0，y0)和(0，－y0)，其中x軸上的兩個點電荷位置固定，y軸上的兩個點電荷可沿y軸對稱移