知识点59：电场力的理解及应用 提高版-2024届高考物理一轮复习讲义及对应练习

知识点59：电场力的理解及应用 考点一：电场力（库仑力）的计算问题 题型一：点电荷之间电场力（库仑力）的计算 【知识思维方法技巧】 （1）二个点电荷之间的电场力（库仑力）大小满足库仑定律F＝k（将q1、q2绝对值代入公式计算），r指两点电荷间的距离。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。带电体在电场中受到的电场力F＝qE（将q绝对值代入公式计算），正电荷的受力方向与电场场强方向相同，负电荷的受力方向与电场场强方向相反。 （2）某个点电荷同时受几个点电荷的作用时，要用平行四边形定则求合力。 类型一：库仑定律与电荷守恒定律的结合 【知识思维方法技巧】 两个完全相同的带电金属球接触时电荷的分配规律： （1）如果接触前两金属球带同种电荷，电荷量分别为q1和q2，两球接触时，总电荷量平均分配，两球的电荷量都等于。 （2）如果接触前两金属球带异种电荷，电荷量分别为q1和q2，且q1＞q2，接触时，先中和再将剩余的电荷量(q1－q2)平均分配，两球的电荷量都等于。 【典例1a提高题】使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－3Q和＋5Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1。现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2。则F1与F2之比为(　　) A.2∶1 B.60∶1 C.16∶1 D.15∶4 【典例1a提高题对应练习】三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电荷量为＋q，球2的带电荷量为＋nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F。现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时球1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变。由此可知(　 　) A．n＝3 B．n＝4 C．n＝5 D．n＝6 类型二：库仑力的叠加计算 【知识思维方法技巧】 某个点电荷同时受几个点电荷的作用时，要用平行四边形定则求合力。 【典例1b提高题】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＝ 【典例1b提高题对应练习】如图所示，在边长为l的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中a和b电荷量为＋q，c和d电荷量为－q，则a电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力大小是(　 　) A．0 B． C． D． 题型二：均匀带电球体（球壳）与点电荷之间电场力的计算 【知识思维方法技巧】 （1）对于均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r指球心与点电荷间的距离。可以用挖补法思维求库仑力。 （2）对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布及不均匀分布情况，如图所示．同种电荷：F＜k；异种电荷：F＞k. 【典例2提高题】如图，两个带电金属小球中心距离为r，带电荷量相等为Q，则它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是 (　　) A．若是异种电荷F<k B．若是同种电荷F>k C．若是异种电荷F>k D．不论是何种电荷F＝k 【典例2提高题对应练习】两个完全相同的金属球半径为r，分别带上等量的异种电荷，电荷量均为Q，两球心相距R，R＝3r，则两球间的库仑力F的大小应满足(　 　) A．F＝k B．F＝k C．F＞k D．F＞k 考点二：有静电力参与的平衡问题 【知识思维方法技巧】 涉及静电场中的平衡问题，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静电力，具体步骤如下： 注意库仑力的方向：同性相斥，异性相吸，沿两电荷连线方向。 题型一：计算有静电力参与的三个自由点电荷平衡的问题 【知识思维方法技巧】 三个自由点电荷平衡的特点： “三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上； “两同夹异”——正、负电荷相互间隔； “两大夹小”——中间电荷的电荷量最小； “近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。 【典例1提高题】a、b、c三个点电荷仅在相互之间的静电力的作用下处于静止状态。已知a所带的电荷量为＋Q，b所带的电荷量为－q，且Q＞q。关于电荷c，下列判断正确的是(　 　) A．c