第七章 静电场(教师用书)-【名师大课堂】2024年新高考物理艺术生总复习必备

必修第三册 第21讲　库仑定律　电场力的性质 一、电荷和电荷守恒定律 1．点电荷：__形状和大小__及电荷分布状况对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷． 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__． 3．起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电． 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．公式：　F＝k　.式中的k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量． 3．适用条件：真空中的__点电荷__． 三、静电场　电场强度 1．静电场：静电场是客观存在于电荷周围的一种__物质__，其基本性质是对放入其中的电荷有__力的作用__． 2．电场强度 (1)意义：描述电场强弱和方向． (2)公式 a．电场强度的定义式：E＝　　，F为试探电荷在电场中某点受到的静电力，q为试探电荷的电荷量． b．真空中点电荷的场强：E＝　k　，Q为场源电荷的电荷量，r为某点到场源电荷的距离． c．匀强电场的场强：E＝　　. (3)方向：电场强度是__矢量__，规定电场中某点的电场强度的方向与__正电荷__在该点所受静电力的方向相同． (4)单位符号：N/C或V/m. 四、电场线及特点 1．电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的__切线__方向表示该点的电场强度方向． 2．电场线的特点 (1)电场线从__正电荷__或无限远出发，终止于无限远或__负电荷__． (2)电场线在电场中不__相交__，不相切． (3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越__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)电场线和等势面互相垂直． 3．几种典型电场的电场线 考点一　库仑定律的理解及应用 1．库仑定律的理解 (1)F＝k，r指两点电荷间的距离．对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球的球心间距． (2)当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大． 2．两个完全相同的带电金属球接触时电荷的分配规律 (1)如果接触前两金属球带同种电荷，电荷量分别为q1和q2，两球接触时，总电荷量平均分配，两球的电荷量都等于. (2)如果接触前两金属球带异种电荷，电荷量分别为q1和q2，且q1>q2，接触时，先中和再将剩余的电荷量(q1－q2)平均分配，两球的电荷量都等于. 3．“三个自由点电荷平衡”的问题 (1)平衡的条件：每个点电荷受到的另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的电场中合电场强度为零的位置． (2)平衡规律 [对点训练] 1．如图所示，边长为a的立方体ABCD－A′B′C′D′八个顶点上有八个点电荷，其中顶点A、C′上点电荷所带的电荷量分别为q、Q，其他顶点上点电荷所带的电荷量未知，顶点A上的点电荷仅在静电力作用下处于平衡状态，现将顶点C′上点电荷所带的电荷量变成－Q，则顶点A上点电荷受到的合力为(不计重力)(　B　) A.　　　　　　　 B. C. D.0 解析：顶点A上的点电荷仅在静电力作用下处于平衡状态，说明除顶点C′上点电荷以外的其他点电荷对顶点A上的点电荷的作用力与顶点C′上点电荷对顶点A上点电荷的作用力等大反向；根据库仑定律可得FC′A＝，现将顶点C′上点电荷所带电荷量变成－Q，其他点电荷对顶点A上点电荷作用力不变，顶点C′上点电荷对顶点A上点电荷作用力大小不变、方向相反，则顶点A上点电荷受到的合力为，故B正确，A、C、D错误． 2.(三个电荷平衡)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＋Q，B带电－9Q.现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为(　C　) A．正，B的右边0.4 m处 B．正，B的左边0.2 m处 C．负，A的左边0.2 m处 D．负，A的右边0.2 m处 解析：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．设在A左侧距A为x处，由于处于平衡状态，所以k＝，解得x＝0.2 m，选项C正确． 考点二　电场强度的理解与计算 1．电场强度三个表达式的比较 表达式 E＝ E＝k E＝ 意义 电场强度的定义式 真空中点电荷电场强度的决定式 匀强电场中E的计算式 适用 条件 一切电场 (1)真空中 (2)点电荷 匀强电场 决定 因素 由电场本身决定，与q无关 由场源电