新高考物理一輪復(fù)習(xí)提升練習(xí)導(dǎo)學(xué)案第31講 電場力的性質(zhì)（原卷版）

第31講電場力的性質(zhì)第31講電場力的性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)明確目標(biāo)確定方向庫侖定律的計(jì)算電場的概念電場強(qiáng)度和場強(qiáng)疊加電場線的理解和常見電荷的電場線分布特點(diǎn)【知識回歸】回歸課本夯實(shí)基礎(chǔ)第一部分：基礎(chǔ)知識梳理一基本概念1電荷種類：正電荷和負(fù)電荷2相互作用性質(zhì)：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。3元電荷：e＝1.60×10－19C的電荷量叫做元電荷4點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體本身的形狀和大小對研究的問題影響很小時(shí)，可以將帶電體視為點(diǎn)電荷。[注2]5比荷：電子的電荷量e和電子的質(zhì)量me之比叫電子的比荷．電子的比荷也是一個(gè)常用的物理量，電子的6比荷為eq\f(e,me)＝eq\f(1.60×10－19,0.91×10－30)C/kg＝1.76×1011C/kg.7摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。8帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是電子的得失。二、庫侖定律1內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。2表達(dá)式：F＝keq\f(q1q2,r2)，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫做靜電力常量。[注3]3適用條件：①真空中；②點(diǎn)電荷。[注4]三、電場和電場的描述1．電場：（1）電荷周圍存的一中特殊物質(zhì)（2）基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有電場力的作用。2．電場強(qiáng)度(1)定義式：E＝eq\f(F,q)(2)單位：N/C或V/m。(3)方向：規(guī)定正電荷在電場中某點(diǎn)所受電場力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場強(qiáng)度方向。(4)點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度：E＝keq\f(Q,r2)，適用于計(jì)算真空中的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場。（5）電場強(qiáng)度的疊加：電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。3電場線(1)定義：為了形象地描述電場中各點(diǎn)電場強(qiáng)度的強(qiáng)弱及方向，在電場中畫出一些有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向一致，曲線的疏密表示電場的強(qiáng)弱。(2)電場線的特點(diǎn)(3)六種典型電場的電場線第二部分重難點(diǎn)辨析一三種帶電方式：（1）由于兩個(gè)物體互相摩擦?xí)r，一些束縛得不緊的電子往往從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，于是原來呈電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電．如玻璃棒與絲綢摩擦?xí)r，玻璃棒容易失去電子而帶正電；硬橡膠棒與毛皮摩擦?xí)r，硬橡膠棒容易得到電子而帶負(fù)電．(2)摩擦起電的本質(zhì)摩擦起電時(shí)，電荷并沒有憑空產(chǎn)生，其本質(zhì)是發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移，所以兩個(gè)相互摩擦的物體一定是同時(shí)帶上性質(zhì)不同的電荷，且電荷量相等．2．感應(yīng)起電(1)靜電感應(yīng)：當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號電荷的現(xiàn)象．(2)感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使導(dǎo)體帶電的過程．(3)感應(yīng)起電的操作步驟：①如圖甲所示，使帶電體C(如帶正電)靠近相互接觸的兩導(dǎo)體A、B．②保持C不動(dòng)，用絕緣工具分開A、B．③如圖乙所示，移走C，則A帶負(fù)電，B帶正電．3．接觸起電(1)定義：一個(gè)物體帶電時(shí)，電荷之間會(huì)相互排斥，如果接觸另一個(gè)導(dǎo)體，電荷會(huì)轉(zhuǎn)移到這個(gè)導(dǎo)體上，使這個(gè)導(dǎo)體也帶電，這種帶電方式稱為接觸起電．(2)本質(zhì)：接觸起電的本質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移．4．三種起電方式的區(qū)別三種起電方式的本質(zhì)都是電荷的轉(zhuǎn)移．它們的主要區(qū)別是：(1)接觸起電是用一個(gè)不帶電的物體去接觸另一個(gè)帶電的物體，使電荷從帶電物體轉(zhuǎn)移一部分到不帶電的物體上，帶電總量不變．(2)摩擦起電是兩個(gè)不同的物體相互摩擦，其中一個(gè)物體失去電子而帶正電，另一個(gè)物體獲得電子而帶負(fù)電，帶電總量為零(代數(shù)和為零)．二對庫侖定律的理解1．庫侖定律適用條件的三點(diǎn)理解(1)對于兩個(gè)均勻帶電絕緣球體，可以將其視為電荷集中于球心的點(diǎn)電荷，r為兩球心之間的距離。(2)對于兩個(gè)帶電金屬球，要考慮金屬球表面電荷的重新分布。(3)不能根據(jù)公式錯(cuò)誤地推論：當(dāng)r→0時(shí)，F(xiàn)→∞。其實(shí)，在這樣的條件下，兩個(gè)帶電體已經(jīng)不能再看成點(diǎn)電荷了。2．應(yīng)用庫侖定律的四條提醒(1)在用庫侖定律公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，無論是正電荷還是負(fù)電荷，均代入電量的絕對值計(jì)算庫侖力的大小。(2)作用力的方向判斷根據(jù)：同性相斥，異性相吸，作用力的方向沿兩電荷連線方向。(3)兩個(gè)點(diǎn)電荷間相互作用的庫侖力滿足牛頓第三定律，大小相等、方向相反。(4)庫侖力存在極大值，由公式F＝keq\f(q1q2,r2)可以看出，在兩帶電體的間距及電量之和一定的條件下，當(dāng)q1＝q2時(shí)，F(xiàn)最大?！镜淅治觥烤x例題提高素養(yǎng)多選【例1】．水平放置的光滑絕緣環(huán)上套有三個(gè)帶電小球，小球可在環(huán)上自由移動(dòng)。如圖所示是小球平衡后的可能位置。圖甲中三個(gè)小球構(gòu)成一個(gè)鈍角三角形，A點(diǎn)是鈍角的頂點(diǎn)。圖乙中三個(gè)小球構(gòu)成一個(gè)銳角三角形，其中三角形邊長SKIPIF1<0。下列說法正確的是（

