第1講　電場力的性質(zhì)【公眾號：屋里學(xué)家】

第1講電場力的性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解靜電現(xiàn)象，能用電荷守恒定律分析問題。2.知道點電荷模型，體會建立物理模型的意義。3.掌握并會應(yīng)用庫侖定律分析問題。4.掌握電場強度的概念和公式，會用電場線描述電場。5.掌握電場強度疊加的計算方法。1.2.eq\a\vs4\al(3.)4.eq\a\vs4\al(5.)1.思考判斷(1)兩個帶異種電荷的金屬球接觸時，正電荷從一個球轉(zhuǎn)移到另一個球。()(2)點電荷是理想化模型，均勻帶電的絕緣球也可以視為點電荷。()(3)相互作用的兩個點電荷，電荷量大的受到的庫侖力也大。()(4)電場中某點的電場強度與試探電荷在該點所受的靜電力成正比。()(5)由E＝eq\f(F,q)知，當(dāng)試探電荷q變?yōu)橐话霑r，電場強度E變?yōu)?倍。()2.如圖所示是描述甲、乙兩個點電荷電場的部分電場線，下列說法正確的是()A.甲帶負電，乙?guī)д夿.甲的電荷量大于乙的電荷量C.在P點由靜止釋放一個帶正電的粒子，僅在靜電力的作用下，粒子會沿電場線運動到Q點D.P點的電場強度小于Q點的電場強度考點一庫侖定律的理解和應(yīng)用1.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。2.對于兩個距離較近的帶電金屬球，要考慮金屬球表面電荷的重新分布，如圖所示。(1)同種電荷：F＜keq\f(q1q2,r2)。(2)異種電荷：F＞keq\f(q1q2,r2)。3.不能根據(jù)公式錯誤地認為r→0時，庫侖力F→∞，因為當(dāng)r→0時，兩個帶電體已不能看作點電荷了。角度庫侖力的疊加例1(多選)(2024·廣東東莞高三聯(lián)考)如圖1所示，在豎直面內(nèi)有三個帶電小球a、b、c，其中球a和球b固定，二者連線為一條豎直線，它們的電荷量大小分別為q1和q2，球c在圖示位置處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知ab、bc和ac的連線的長度分別為4cm、3cm和2cm，則()圖1A.球a和球b一定帶同種電荷B.球a和球b一定帶異種電荷C.eq\f(q1,q2)＝eq\f(1,8)D.eq\f(q1,q2)＝eq\f(8,27)聽課筆記角度庫侖力作用下的平衡問題例2(2023·海南卷，8)如圖2所示，一光滑絕緣軌道水平放置，直徑上有A、B兩點，AO＝2cm，OB＝4cm，在A、B固定兩個帶電量分別為Q1、Q2的正電荷，現(xiàn)有一個帶正電小球靜置于軌道內(nèi)側(cè)P點(小球可視為點電荷)，已知AP∶BP＝n∶1，則Q1∶Q2是()圖2A.2n2∶1 B.4n2∶1C.2n3∶1 D.4n3∶1聽課筆記庫侖力作用下平衡問題的解題思路例3(多選)如圖3所示，同一直線上的三個點電荷q1、q2、q3，恰好都處于平衡狀態(tài)，除相互作用的靜電力外不受其他外力作用。已知q1、q2間的距離是q2、q3間距離的2倍。下列說法正確的是()圖3A.若q1、q3為正電荷，則q2為負電荷B.若q1、q2為負電荷，則q3為正電荷C.q1∶q2∶q3＝9∶4∶36D.q1∶q2∶q3＝36∶4∶9聽課筆記三個自由點電荷的平衡問題的速解技巧考點二電場強度的理解和計算1.電場強度的性質(zhì)矢量性電場強度方向與正電荷受力方向相同唯一性電場強度決定于電場本身，與試探電荷無關(guān)2.電場強度的三個公式的比較角度電場強度的計算例4如圖4甲所示，在x軸上有一個點電荷Q(圖中未畫出)，O、A、B為軸上三點。