第九章 静电场及其应用知识清单-【鼎力课堂】2024-2025学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（人教版2019必修第三册）

第九章 静电场及其应用知识清单 知识点一：三种带电方式 摩擦起电 接触起电 感应起电 产生 条件 两种不同物质构成的绝缘体摩擦 导体与带电体接触 带电体靠近导体 实验 毛皮摩擦橡胶棒 带电体接触验电器 带电体靠近验电器 现象 两物体带上等量异种电荷 验电器带上与带电体相同电性的电荷 验电器两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同” 起电 原因 不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子的得失 电荷之间的相互作用 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)带电体 起电 实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移 【对点检测1】如图所示，当人用手接触范德格拉夫起电机的金属球时会出现头发竖起来的现象，下面关于这个过程的描述不正确的是（   ） A．范德格拉夫起电机起电过程满足电荷守恒 B．出现头发竖起来的现象能够说明同种电荷相互排斥 C．若金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，人头发带上负电荷 D．手接触范德格拉夫起电机金属球时，要想出现头发竖起来的现象，人需站在绝缘材料上 【对点检测2】如图将一束塑料包扎带一端打结，另一端撕成细条后，用手迅速捋细条，观察到细条散开现象的分析中，正确的是（　　） A．撕成细条后，由于空气浮力使细条散开 B．撕成细条后，所受重力减小，细条自然松散 C．由于摩擦起电，细条带同种电荷，相互排斥散开 D．细条之间相互感应起电，相互排斥散开 【对点检测3】如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是（　　）    A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都闭合 B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开 C．把C移近导体A，再把C移走，然后把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开 D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合 知识点二：电荷守恒定律 元电荷 1.物体带电的实质 使物体带电不是创造了电荷，使物体不带电也不是消灭了电荷。物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配。摩擦起电、感应起电和接触起电，均符合电荷守恒定律。 2.“中性”与“中和”的理解 (1)中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性。 (2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体相接触后达到电中性的过程。 3.两金属导体接触后电荷量的分配规律 (1)当两个导体材料、形状不同时，接触后再分开，只能使两者均带电，但无法确定电荷量的多少。 (2)若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，则有 ①⇒⇒⇒ ②⇒⇒⇒ 4.元电荷 概念 辨别 元电荷 是最小的电荷量，大小e＝1.60×10－19 C，不是带电体，没有电性的正负之分，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍 电子 是带电体，带的电荷量是一个元电荷，电性是负电 质子 是带电体，带的电荷量是一个元电荷，电性是正电 比荷 带电粒子的电荷量q与其质量m之比，也叫荷质比 【对点检测4】关于元电荷e，下列说法正确的是（　　） A．电荷量很小的电荷就是元电荷 B．粒子所带电荷量可以为 C．物体所带的电荷量可以取任意值 D．带电体的电荷量一定是e的整数倍 【对点检测5】M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷且所带电荷量为，下列说法正确的是（　　） A．摩擦的过程中电子从N转移到M B．N在摩擦后一定带负电荷且所带电荷量为 C．M在摩擦过程中失去个电子 D．元电荷就是电子，元电荷数值是由美国物理学家密立根测得的 知识点三：对库仑定律的理解 1.库仑力的确定方法: (1)大小计算:利用库仑定律计算静电力大小时,不必将表示电性的正、负号代入公式,只代入q1、q2的绝对值即可。 (2)方向判断:利用同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断。 2.两个点电荷间的库仑力: (1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个电荷的电荷量及间距有关,跟它们的周围是否存在其他电荷无关。 (2)两个电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律,与两个电荷的性质、带电多少均无关,即作用力与反作用力总是等大反向。 3.两个带电球体间的库仑力: (1)两个规则的均匀带电球体,相距比较远时,可以看成点电荷,也适用库仑定律,球心间的距离就是二者的距离。 (2)两个规则的带电球体相距比较近时,不能被看作点电荷,此时两带电球体之间的作用距离会随所带电荷量的改变而改变,即电荷的分布会发生改变。若带同种电荷时,如图(a),由于排斥而距离变大,此时F<k;若带异种电荷时,如图(b),由于吸引而距离变小,此时F>k。 提醒:两个电荷间的距离r→0时,两电荷已失去了点电荷的前提条件,所以违背了库仑定律的适用条件,不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力,因此不能认为F→∞。 【对点检测6】两个完全相同的均匀带电金属小球，分别带有电荷量为的正电荷、的负电荷，在真空中相距为r且静止，它们间的静电力大小为F，两带电小球均可视为点电荷。现把两个小球接触一下再放回原来的位置，则（　　） A．两个小球的电荷量均为 B．两个小球间的静电力为引力 C．两个小球间的静电大小为 D．两个小球间的静电力大小为 【对点检测7】如图所示，两个带电金属小球中心距离为r，所带电荷量相等为Q，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是（　　） A．若是异种电荷， B．若是同种电荷， C．不论何种电荷， D．不论是何种电荷， 知识点四：电场强度的含义和表达式 1.电场强度 (1)定义：在电场的不同位置，试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比一般来说是不一样的。它反映了电场在各点的性质，叫作电场强度。 (2)定义式：E＝，E与静电力F和试探电荷的电荷量q无关，与电场本身有关。 (3)单位：牛每库，符号为N/C。 (4)电场强度是矢量。物理学中规定，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：反映电场本身的力的性质的物理量，其大小表示电场的强弱。 2.真空中点电荷的电场强度 (1)电场强度：E＝k，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量，r是点电荷到电场中该点的距离。 (2)方向：如果以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内。 3.E＝与E＝k的比较 公式 E= E= 本质 区别 定义式 决定式 意义 及用途 给出了一种量度电场强弱的方法 指明了点电荷场强大小的决定因素 适用 范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q或q 的意义 q表示引入电场的试探电荷的电荷量 Q表示产生电场的点电荷的电荷量 关系理解 E用F与q的比值来表示,但E的大小与F、q大小无关 E不仅用Q、r来表示,且E∝Q,E∝ 提醒:(1)由E=知,离某点电荷越远的地方电场强度越小。以点电荷为圆心,半径为r的球面上,各点的电场强度大小相等,方向不同。 (2)正点电荷的电场方向由正电荷指向无穷远,负点电荷的电场方向由无穷远指向负电荷。 4.电场强度的叠加:电场强度是矢量,合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则),常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等;对于同一直线上电场强度的合成,可先规定正方向,进而把矢量运算转化成代数运算。 【对点检测8】下列说法正确的是（    ） A．电场和电场线一样，是人为设想出来的，其实并不存在 B．从公式来看，场强大小与成正比，与成反比 C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可以看成点电荷 D．根据，当两点电荷间的距离趋近于零时，电场力将趋向无穷大 【对点检测9】如图所示，M、N和P三点共线且，点处固定有一个点电荷，带电量为。若想让P点处电场强度E为0，可在M点处固定一个点电荷，其带电量为（　　） A． B． C． D． 知识点五：电场线的性质 1.点电荷的电场线: (1)点电荷的电场线呈辐射状,正电荷的电场线向外至无限远,负电荷则相反。 (2)以点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向不同,说明电场强度大小相等,但方向不同。 (3)同一条电场线上,电场强度方向相同,但大小不等。实际上,点电荷形成的电场中,任意两点的电场强度都不同。 2.两个等量点电荷的电场特征: 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 连线上中点O处的电场强度 最小但不为零,指向负电荷一侧 为零 连线上的电场强度大小(从左到右) 先变小,再变大 先变小,再变大 沿中垂线由O点向外的电场强度大小 O点最大,向外逐渐减小 O点最小,向外先变大后变小 【对点检测10】如图所示，下列说法正确的是（    ） A．图甲为等量同种点电荷形成的电场线 B．图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强相同 C．图丙中在c点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d点 D．图丁中某一电荷放在e点与放到f点，两点到极板距离相等，电场强度相同 【对点检测11】如图为真空中两点电荷A，B形成的电场中的电场线，该电场线关于虚线对称，O点为A，B点电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是（    ）    A．A、B可能带等量异种电荷 B．A、B可能带不等量的正电荷 C．