第八章 静电场-【全攻略】备战2024年高考物理一轮重难点复习

第8章 静电场 学 习 目 标 1.了解静电现象，知道两种电荷及其相互作用的规律，知道三种起电方式的本质，能用电荷守恒的观点分析静电现象，知道电荷的最小单位及元电荷. 2.知道点电荷模型，掌握并会应用库仑定律，会计算两点电荷之间的相互作用，会利用库能力的叠加规则计算多个点电荷之间的相互作用力，能结合力学解决库仑力作用下的电力平衡问题. 3.知道电场的概念，掌握电场强度的概念和公式。 4.知道静电场中的电荷具有电势能，理解电势能、电势的含义，掌握静电力做功与电势能变化的关系. 5.掌握匀强电场中电势差及其与电场强度的关系. 6.知道静电场中导体的特性，了解静电平衡状态下导体内电荷的分布特点，了解静电屏蔽、尖端放电，知道静电的防止与利用． 7.能解决电场中各种图像问题，理解图像斜率、面积等表示的物理意义并能解决相关问题． 一、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)电荷量：电荷的多少叫作电荷量，用Q(或q)表示。在国际单位制中，它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。 (3)元电荷：通常把e＝1.60×10－19 C的电荷量叫做元电荷，电子和质子所带的电荷量与元电荷相同，电性相反。 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)三种起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。 (3)物体带电的实质：物体带电的实质是电子的得失。 二、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。 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。 (3)适用条件：①真空中；②点电荷。 3．对库仑定律的理解 (1)F＝k，r指两点电荷间的距离。对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球的球心间距。 (2)当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能再视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无穷大。 4．库仑力具有力的共性 (1)两个点电荷之间相互作用的库仑力遵从牛顿第三定律。 (2)库仑力可使带电体产生加速度。 (3)库仑力可以和其他力平衡。 (4)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。 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＝，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。 (5)匀强电场：如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场叫作匀强电场。 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。 (2)电场线的特点 ①电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。 ②电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。 ③电场线在电场中不相交、不闭合、不中断。 ④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。 ⑤沿电场线的方向电势逐渐降低。 ⑥电场线和等势面在相交处垂直。 (3)几种典型电场的电场线 如图所示是几种典型电场的电场线分布图。 四、电场强度的理解及计算 1．电场强度的性质 (1)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向。 (2)唯一性：电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置。 (3)叠加性：如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的电场强度是各场源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和。 2．电场强度的三个公式的比较 五、电场线的性质与应用 1．判断电场强度的方向——电场线上任意一点的切线方向即为该点电场强度的方向。 2．判断静电力的方向——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。 3．判断电场强度的大小(定性)——同一电场，电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小。 4．判断电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线方向电势逐渐降低，电场强度的方向是