专题06 静电场-【学考复习】2024年高中物理学业水平考试必备考点归纳与测试（上海专用）

电磁学（一） 静电场 ◎目标导航 一、静电现象和电荷 二、库仑定律 三、电场力 四、电势和电势能 五、电势差 六、匀强电场中电势差与电场强度 七、带电粒子在加速电场和偏转中的运动 八、电容 九、静电利用和防范 ◎知识精讲 一、静电现象和电荷 1. 静电感应：当一个带电体靠近导体时，导体中靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷的现象。 2. 电荷守恒定律：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，这个结论叫作电荷守恒定律。 3. 元电荷 ①最小的电荷量叫作“元电荷”，用e表示，则e＝1.60×10－19 C。 ②对元电荷的三点理解： a.元电荷没有正、负之分，也不是实物粒子； b.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等，但不能说它们是元电荷； c.电荷量不能连续变化，自然界中带电体的电荷量都是元电荷e的整数倍。 4. 比荷（荷质比）：带电粒子的电荷量与质量的比。电子的比荷为＝1.76×1011 C/kg。 5. 接触起电：完全相同导体相互接触后，平分净电荷。同种电荷平分总电荷，异种电荷先中和再平分。 【例1】．某次雷雨时一次闪电从云层向地面输送了32 C的负电荷，在这个过程中有 个电子到达地面? 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，k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 (3)适用条件：①真空 ②静止 ③点电荷。 【例2】．如图，用长度不等的绝缘丝线将带电小球A、B悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别为α 和β(α>β)，两小球恰在同一水平线上，则下列说法正确的是( ) A. 两小球一定带异种电荷 B. 小球A的质量一定小于小球B 的质量 C. 小球A所带电荷量一定大于小球B所带电荷量 D. 小球A所受库仑力一定大于小球B所受库仑力 三、电场力 1. 电场强度 (1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫作该点的电场强度。 (2)定义式：E＝。比值定义法。 (3)单位：牛/库(N/C) ，伏/米(V/m)。1 N/C＝1 V/m。 (4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。 (5)物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。 2. 电场线 (1)切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向． (2)从正电荷出发到负电荷（或无穷远）终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止．不是封闭曲线。 (3)疏密表示该处电场的强弱，即该处场强的大小． (4)沿着电场线方向，电势降低． (5)电场线跟等势面垂直． 3. 几种特殊的电场线分布，如图所示 电场线图样 简要描述 正点电荷 光芒四射，发散状 负点电荷 众矢之的，会聚状 等量同号点电荷 势不两立，相斥状 等量异号点电荷 手牵手，心连心，相吸状 匀强电场 平行、等间距、同向直线 4. 电场中的粒子运动规律 速记口诀：力指凹侧指大v，大v大动小势能。 【例3】．(多选)某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受静电力作用，由M运动到N，其运动轨迹如图中虚线所示，以下说法正确的是(　　) A.粒子必定带正电荷 B.粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度 C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度 D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能 【例4】．蜜蜂在授粉时带正电，在实验中发现，当蜜蜂距离带电为 + 4×10−11 C 的假花蕊 15 cm 时，就不愿再靠近了。 （1）当一只蜜蜂靠近一朵已被授粉的花蕊时，它们之间的电场线分布可能为 A B C D （2）根据实验数据推测，蜜蜂能感受到花蕊产生的最小电场强度约为（ ） A．2.4 N/C B．16 N/C C．2.7×10−10 N/C D．4.8×10−10 N/C 四、电势和电势能 1. 静电力做功 （1）静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qElcosθ。其中θ为静电力与位移方向之间的夹角。 （2）静电力做功的特点：静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 2. 电势能 （1）电势能：电荷在电场中具有的势能，用Ep表示。 （2）静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量。 表达式：WAB＝EpA－EpB。 类比：重力做正功，重力势能减少 （3）电势能大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功EpA＝WA0。