同一试探电荷在a、b两点处所受电场力相同 D．O点为AB连线中点，其电场强度为零 【对点检测12】如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为一根光滑绝缘细杆，放在两电荷连线的中垂线上，a、b、c三点所在水平直线平行于两点电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上。下列说法中正确的是（　　）    A．b点的场强方向水平向右 B．a点的场强与c点的场强相同 C．b点的场强大于d点的场强 D．套在细杆上的带电小环给一向下初速度释放后将做匀速直线运动 知识点六：静电平衡和尖端放电 1.静电平衡的实质: (1)在达到静电平衡的过程中,外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷,感应电荷的电场和外电场方向相反,使合场强减小,随着感应电荷的继续增加,合场强逐渐减小,直至合场强为零,自由电荷的定向移动停止。 (2)静电平衡的状态:导体内部的合场强为零,即E合=0。 2.静电平衡状态的特点: (1)处于静电平衡状态下的导体的特点。 ①导体内部某处感应电荷产生的场强E′与周围原电场场强E大小相等,方向相反,两者相互抵消,导体内部处处合场强E合为零,但导体表面的电场强度不为零。 ②电场线与导体表面垂直,如果不垂直,该点场强应有沿表面的切向分量,会使导体表面电荷发生移动,与静电平衡状态矛盾。 (2)静电平衡状态下的导体的电荷分布特点。 ①净电荷都分布在导体的外表面,导体内部没有净电荷。 ②感应电荷分布于导体两端,电性相反,电荷量相等,远同近异,如图甲所示。 ③净电荷在导体表面分布不均匀,导体表面尖锐处电荷分布密集,平滑处电荷分布稀疏,凹陷处几乎没有电荷,如图乙所示。 3.尖端放电：在一定条件下，导体尖端周围的强电场使空气电离，产生的所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷。 4.尖端放电的应用与防止： (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。 【对点检测13】如图所示，导体棒原来不带电，将电荷量为Q的正点电荷放在棒左侧O处，当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内A点处产生的场强为E1。下列说法正确的是（　　） A．E1的大小与电荷量Q成正比 B．E1的方向沿OA连线向右 C．在导体棒内部，离O点越远场强越小 D．在O点放置电荷量为2Q的点电荷，A点的场强为2E1 【对点检测14】模拟避雷针作用的实验装置如图所示，金属板M接高压电源的正极，金属板N接高压电源的负极。金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头。逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象。下列说法正确的是（    ） A．A、B金属柱同时产生放电现象 B．B金属柱先产生放电现象 C．先产生放电现象的可能是A金属柱，也可能是B金属柱 D．A金属柱先产生放电现象 知识点七：静电屏蔽 静电屏蔽的两种情况 类别 导体外部电场不影响导体内部 接地导体内部的电场不影响导体外部 图示 实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零,达到静电平衡状态,起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时,外表面的感应电荷因接地将传给地球,外部电场消失,起到屏蔽内电场的作用 最终结论 导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响 本质 静电感应与静电平衡,所以作静电屏蔽的材料只能是导体,不能是绝缘体 提醒:金属材料的物体才能作静电屏蔽器,静电屏蔽的原理是静电平衡,只有金属导体才能处于静电平衡状态。 【对点检测15】如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则（　　）    A．金属罩B的内表面带正电荷 B．验电器C的金属箔片将张开 C．金属罩B的右侧外表面带正电荷 D．若将B接地，验电器的金属箔片将张开 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第九章 静电场及其应用知识清单 知识点一：三种带电方式 摩擦起电 接触起电 感应起电 产生 条件 两种不同物质构成的绝缘体摩擦 导体与带电体接触 带电体靠近导体 实验 毛皮摩擦橡胶棒 带电体接触验电器 带电体靠近验电器 现象 两物体带上等量异种电荷 验电器带上与带电体相同电性的电荷 验电器两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同” 起电 原因 不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子的得失 电荷之间的相互作用 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)带电体 起电 实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移 【对点检测1】如图所示，当人用手接触范德格拉夫起电机的金属球时会出现头发竖起来的现象，下面关于这个过程的描述不正确的是（   ） A．范德格拉夫起电机起电过程满足电荷守恒 B．出现头发竖起来的现象能够说明同种电荷相互排斥 C．