）

A．圖甲中A、B兩個(gè)小球一定帶異種電荷 B．圖甲中三個(gè)小球一定帶等量電荷C．圖乙中三個(gè)小球一定帶同種電荷 D．圖乙中三個(gè)小球帶電荷量的大小為SKIPIF1<0【例2】．如圖，真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷固定在同一直線上，電荷量分別為Q1、Q2和Q3，P點(diǎn)和三個(gè)點(diǎn)電荷的連線與點(diǎn)電荷所在直線的夾角分別為90°、60°、和30°。若P點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為零，q>0，則三個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量可能為（

）

A．Q1=q，SKIPIF1<0，Q3=q B．Q1=－q，SKIPIF1<0，Q3=－4qC．Q1=－q，SKIPIF1<0，Q3=－q D．Q1=q，SKIPIF1<0，Q3=4q【例3】．接地導(dǎo)體球殼外固定放置著一個(gè)點(diǎn)電荷，空間電場線的分布如圖所示，a、b為點(diǎn)電荷與球殼球心連線上的兩點(diǎn)，a點(diǎn)在點(diǎn)電荷左側(cè)，b點(diǎn)在點(diǎn)電荷右側(cè)，a、b兩點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離相等。下列說法正確的是（）A．該點(diǎn)電荷帶負(fù)電 B．a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的小C．b點(diǎn)的電勢小于零 D．導(dǎo)體球殼內(nèi)的電場強(qiáng)度大于零【鞏固練習(xí)】舉一反三提高能力1．如圖，一勁度系數(shù)為SKIPIF1<0的絕緣輕質(zhì)彈簧，一端固定在傾角為SKIPIF1<0的光滑絕緣斜面的上端，另一端與帶電量為SKIPIF1<0、質(zhì)量為m的球a連接。a的右側(cè)固定有帶電量為Q的球b、系統(tǒng)靜止時(shí)，a對斜面的壓力恰好為零，兩球心高度相同，球心間距和彈簧的長均為l。已知靜電力常量為k，重力加速度為g，兩帶電小球視為點(diǎn)電荷，則（）A．球b帶正電，SKIPIF1<0 B．球b帶負(fù)電，SKIPIF1<0C．彈簧的原長為SKIPIF1<0 D．彈簧的原長為SKIPIF1<02．如圖所示，完全相同的兩個(gè)金屬球A、B帶有相等的電荷量，相隔一定距離，兩球之間斥力大小是F。今讓第三個(gè)完全相同的不帶電的金屬小球C先后與A、B兩球接觸后移開。這時(shí)，A、B兩球之間的相互作用力的大小是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<03．如圖所示，長為SKIPIF1<0的絕緣細(xì)線的一端連接一個(gè)質(zhì)量為SKIPIF1<0的金屬小球A，另一端固定在一豎直墻壁左邊檐角上的SKIPIF1<0點(diǎn)，使小球A剛好貼著墻壁但不擠壓，在墻壁上畫好一個(gè)以SKIPIF1<0為圓心的量角刻度尺；取一個(gè)與A完全相同的小球B，B連接絕緣直桿，絕緣桿另一端也固定于SKIPIF1<0點(diǎn)，保持絕緣桿豎直?，F(xiàn)讓A、B帶上電荷，當(dāng)A、B平衡時(shí)，發(fā)現(xiàn)A、B的高度相同，且細(xì)線偏離豎直方向的夾角為SKIPIF1<0，已知重力加速度為SKIPIF1<0，下列說法正確的是（

）A．A、B一定均帶負(fù)電B．絕緣桿對B的彈力，小于細(xì)線對A的拉力C．絕緣桿對B的彈力大小為SKIPIF1<0D．細(xì)線對A的拉力大小為SKIPIF1<04．下表面負(fù)電的云層靠近避雷針時(shí)，由于靜電感應(yīng)使避雷針尖端帶有正電荷，如圖實(shí)線為避雷針周圍電場的電場線，虛線為等勢面。A、B、C、D為電場中的四個(gè)點(diǎn)，其中AB=BC，曲線MN是一帶電微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，微粒重力忽略不計(jì)，下列說法正確的是（）

