2023届高考物理一轮复习学案：第七章第1讲　静电场中力的性质

2022-2023学年第一学期高三物理导学案 主备人： 午胜伟 审核：高三物理组 使用时间： 班级： 姓名： 编号：BX3055 第1讲　静电场中力的性质 【知识落实】 一 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，叫作静电力常量． 3．适用条件 真空中的静止点电荷． 4．库仑力的方向 由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． 5．对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离． 6．对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示． (1)同种电荷：F＜k； (2)异种电荷：F＞k. 7．不能根据公式错误地认为r→0时，库仑力F→∞，因为当r→0时，两个带电体已不能看作点电荷了． 二　电场强度的理解和计算 1．电场 (1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质； (2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用． 2．电场强度 (1)定义：放入电场中某点的电荷受到的静电力与它的电荷量之比． (2)定义式：E＝；单位：N/C或V/m. (3)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受静电力的方向为该点电场强度的方向． 3．点电荷的电场：真空中距场源电荷Q为r处的场强大小为E＝k. 4．电场线的特点 (1)电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷． (2)电场线在电场中不相交． (3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏． (4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向． (5)沿电场线方向电势逐渐降低． (6)电场线和等势面在相交处相互垂直． 5．三个计算公式的比较 公式 适用条件 说明 定义式 E＝ 任何电场 某点的场强为确定值，大小及方向与q无关 决定式 E＝k 真空中点电荷的电场 E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定 关系式 E＝ 匀强电场 d是沿电场方向的距离 6．等量同种和异种点电荷周围电场强度的比较 比较项目 等量异种点 电荷 等量同种点 电荷 电场线的分布图 连线中点O 处的场强 连线上O点场强最小，指向负电荷一方 为零 连线上的场强大小(从左到右) 沿连线先变小，再变大 沿连线先变小，再变大 沿连线的中垂线由O点向外的场强大小 O点最大，向外逐渐变小 O点最小，向外先变大后变小 关于O点对称点的场强(如A与A′、B与B′、C与C′等) 等大同向 等大反向 7．电场强度的叠加(如图所示) 【典型例题】 1.如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5 cm，bc＝3 cm，ca＝4 cm.小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线．设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则(　　) A．a、b的电荷同号，k＝ B．a、b的电荷异号，k＝ C．a、b的电荷同号，k＝ D．a、b的电荷异号，k＝ 答案　D 解析　由小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线，知a、b带异号电荷．a对c的库仑力Fa＝① b对c的库仑力Fb＝② 设合力向左，如图所示，根据相似三角形得＝③ 由①②③得k＝＝＝，若合力向右，结果仍成立，D正确． 2.真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2 m和0.7 m．在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，静电力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图中直线a、b所示．忽略A、B间的作用力．下列说法正确的是(　　) A．B点的电场强度大小为0.25 N/C B．A点的电场强度的方向沿x轴负方向 C．点电荷Q的位置坐标为0.3 m D．点电荷Q是正电荷 答案　C 解析　由A处试探电荷的F－q图线可得，该处的场强为E1＝＝4×105 N/C，方向水平向右，同理可得，B处的场强为E2＝＝0.25×105 N/C，方向水平向左，A、B错误；由A、B的分析可知，点电荷Q应为负电荷，且在A、B之间，设Q到A点的距离为l，由点电荷场强公式可得E1＝k＝4×105 N/C，E2＝k＝×105 N/C，联立解得l＝0.1 m，故点电荷Q的位置坐标为0.3 m，C正确，D错误． 【同步练习】 3.某静电场的电场线如图中实线所示，虚线是某个带电粒子仅在静电力作用下的运动轨迹，下列说法正确的是(　　) A．粒子一定带负电 B．粒子在M点的加速度小于在N点的加速度