若金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，人头发带上负电荷 D．手接触范德格拉夫起电机金属球时，要想出现头发竖起来的现象，人需站在绝缘材料上 【答案】C 【详解】A．带电过程是电子转移的过程，只不过是电子从一个物体转移到另一个物体，或使电子从物体的一部分转移到另一部分，该过程中电荷的总量不变，A正确，不符合题意； BD．当人在触摸静电球时，人站在绝缘材料上，人身体就会带上电荷，即人的头发上会带上同种电荷，由于同种电荷相互排斥，故此时人的头发会竖起来，BD正确，不符合题意； C．若金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，人头发带上正电荷，C错误，符合题意。 故选C。 【对点检测2】如图将一束塑料包扎带一端打结，另一端撕成细条后，用手迅速捋细条，观察到细条散开现象的分析中，正确的是（　　） A．撕成细条后，由于空气浮力使细条散开 B．撕成细条后，所受重力减小，细条自然松散 C．由于摩擦起电，细条带同种电荷，相互排斥散开 D．细条之间相互感应起电，相互排斥散开 【答案】C 【详解】塑料捆扎绳与手摩擦带电；塑料捆扎绳上带的是同种电荷，同种电荷相互排斥，所以塑料绳会向四周散开，捋的次数越多，塑料绳带电越多，排斥力越多，下端散开的就越大，故C正确，ABD错误。 故选C。 【对点检测3】如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是（　　）    A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都闭合 B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开 C．把C移近导体A，再把C移走，然后把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开 D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合 【答案】B 【详解】AB．感应带电，这是使物体带电的一种方法，根据异种电荷互相吸引的原理可知，靠近的一端会带异种电荷。金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体B的右端要感应出正电荷，在导体A的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电，把带正电荷的物体C移近导体A，先把A和B分开，然后移去C，A带负电，B带正电，金属箔还是张开，故A错误，B正确； C．先把C移走，A、B电荷恢复原状，若再把A、B分开，A、B上的金属箔片不会张开，故C错误； D．把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片闭合，B上的金属箔片也闭合，故D错误。故选B。 知识点二：电荷守恒定律 元电荷 1.物体带电的实质 使物体带电不是创造了电荷，使物体不带电也不是消灭了电荷。物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配。摩擦起电、感应起电和接触起电，均符合电荷守恒定律。 2.“中性”与“中和”的理解 (1)中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性。 (2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体相接触后达到电中性的过程。 3.两金属导体接触后电荷量的分配规律 (1)当两个导体材料、形状不同时，接触后再分开，只能使两者均带电，但无法确定电荷量的多少。 (2)若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，则有 ①⇒⇒⇒ ②⇒⇒⇒ 4.元电荷 概念 辨别 元电荷 是最小的电荷量，大小e＝1.60×10－19 C，不是带电体，没有电性的正负之分，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍 电子 是带电体，带的电荷量是一个元电荷，电性是负电 质子 是带电体，带的电荷量是一个元电荷，电性是正电 比荷 带电粒子的电荷量q与其质量m之比，也叫荷质比 【对点检测4】关于元电荷e，下列说法正确的是（　　） A．电荷量很小的电荷就是元电荷 B．粒子所带电荷量可以为 C．物体所带的电荷量可以取任意值 D．带电体的电荷量一定是e的整数倍 【答案】D 【详解】A．元电荷又称“基本电量”，元电荷是指电子或质子所带的电荷量，并不是电荷量很小的电荷就是元电荷，A错误； BCD．任何带电体所带电荷量都等于元电荷的电荷量的整数倍，BC错误D正确。故选D。 【对点检测5】M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷且所带电荷量为，下列说法正确的是（　　） A．摩擦的过程中电子从N转移到M B．N在摩擦后一定带负电荷且所带电荷量为 C．M在摩擦过程中失去个电子 D．元电荷就是电子，元电荷数值是由美国物理学家密立根测得的 【答案】B 【详解】A．M和N摩擦后M带正电荷，说明M失去电子，电子从M转移到N，故A错误； B．根据电荷守恒定律，M和N这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷量的代数和为0，摩擦后电荷量的代数和应仍为0，所以N在摩擦后一定带负电荷且所带电荷量为，故B正确； C．元电荷的值为，摩擦后M带正电荷且所带电荷量为，由于M带电荷量是元电荷的整数倍，所以M在摩擦过程中失去个电子，故C错误； D．