考点07电场力、电场能的性质备战2022年高考物理一轮复习考点帮

考点07 电场力、电场能的性质 电场力的性质 一、静电现象　电荷守恒定律 1．电荷 (1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷——正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 (2)元电荷：电荷的多少叫电荷量，通常把e＝1.60×10－19 C的电荷量叫做元电荷。[注1] 2．电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。 (2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。 (3)带电实质：物体带电的实质是电子的得失。 二、点电荷及库仑定律 1．点电荷：当带电体本身的形状和大小对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。[注2] 2．库仑定律 (1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 (2)表达式：F＝k，式中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫做静电力常量。[注3] (3)适用条件：①真空中；②点电荷。 三、电场、电场强度及电场线 1．电场 基本性质：对放入其中的电荷有电场力的作用。 2．电场强度 (1)定义式：E＝[注4]，单位：N/C或V/m。 (2)方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。 (3)点电荷的电场强度：E＝k，适用于计算真空中的点电荷产生的电场。 (4)电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。 【注解释疑】 [注1] 元电荷是最小的电荷单位，不是带电体，也不是点电荷，任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，说明电荷量是不连续的。 [注2] 点电荷是理想化模型，类似于质点。 [注3] 平方反比律，类似于万有引力定律，不能错误地认为：当距离r接近于0时，F趋近于无限大，因为当r接近0时，两个物体不能视为点电荷。 [注4] 比值定义法，电场强度是描述电场性质的物理量，与放入的试探电荷无关。 3.电场线 (1)定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一些有方向的曲线，曲线上每点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱。 电场线不是电荷的运动轨迹，根据电场线方向能确定电荷的受力方向和加速度方向，但不能确定电荷的速度方向和运动轨迹。 (2) (3)六种典型电场的电场线 [深化理解] 1．电荷量和电荷之间的距离都是决定库仑力大小的因素。 2．均匀带电的绝缘球可以视为点电荷，而距离较近的带电金属球不能视为点电荷，因为金属球相互靠近时表面所带电荷要重新分布。 3．注意电场强度三个表达式的适用条件，E＝适用于一切电场，E＝k适用于真空中的点电荷，E＝适用于匀强电场。 4．电场强度是矢量，计算某点的合场强应选择合适的方法，利用平行四边形定则求出电场强度的矢量和，常用方法包括叠加法、对称法、补偿法、微元法等。 5．在研究带电粒子的运动轨迹时，不要误认为运动轨迹与电场线一定重合，只有在特定的条件下，两者才重合。 6．三个自由点电荷，只在彼此间库仑力作用下而平衡，则“三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大”。 【典例】 1.把检验电荷放入电场中的不同点a、b、c、d，测得的检验电荷所受电场力F与其电荷量q之间的函数关系图像如图所示，则a、b、c、d四点场强大小的关系为(　　) A．Ea＞Eb＞Ec＞Ed　　 B．Ea＞Eb＞Ed＞Ec C．Ed＞Ea＞Eb＞Ec D．Ec＞Ea＞Eb＞Ed 【答案】D 【解析】 由E＝知，F­q图像的斜率越大，场强越大，故D正确。 2.有两个半径为r的金属球如图放置，两球表面间距离为3r。今使两球带上等量的异种电荷Q，两球间库仑力的大小为F，那么(　　) A．F＝k B．F＞k C．F＜k D．无法判定 【答案】B 【解析】　 异种电荷相互吸引，电荷间的距离小于5r，故B正确。 点电荷的分布 1．两种等量点电荷的电场分析 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 电荷连线上的电场强度 沿连线先变小后变大 O点最小，但不为零 O点为零 中垂线上的电场强度 O点最大，向外逐渐减小 O点最小，向外先变大后变小 关于O点对称位置的电场强度 A与A′、B与B′、C与C′ 等大同向 等大反向 2．电场线的妙用 判断电场强度的大小 电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可判断电荷受电场力大小和加速度的大小 判断电场力的方向 正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同，负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反 判断电势的高低与电势降低的快慢 沿电场线的方向电势降低最快，且电场线密的地方比疏的