第8章 第1讲 静电场中力的性质-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 新教材 新高考）

第1讲　静电场中力的性质 授课提示：对应学生用书第186页 一、电荷　电荷守恒定律 1．元电荷、点电荷 (1)元电荷：电荷的多少叫电荷量，通常把e＝1.60×10－19 C的电荷量叫作元电荷，它是电荷的最小单位。 (2)点电荷：有一定的电荷量，忽略形状和大小的一种理想化模型。 2．电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们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：真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。 2．表达式：F＝k，式中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 3．适用条件：(1)真空中；(2)点电荷。 三、电场强度　点电荷的电场 1．定义：在任何带电体所产生的电场中，某一位置的检验电荷所受电场力与电荷量的比，表征了电场该点的性质，把这个比称为该点的电场强度，简称场强。 2．定义式：E＝。单位为N/C或V/m。 3．点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度为E＝，其中Q为场源电荷的电荷量大小，r为该点距场源电荷Q的距离。 4．方向：位于该点的正电荷受力的方向。 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。曲线的疏密反映了不同位置场强的大小。 2．几种典型电场的电场线 3．电场线的特点 (1)不闭合：电场线起始于正电荷(或无限远处)，终止于无限远处(或负电荷)。 (2)不相交：在电场中电场线不相交。 (3)同一电场中，电场线密的地方场强大。 (4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。 (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。 授课提示：对应学生用书第187页 考点一　库仑定律的理解及应用 基础考点 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。 典例1　(多选)如图所示，两个带电金属小球中心距离为r，所带电荷量大小相等且均为Q，则关于它们之间电荷的相互作用力F大小的说法正确的是(　　) A．若是同种电荷，F<k B．若是异种电荷，F>k C．若是同种电荷，F>k D．不论是何种电荷，F＝k [解析]　净电荷只能分布在金属球的外表面，若是同种电荷则互相排斥，电荷间的距离大于r，如图所示，根据库仑定律F＝k得，电荷之间的相互作用力小于k；若是异种电荷则相互吸引，电荷间的距离小于r，则相互作用力大于k，故选项A、B正确。 [答案]　AB 典例2　(多选)两个相同的金属小球，带电荷量大小之比为1∶7，相距为r，两球相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的(　　) A.　　　　　　　　 B. C. D. [解析]　设两金属球带异种电荷，电荷量分别为q和－7q，两者间库仑力大小F＝k＝，将两球接触后再放回原来的位置上，两球所带电荷量均为－3q，库仑力大小F′＝k＝，是原来的倍；设两金属球带同种电荷，电荷量分别为q、7q，由库仑定律有F＝k＝，将两球接触后再放回原来的位置上，两球所带电荷量均为4q，库仑力大小F″＝k＝，是原来的倍，故A、B错误，C、D正确。 [答案]　CD 1.(库仑力的叠加)(2018·全国Ⅰ卷)如图所示，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＝ 解析：由于小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线，根据受力分析知，a、b的电荷异号。根据库仑定律，a对c的库仑力 Fa＝k0① b对c的库仑力Fb＝k0② 设合力向左，如图所示，根据相似三角形，得 ＝③ 联立①②③式得 k＝||＝＝。 答案：D 2．(非质点带电体库仑力的计算)如图所示，两个带电荷量为q的点电荷分别位于带电的半径相同的球壳