专题20 电场力的性质-2024届高考物理一轮复习热点题型归类训练

专题20 电场力的性质 目录 题型一 库仑定律与带电体平衡 1 类型1 库仑力的叠加 1 类型2 库仑力作用下的平衡 5 题型二 电场强度的理解和计算 10 题型三 等量同种和异种点电荷周围电场强度的比较 13 题型四 电场强度的叠加 18 类型1 点电荷电场强度的叠加 19 类型2 非点电荷电场强度的叠加及计算 23 题型五 静电场中的动力学分析 34 题型一 库仑定律与带电体平衡 1．库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用。 2．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。 3．对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图2所示。 (1)同种电荷：F＜k； (2)异种电荷：F＞k。 4．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。 类型1 库仑力的叠加 【例1】（2023·全国·模拟预测）如图所示，在半径为R的圆周上均匀地分布着六个电荷量均为q的正电荷。在圆心O处固定有一个电荷量为q的负电荷，现随机将六个正电荷中的两个更换为电荷量为q的负电荷，静电力常量为k，此时O点的负电荷受到的静电力大小可能为（　　） A． B． C． D． 【例2】（2023·全国·模拟预测）如图所示，质量相等可视为点电荷的A、B、C三个带电绝缘小球，其中A带负电并固定在绝缘竖直弹簧下端，当A、B、C三个小球的球心距离为L时，B、C小球带电荷量相等并悬在空中处于静止状态，下列说法正确的是（　　） A．小球A带的电荷量是小球B带电荷量的2倍 B．小球A受到五个作用力 C．弹簧弹力等于B、C两个小球对A球引力的矢量和 D．剪断弹簧后B、C两个小球一起做自由落体运动 【例3】．（2023·全国·高三专题练习）如图，M、N和P是以为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时处于O点的点电荷所受静电力大小为；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的点电荷所受静电力大小变为，与之比为（　　） A． B． C． D． 【例4】．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为的等边三角形的顶点A、B、C处，已知每个点电荷的电荷量都是q，静电力常量为k，则A、B处的电荷对C处电荷的静电力的合力大小为（　　） A． B． C． D． 类型2 库仑力作用下的平衡 (1)解题思路 涉及库仑力的平衡问题，其解题思路与力学中的平衡问题一样，只是在原来受力的基础上多了库仑力，具体步骤如下： (2)“三个自由点电荷”的平衡问题 ①平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置。 ②　　 【例1】（2023·海南·统考模拟预测）如图，一劲度系数为的绝缘轻质弹簧，一端固定在倾角为的光滑绝缘斜面的上端，另一端与带电量为、质量为m的球a连接。a的右侧固定有带电量为Q的球b、系统静止时，a对斜面的压力恰好为零，两球心高度相同，球心间距和弹簧的长均为l。已知静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球视为点电荷，则（　　） A．球b带正电， B．球b带负电， C．弹簧的原长为 D．弹簧的原长为 【例2】．（2023·海南·统考二模）用绝缘细线a、b将两个带电小球1和2连接并悬挂，已知小球2的重力为G，如图所示，两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，两小球连线与水平方向夹角为30°，细线b水平，则（　　） A．小球1带电量一定小于小球2的带电量 B．细线a拉力大小为 C．细线b拉力大小为 D．小球1与2的质量比为 【例3】．（2023·北京朝阳·统考二模）某同学设计如图所示的实验装置来验证库仑定律：将一个带电小球A用绝缘细线悬挂，并将另一个与小球A带同种电荷的小球B与它靠近，A球受到B球的静电斥力F而发生偏移，测得A球的质量为m，悬点到A球球心的距离为l。首先，在保持两球电荷量不变的情况下，移动小球B改变两球之间的距离，用刻度尺测量稳定后两球间的距离r和A球偏移的距离d（实验中满足）；然后，设法改变两球的电荷量，再进行相关实验。下列说法正确的是（　　） A．实验中，小球A所受静电力的测量值 B．为方便验证“静电力与距离平方成反比的关系”，应由实验数据作出F与的关系图像 C．用不带电导体球C分别与A、B两球接触后，A、B两球一定带等量同种电荷 D．实验中仅测量d与r，也可以验证“静电力与距离平方成反比的关系” 【例4】．（2023·全国·高三专题练习）在光滑、绝缘的水平面上，沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C，均可视为质点，如图所示。若它们恰能处于平衡状态，那么这三个小球所带电荷量及电性的关系可能的是（　　） A．，， B．，，