放在A、B兩點的檢驗電荷受到的靜電力跟檢驗電荷所帶電荷量的關(guān)系如圖乙所示。以x軸的正方向為靜電力的正方向，則下列說法不正確的是()圖4A.點電荷Q一定為正電荷B.點電荷Q在A、B之間C.A點的電場強度大小為2×103N/CD.同一電荷在A點受到的靜電力比B點的大聽課筆記角度電場強度的疊加例5(點電荷電場強度的疊加)(2023·重慶卷，3)真空中固定有兩個點電荷，負電荷Q1位于坐標(biāo)原點處，正電荷Q2位于x軸上，Q2的電荷量大小為Q1的8倍。若這兩點電荷在x軸正半軸的x＝x0處產(chǎn)生的合電場強度為0，則Q1、Q2相距()A.eq\r(2)x0 B.(2eq\r(2)－1)x0C.2eq\r(2)x0 D.(2eq\r(2)＋1)x0聽課筆記例6(對稱法)(2022·山東卷，3)半徑為R的絕緣細圓環(huán)固定在如圖5所示位置，圓心位于O點，環(huán)上均勻分布著電量為Q的正電荷。點A、B、C將圓環(huán)三等分，取走A、B處兩段弧長均為ΔL的小圓弧上的電荷。將一點電荷q置于OC延長線上距O點為2R的D點，O點的電場強度剛好為零。圓環(huán)上剩余電荷分布不變，q為()圖5A.正電荷，q＝eq\f(QΔL,πR) B.正電荷，q＝eq\f(\r(3)QΔL,πR)C.負電荷，q＝eq\f(2QΔL,πR) D.負電荷，q＝eq\f(2\r(3)QΔL,πR)聽課筆記例7(等效法、補償法)(2024·昆明市一中高三期中)均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場。如圖6所示，一半徑為R的球體表面均勻帶有正電荷，電荷量為q，O為球心，直線ab是過球體中心的一條水平線，球體表面與直線ab交于C、D兩點，直線ab上有兩點P、Q，且PC＝DQ＝R?，F(xiàn)垂直于CD將球面均分為左右兩部分，并把右半部分移去，左半球面所帶電荷仍均勻分布，此時P點電場強度大小為E，則Q點的電場強度大小為()圖6A.eq\f(kq,4R2)－E B.eq\f(kq,8R2)－EC.eq\f(kq,4R2) D.eq\f(kq,4R2)＋E聽課筆記方法總結(jié)求解特殊帶電體電場強度的計算方法等效法在保證效果相同的前提下，將復(fù)雜的電場情景變換為簡單的或熟悉的電場情景對稱法空間上對稱分布的電荷形成的電場具有對稱性補償法將有缺損的帶電空腔球補全為全球，或?qū)⑷笨诘膸щ妶A環(huán)補全為圓環(huán)，或?qū)肭蛎嫜a全為球面等微元法可將帶電圓環(huán)、帶電平面等分成許多微元電荷，每個微元電荷可看成點電荷，再利用公式和電場強度疊加原理求出合電場強度考點三電場線的理解和應(yīng)用兩種等量點電荷的電場線等量異種點電荷等量同種點電荷電場線分布中垂線上的電場強度O點最大，向外逐漸減??；O點兩側(cè)方向相同O點為零，向外先變大后變?。籓點兩側(cè)方向相反連線上的電場強度沿連線先變小后變大，中點O處的電場強度最小，不為零；方向始終相同沿連線先變小后變大，中點O處的電場強度為零；O點兩側(cè)方向相反例8(2023·北京卷)如圖7所示，兩個帶等量正電的點電荷位于M、N兩點上，E、F是MN連線中垂線上的兩點，O為EF、MN的交點，EO＝OF。一帶負電的點電荷在E點由靜止釋放后()圖7A.做勻加速直線運動B.在O點所受靜電力最大C.由E到O的時間等于由O到F的時間D.由E到F的過程中電勢能先增大后減小聽課筆記例9(2023·全國甲卷，18)在一些電子顯示設(shè)備中，讓陰極發(fā)射的電子束通過適當(dāng)?shù)姆莿驈婋妶?，可以使發(fā)散的電子