重难点09 静电场-2023年高考物理【热点·重点·难点】专练（上海专用）

重难点09 静电场 一、电荷守恒定律 （1）起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电． （2）带电实质：物体带电的实质是得失电子． （3）内容：电荷既不能创生，也不能消灭，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，在转移的过程中，电荷的总量保持不变．这个结论叫做电荷守恒定律． 注意：当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平分． 二、库仑定律 1．内容：在真空中两个静止的点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上． 2．表达式：F＝，式中k表示静电力常量，k＝9.0×109N•m2/C2． 3．适用条件：真空中的静止点电荷． ①库仑定律适用条件 （1）库仑定律只适用于真空中的静止点电荷，但在要求不很精确的情况下，空气中的点电荷的相互作用也可以应用库仑定律． （2）当带电体间的距离远大于它们本身的尺寸时，可把带电体看做点电荷．但不能根据公式错误地推论：当r→0时，F→∞．其实在这样的条件下，两个带电体已经不能再看做点电荷了． （3）对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离． （4）对两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布． ②应用库仑定律需要注意的几个问题 （1）库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷．点电荷是一种理想化模型，当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用． （2）库仑定律的应用方法：库仑定律严格地说只适用于真空中，在要求不很精确的情况下，空气可近似当作真空来处理．注意库仑力是矢量，计算库仑力可以直接运用公式，将电荷量的绝对值代入公式，根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来判断作用力F是引力还是斥力；也可将电荷量带正、负号一起运算，根据结果的正负，来判断作用力是引力还是斥力． （3）三个点电荷的平衡问题：要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反，也可以说另外两个点电荷在该电荷处的合场强应为零． 3．分析带电体力学问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，要学会把电学问题力学化．分析方法是：（1）确定研究对象．如果有几个带电体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”； （2）对研究对象进行受力分析，多了个电场力（F＝）． （3）列平衡方程（F合＝0或Fx＝0，Fy＝0）或牛顿第二定律方程． 三、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电场力的作用． 四、电场强度与电场力 1．意义：是描述电场的强弱和方向（即力的性质）的物理量。 2．定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值。 3．定义式：E＝，单位：牛/库（N/C）或伏/米（V/m）。 4．矢量性：规定正电荷所受电场力的方向为该点的场强方向。 5．真空中点电荷产生的电场中，场强的决定式：E＝。 6．匀强电场中，场强E与电势差U的关系式：E＝。 五、电场的叠加 1．电场强度的三个公式及其叠加原理 （1）三个公式的比较 表达式 比较 E＝ E＝ E＝ 公式 意义 电场强度 定义式 真空中点电荷的 电场强度决定式 匀强电场中 E与U关系式 适用条件 一切电场 ①真空 ②点电荷 匀强电场 比较 决定因素 由电场本身决定， 与q无关 由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定 由电场本身决定，d是场中两点间沿场强方向的距离 相同点 矢量，单位：1N/C＝1V/m （2）电场强度的叠加原理：多个电荷在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，这种关系叫电场强度的叠加．电场强度的叠加遵循平行四边形定则．在求解电场强度问题时，应分清所叙述的场强是合场强还是分场强，若求分场强，要注意选择适当的公式进行计算；若求合场强时，应先求出分场强，然后再根据平行四边形定则求解． 六、电场线 1．定义：为了形象描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，曲线的疏密程度表示电场的强弱． 2．特点：（1）电场线始于正电荷（或无穷远），终于负电荷（或无穷远）； （2）电场线互不相交； （3）电场线和等势面在相交处互相垂直； （4）沿着电场线的方向电势降低； （5）电场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密． 3．几种典型的电场线． 注意：电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷以及所放电荷的大小和电性无关，由电场本身决定． 4．等量同种电荷和等量异种电荷的电场 （1）等量同种电荷的电场如图2甲所示 ①两点电荷连线中点O处的场强为零