专题07 静电场中的力和能量问题（讲义） -【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（新高考专用）

专题07 静电场中的力和能量问题 01专题网络·思维脑图 02考情分析·解密高考 03高频考点·以考定法 04核心素养·难点突破 05创新好题·轻松练习 考点内容 考情预测 利用库伦定律求解点电荷的受力问题 高考对于这部分知识点主要通过抽象的物理模型进行命题设计，体现物理对生产生活、科学技术发展所产生的指导、创新等作用。在解决此类问题时要分析题意中的情境，抓住问题实质，具备一定的空间想象能力和数学推导能力。主要考查的知识点有:电场强度，电场线，电势能，电势，电容，电场中的图像等。 2024年备考建议点电荷的受力分析，同种或异种点电荷周围电势和电场强度的分布，特殊带电体周围的电场分析，以及带电粒子在匀强电场中的运动问题。 同种或异种点电荷周围电势和电场强度的分布 带电粒子在电场中的运动和功能关系 等量点电荷在空间的电势和电场强度分布 多点电荷或带电体周围电势和电场强度叠加问题 带电粒子在匀强电场中的运动问题 学 习 目 标 1. 熟悉静电场的基本公式，以及掌握对研究对象受力分析，列合外力方程式。 2.熟悉电场强度和电势的大小比较及叠加，熟记等量同种或异种点电荷的电场分布图，以次类推不等量的情况。 3.学会用对称法找到特殊带电体周围电场强度及电势的分布情况。 【典例1】（2023·重庆·统考高考真题）真空中固定有两个点电荷，负电荷Q1位于坐标原点处，正电荷Q2位于x轴上，Q2的电荷量大小为Q1的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x=x0处产生的合电场强度为0，则Q1、Q2相距（　　） A． B． C． D． 【典例2】（多选）（2022·重庆·高考真题）如图为两点电荷Q、的电场等势面分布示意图，Q、位于x轴上，相邻等势面的电势差为。若x轴上的M点和N点位于等势面上，P为某等势面上一点，则（　　） A．N点的电场强度大小比M点的大 B．Q为正电荷 C．M点的电场方向沿x轴负方向 D．P点与M点的电势差为 【典例3】（多选）（2023·天津·统考高考真题）如图，一位于P点左侧的固定正电荷产生的电场中，同一个正电荷q两次以大小相同、方向不同的初速度从P点出发，分别抵达M点，N点，且q在M，N点时速度大小也一样，则下列说法正确的有（   ）    A．P点电势大于M B．M点电势大于N C．q从P到M一直做减速运动 D．M、N两点处电场强度大小相同 1．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：真空中的点电荷． ①在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式； ②当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电荷． (4)库仑力的方向：由相互作用的两个带电体决定，且同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． 应用库仑定律的四条提醒 (1)在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电量的绝对值计算库仑力的大小． (2)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反． (3)库仑力存在极大值，由公式F＝k可以看出，在两带电体的间距及电量之和一定的条件下，当q1＝q2时，F最大． （4）对于两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布． 2.几种典型电场的电场线分布特点 (1)孤立点电荷的电场(如图甲、乙所示) ①正(负)点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外(内)部； ②离点电荷越近，电场线越密(场强越大)； ③以点电荷为球心作一球面，则电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小相等，但方向不同． (1)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大． (2)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向． (3)沿电场线方向电势逐渐降低． (4)电场线和等势面在相交处互相垂直． 3.几种常见的典型电场等势面的对比分析 电场 等势面(实线)图样 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇等间距平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 连线的中垂面上的电势为零 等量同种正点电荷的电场 连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高．关于中点左右对称或上下对称的点电势相等 4．电势高低的判断 判断角度 判断方法 依据电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低 依据场源电荷的正负 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低 依据电场力做功