第7章 第1讲 电场力的性质（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（江苏专版）

第七章 静电场 第1讲　电场力的性质 一、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．起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。 3．带电实质：物体带电的实质是得失电子。 二、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。 三、电场强度 1．定义：放入电场中某点的电荷受到的静电力F与它的电荷量q之比。 2．定义式：E＝。单位：N/C或V/m。 3．点电荷的电场强度：E＝k。 4．方向：规定正电荷在电场中某点所受的静电力的方向为该点的电场强度方向。 5．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，遵从平行四边形定则。 四、电场线 1．定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的大小及方向，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电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场强度的大小。 2．电场线的特点 ①电场线起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无穷远处(或负电荷)，电场线不闭合；②电场中的电场线不相交；③同一电场中，电场线密的地方电场强度大；④电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向；⑤沿电场线方向电势降低；⑥电场线和等势面在相交处垂直。, 情境创设　 微点判断　 (1)电场强度反映了静电力的性质，所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力成正比。(×) (2)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的静电力的方向。(√) (3)真空中点电荷周围电场的电场强度表达式E＝，Q就是产生电场的点电荷的电荷量。(√) (4)在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同。(×) (5)在点电荷形成的电场中，沿电场线方向电场强度越来越小。(×) (6)在点电荷形成的电场中，沿电场线方向电场强度越来越大。(×) (7)试探电荷在点电荷形成的电场中做直线运动。(×) (8)无论正点电荷还是负点电荷，离电荷越远，电场强度越小。(√) (一) 静电力及其平衡问题(固基点) [题点全练通] 1．[对库仑定律的理解] 关于库仑定律，下列说法正确的是(　 ) A．库仑定律适用于任何电场的计算 B．置于均匀带电空心球球心处的点电荷所受静电力为零 C．当两个半径均为r、带电荷量均为Q的金属球中心相距为3r时，它们之间的静电力大小为 D．若点电荷Q1的电荷量小于Q2的电荷量，则Q1对Q2的静电力小于Q2对Q1的静电力 解析：选B　库仑定律的适用范围是真空中两个点电荷间的相互作用，故A错误；带电空心金属球的电荷均匀分布在金属球的外表面，球内各点的电场强度均为零，所以置于带电空心球球心处的点电荷所受静电力为零，故B正确；当两个半径均为r、带电荷量均为Q的金属球中心相距为3r时，两者不能看作点电荷，库仑定律不再适用，故C错误；两点电荷间的静电力是相互作用力，大小相等，方向相反，故D错误。 2．[自由电荷的平衡问题] 如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B，A带电荷量为＋Q，B带电荷量为－9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在静电力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为(　 ) A．正电，B的右边0.4 m处 B．正电，B的左边0.2 m处 C．负电，A的左边0.2 m处 D．负电，A的右边0.2 m处 解析：选C　要使三个电荷均处于平衡状态，必须满足“两同夹异”“两大夹小”“近小远大”的原则，所以点电荷C应在A左侧，带负电。设C在A左侧距A为x处，由于C处于平衡状态，所以k＝，解得x＝0.2 m，C正确。 3.[静电力的计算] 如图所示，竖直面内固定的均匀带电圆环半径为R，带电荷量为＋Q，在圆环的最高点用绝缘丝线悬挂一质量为m、带电荷量为＋q的小球(大小不计)，小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，小球到圆环中心O距离为R。已知静电力常量为k，重力加速度为g，则小球所受静电力的大小为(　 ) A. B.mg C．k D．k 解析：选B 　由于圆环不能看作点电荷，采用微元法，小球受到静电力为圆环各个点对小球静电力的合力，以小球为研究对象，进行受力分析，如图所示。圆环各个点对小球的静电力的合力为FQ，则Fsin θ＝mg，小球到圆环中心O距离为R，而竖直面内固定的均匀带电圆环半径为R，那么sin θ＝，解得F＝2mg，水平方向上，有Fcos θ＝FQ，解得FQ＝mg，B正确；根据库仑定律，将环中电荷量分成若干份，结合矢量的合成法则及几何知识，则有FQ＝