元电荷是电子所带的电荷量，元电荷数值是由美国物理学家密立根测得的，故D错误。故选B。 知识点三：对库仑定律的理解 1.库仑力的确定方法: (1)大小计算:利用库仑定律计算静电力大小时,不必将表示电性的正、负号代入公式,只代入q1、q2的绝对值即可。 (2)方向判断:利用同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断。 2.两个点电荷间的库仑力: (1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个电荷的电荷量及间距有关,跟它们的周围是否存在其他电荷无关。 (2)两个电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律,与两个电荷的性质、带电多少均无关,即作用力与反作用力总是等大反向。 3.两个带电球体间的库仑力: (1)两个规则的均匀带电球体,相距比较远时,可以看成点电荷,也适用库仑定律,球心间的距离就是二者的距离。 (2)两个规则的带电球体相距比较近时,不能被看作点电荷,此时两带电球体之间的作用距离会随所带电荷量的改变而改变,即电荷的分布会发生改变。若带同种电荷时,如图(a),由于排斥而距离变大,此时F<k;若带异种电荷时,如图(b),由于吸引而距离变小,此时F>k。 提醒:两个电荷间的距离r→0时,两电荷已失去了点电荷的前提条件,所以违背了库仑定律的适用条件,不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力,因此不能认为F→∞。 【对点检测6】两个完全相同的均匀带电金属小球，分别带有电荷量为的正电荷、的负电荷，在真空中相距为r且静止，它们间的静电力大小为F，两带电小球均可视为点电荷。现把两个小球接触一下再放回原来的位置，则（　　） A．两个小球的电荷量均为 B．两个小球间的静电力为引力 C．两个小球间的静电大小为 D．两个小球间的静电力大小为 【答案】C 【详解】A．两个完全相同的均匀带电金属小球接触，电荷量先抵消再平分，因此的正电荷和的负电荷接触后，每个小球均为，A错误； B．接触后均为负电荷，因此两个小球间的静电力为斥力，B错误； CD．根据库仑定律可得接触后为，C正确，D错误。故选C。 【对点检测7】如图所示，两个带电金属小球中心距离为r，所带电荷量相等为Q，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是（　　） A．若是异种电荷， B．若是同种电荷， C．不论何种电荷， D．不论是何种电荷， 【答案】B 【详解】AD．若是同种电荷，则出现相互排斥，导致电荷间距比r大，因此库仑力故AD错误； BC．若是异种电荷，电荷间相互吸引，导致电荷间距比r小，因此库仑力故B正确，C错误。 故选B。 知识点四：电场强度的含义和表达式 1.电场强度 (1)定义：在电场的不同位置，试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比一般来说是不一样的。它反映了电场在各点的性质，叫作电场强度。 (2)定义式：E＝，E与静电力F和试探电荷的电荷量q无关，与电场本身有关。 (3)单位：牛每库，符号为N/C。 (4)电场强度是矢量。物理学中规定，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：反映电场本身的力的性质的物理量，其大小表示电场的强弱。 2.真空中点电荷的电场强度 (1)电场强度：E＝k，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量，r是点电荷到电场中该点的距离。 (2)方向：如果以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内。 3.E＝与E＝k的比较 公式 E= E= 本质 区别 定义式 决定式 意义 及用途 给出了一种量度电场强弱的方法 指明了点电荷场强大小的决定因素 适用 范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q或q 的意义 q表示引入电场的试探电荷的电荷量 Q表示产生电场的点电荷的电荷量 关系理解 E用F与q的比值来表示,但E的大小与F、q大小无关 E不仅用Q、r来表示,且E∝Q,E∝ 提醒:(1)由E=知,离某点电荷越远的地方电场强度越小。以点电荷为圆心,半径为r的球面上,各点的电场强度大小相等,方向不同。 (2)正点电荷的电场方向由正电荷指向无穷远,负点电荷的电场方向由无穷远指向负电荷。 4.电场强度的叠加:电场强度是矢量,合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则),常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等;对于同一直线上电场强度的合成,可先规定正方向,进而把矢量运算转化成代数运算。 【对点检测8】下列说法正确的是（    ） A．电场和电场线一样，是人为设想出来的，其实并不存在 B．从公式来看，场强大小与成正比，与成反比 C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可以看成点电荷 D．根据，当两点电荷间的距离趋近于零时，电场力将趋向无穷大 【答案】C 【详解】A．电场是客观存在的，电场线是人为设想出来的，其实并不存在，故A错误； B．是电场强度的定义式，场强只有电场自身决定，与、均无关，故B错误； C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可以看成点电荷，故C正确； D．