2024届高考物理一轮复习讲义：库仑定律、电场强度及电场线

课题：库仑定律、电场强度及电场线 知识点总结： 一、电荷 1．点电荷：当一个带电体本身的线度比它到其他带电体的距离小很多，以至在研究它与其他带电体的相互作用时，该带电体的形状以及电荷在其上的分布状况均无关紧要，该带电体可看做一个带电的点，这样的电荷称为点电荷．点电荷就是一个理想化的物理模型． 二、库仑定律 1．库仑定律的表达式：F＝k．式中的k为静电力常量，数值为k＝9．0×109_N·m2/C2． 2．库仑定律的适用条件：真空中、点电荷． 3．如果存在两个以上点电荷，那么每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力．两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．因此，两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和． 4．任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的．所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和平行四边形定则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向． 三、电场 电场强度的定义式是E＝F/q，它是表示电场的强弱和方向的物理量： 1．电场强度的唯一性：决定于电场本身，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关（填“有关”或“无关”）． 2．电场强度的矢量性：电场强度的方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同，与负电荷的受力方向相反．所以比较电场强度是否相同时，一定要考虑大小和方向两个因素． 四、点电荷的场强 1．点电荷电场的场强：（1）公式E＝k，适用条件：真空中的点电荷．（2）方向：沿某点和Q的连线，Q为正电荷时，沿连线向外，Q为负电荷时，沿连线向里．如果以Q为中心，r为半径作一球面，则球面上各点的电场强度大小相等．当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向里． 2．场强是矢量，当空间存在多个点电荷产生的电场时，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． 五、电场线 1．电场线的特点有：（1）起始于无限远或正电荷，终止于负电荷或无限远． （2）任意两条电场线不相交． （3）在同一幅图中，电场线的疏密表示场强的大小，电场线某点的切线方向表示该点电场强度的方向． 2．匀强电场中各点的电场强度大小相等，方向相同；电场线是间距相等的平行线． 六、常见的电场线 1．点电荷的电场：正电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远处，负电荷的电场线由无限远处延伸到负电荷，如图所示，其特点有： （1）点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点． （2）若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直．在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同． 2．等量同号点电荷的电场：电场线分布如图所示（以等量正点电荷为例），其特点有： （1）两点电荷连线上，中点O处场强为零，向两侧场强逐渐增大，方向指向中点． （2）两点电荷连线中点O沿中垂面（中垂线）到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小，方向背离中点． 3．等量异号点电荷的电场：电场分布如图所示，其特点有： （1）两点电荷连线上的各点场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大，中点处场强最小． （2）两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线的方向均相同，即电场强度方向都相同，总与中垂面（或中垂线）垂直且指向负点电荷一侧．沿中垂面（中垂线）从中点到无限远处，场强大小一直减小，中点处场强最大． 七、电场线与运动轨迹的区别 电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的切线方向为该点的场强方向，也是正电荷在该点的受力方向（与负电荷受力方向相反）．运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹，径迹上每点的切线方向为粒子在该点的速度方向．在力学的学习中我们就已经知道，物体运动速度的方向和它的加速度的方向是两回事，不一定相同，因此，电场线与运动轨迹不能混为一谈，不能认为电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹．只有当电场线是直线，且带电粒子只受静电力作用（或受其他力，但方向沿电场线所在直线），同时带电粒子的初速度为零或初速度方向沿电场线所在直线时，运动轨迹才和电场线重合，这只是一种特殊情况． 典例强化 例1、如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球．若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的有（　　） A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA>QB B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QB C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且Q