A．微粒經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的加速度小于經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的加速度B．A點(diǎn)電勢低于D點(diǎn)電勢C．粒子從M到N的運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能減少D．A、B兩點(diǎn)的電勢差等于B、C兩點(diǎn)的電勢差5．一半徑為R的半球面均勻帶有正電荷Q，電荷Q在球心O處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小SKIPIF1<0，方向如圖所示。把半球面分為表面積相等的上、下兩部分，如圖甲所示，上、下兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小分別為E1、E2；把半球面分為表面積相等的左、右兩部分，如圖乙所示，左、右兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小分別為E3、E4，則（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<06．如圖所示，電荷量為+q的點(diǎn)電荷與接地的足夠大金屬薄板相距2d，O為薄板左表面的幾何中心，A是薄板內(nèi)的一點(diǎn)，靜電力常量為k，則（）A．A點(diǎn)的電勢大于零 B．A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的高C．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零 D．B點(diǎn)的場強(qiáng)大小為SKIPIF1<07．如圖所示，A、B、C、D是菱形的四個(gè)頂點(diǎn)，菱形的邊長為a，∠A=∠C=60°。A、C兩點(diǎn)放有電荷量均為+q的點(diǎn)電荷，在D點(diǎn)放了點(diǎn)電荷Q后，B點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于0。已知靜電力常量為k，則（）A．Q所帶的電荷量為SKIPIF1<0B．Q所帶的電荷量為+2qC．O點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0D．O點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為SKIPIF1<08．如圖所示，將三個(gè)電荷量均為SKIPIF1<0的正點(diǎn)電荷分別固定在菱形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c上，SKIPIF1<0，它們在菱形的第四個(gè)頂點(diǎn)d處產(chǎn)生的合電場強(qiáng)度為E。現(xiàn)只將c點(diǎn)處的電荷換成等量負(fù)點(diǎn)電荷SKIPIF1<0（未畫出），則d點(diǎn)處新的合電場強(qiáng)度大小為（）A．E B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<09．場致發(fā)射顯微鏡能夠用來分析樣品的原子排列，其核心結(jié)構(gòu)如圖，金屬針與熒光膜之間加上高電壓，形成輻射狀電場，電子分別位于A點(diǎn)與B點(diǎn)時(shí)，下列關(guān)于電子所受到的電場力和具有的電勢能判斷正確的是（）

A．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0，SKIPIF1<010．在x軸上固定兩個(gè)不等量異種點(diǎn)電荷，其中正電荷標(biāo)記為M，負(fù)電荷標(biāo)記為N。x軸上某一段電場強(qiáng)度E隨x變化的關(guān)系圖像如圖所示，其中x1到x2、x2到x3段圖像與x軸所圍的面積相等，取無窮遠(yuǎn)處電勢為零。下列說法正確的是（）A．M在N的右側(cè)，且M帶電荷量的絕對值大于N的B．M在N的左側(cè)，且M帶電荷量的絕對值小于N的C．x1和SKIPIF1<0處的電勢相等，且都大于0D．一電子從x1處靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到x2處時(shí)速度為0，加速度也為011．如圖所示，在半球面AB上均勻分布負(fù)電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過半球頂點(diǎn)與球心O的軸線，軸線上M、N兩點(diǎn)與O點(diǎn)距離均為2R。已知N點(diǎn)場強(qiáng)大小為E，則M點(diǎn)的場強(qiáng)大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<012．如圖，用兩根同樣長的細(xì)繩把兩個(gè)帶同種電荷的小球懸掛在一點(diǎn)。兩小球質(zhì)量相等，所帶電荷量分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。兩小球靜止時(shí)，懸線與豎直方向的夾角分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，下面說法正確的是（）A．若SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0 B．若SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0C．只有當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，才有SKIPIF1<0 D．無論SKIPIF1<0大小關(guān)系如何，恒有SKIPIF1<013．如圖所示，在水平面內(nèi)固定兩點(diǎn)電荷和一個(gè)細(xì)桿，兩等量正點(diǎn)電荷分別固定在A、B兩點(diǎn)。絕緣光滑細(xì)桿沿A、B兩點(diǎn)連線的中垂線固定，一帶負(fù)電的輕質(zhì)小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）穿在桿上，從C點(diǎn)由靜止釋放，釋放瞬間加速度大小為a。已知SKIPIF1<0，現(xiàn)僅將B點(diǎn)處正點(diǎn)電荷的電荷量增大為原來的2倍，小球仍從C點(diǎn)由靜止釋放，則小球釋放瞬間的加速度大小SKIPIF1<0為（

）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0多選14．在空間M、N（未畫出）處分別固定點(diǎn)電荷SKIPIF1<0和點(diǎn)電荷SKIPIF1<0，已知以M點(diǎn)為圓心的圓周上的各點(diǎn)中，P點(diǎn)的電勢最低，Q點(diǎn)是圓周上另外一點(diǎn)，則（）A．N點(diǎn)一定位于MP的連線上，且在M點(diǎn)左側(cè)B．N點(diǎn)一定位于MP的連線上，且在M點(diǎn)右側(cè)C．將一正點(diǎn)電荷從P點(diǎn)移到Q點(diǎn)，電場力做負(fù)功D．將一正點(diǎn)電荷從P點(diǎn)移到Q點(diǎn)，電場力做正功多選15．如圖所示，平面內(nèi)直線AB和CD垂直相交于O點(diǎn)，A、B關(guān)于O點(diǎn)對稱，C、D關(guān)于O點(diǎn)對稱，M是AO的中點(diǎn)，N是OB的中點(diǎn)，則下列說法正確的是（）

A．若將電荷量為+Q的點(diǎn)電荷放置在O點(diǎn)