当两点电荷间的距离趋近于零时，不再成立，不能得到电场力将趋向无穷大的结论，故D错误。故选C。 【对点检测9】如图所示，M、N和P三点共线且，点处固定有一个点电荷，带电量为。若想让P点处电场强度E为0，可在M点处固定一个点电荷，其带电量为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据题意可知，点处固定的点电荷在点的场强为方向向右，设在M点处固定的点电荷的电荷量为，在点的场强为要使点场强为0，则有和大小相等，方向相反，解得 故选D。 知识点五：电场线的性质 1.点电荷的电场线: (1)点电荷的电场线呈辐射状,正电荷的电场线向外至无限远,负电荷则相反。 (2)以点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向不同,说明电场强度大小相等,但方向不同。 (3)同一条电场线上,电场强度方向相同,但大小不等。实际上,点电荷形成的电场中,任意两点的电场强度都不同。 2.两个等量点电荷的电场特征: 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 连线上中点O处的电场强度 最小但不为零,指向负电荷一侧 为零 连线上的电场强度大小(从左到右) 先变小,再变大 先变小,再变大 沿中垂线由O点向外的电场强度大小 O点最大,向外逐渐减小 O点最小,向外先变大后变小 【对点检测10】如图所示，下列说法正确的是（    ） A．图甲为等量同种点电荷形成的电场线 B．图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强相同 C．图丙中在c点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d点 D．图丁中某一电荷放在e点与放到f点，两点到极板距离相等，电场强度相同 【答案】D 【详解】A．图甲为等量异种点电荷形成的电场线，选项A错误； B．图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强大小相同，但是方向不同，选项B错误； C．图丙中因cd间的电场线是曲线，则在c点静止释放一正电荷，不可能沿着电场线运动到d点，选项C错误； D．图丁两板间可视为匀强电场，则某一电荷放在e点与放到f点，两点到极板距离相等，电场强度相同，选项D正确。故选D。 【对点检测11】如图为真空中两点电荷A，B形成的电场中的电场线，该电场线关于虚线对称，O点为A，B点电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是（    ）    A．A、B可能带等量异种电荷 B．A、B可能带不等量的正电荷 C．同一试探电荷在a、b两点处所受电场力相同 D．O点为AB连线中点，其电场强度为零 【答案】D 【详解】AB．根据电场线特点，从正电荷或无穷远处出发到负电荷或无穷远处终止，而且真空中两点电荷A、B形成的电场的电场线关于虚线对称，则A、B带等量同种正电荷，故AB错误； C．根据等量异种电荷形成的电场的特点，关于O点对称的点场强大小相等，方向相反，因为是同一试探电荷，故其电场力大小相等，方向相反，故C错误； D．A、B是两个等量同种电荷，O点电场强度为零，故D正确。故选D。 【对点检测12】如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为一根光滑绝缘细杆，放在两电荷连线的中垂线上，a、b、c三点所在水平直线平行于两点电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上。下列说法中正确的是（　　）    A．b点的场强方向水平向右 B．a点的场强与c点的场强相同 C．b点的场强大于d点的场强 D．套在细杆上的带电小环给一向下初速度释放后将做匀速直线运动 【答案】A 【详解】A．根据等量异种电荷的电场线分布可知    b点的场强水平向右，故A正确； B．由对称性可知，a、c两点的场强大小相同，方向不同，故B错误； C．b点的场强小于两点荷连线中点处的场强，而两点荷连线中点处的场强小于d点的场强，则b点的场强小于d点的场强，故C错误； D．套在细杆上的带电小环由静止释放后，由于竖直方向只受重力，电场力垂直细杆方向，则小环将做匀加速直线运动，故D错误。故选A。 知识点六：静电平衡和尖端放电 1.静电平衡的实质: (1)在达到静电平衡的过程中,外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷,感应电荷的电场和外电场方向相反,使合场强减小,随着感应电荷的继续增加,合场强逐渐减小,直至合场强为零,自由电荷的定向移动停止。 (2)静电平衡的状态:导体内部的合场强为零,即E合=0。 2.静电平衡状态的特点: (1)处于静电平衡状态下的导体的特点。 ①导体内部某处感应电荷产生的场强E′与周围原电场场强E大小相等,方向相反,两者相互抵消,导体内部处处合场强E合为零,但导体表面的电场强度不为零。 ②电场线与导体表面垂直,如果不垂直,该点场强应有沿表面的切向分量,会使导体表面电荷发生移动,与静电平衡状态矛盾。 (2)静电平衡状态下的导体的电荷分布特点。 ①净电荷都分布在导体的外表面,导体内部没有净电荷。 ②感应电荷分布于导体两端,电性相反,电荷量相等,远同近异,如图甲所示。 ③净电荷在导体表面分布不均匀,导体表面尖锐处电荷分布密集,平滑处电荷分布稀疏,凹陷处几乎没有电荷,如图乙所示。 3.尖端放电：在一定条件下，导体尖端周围的强电场使空气电离，产生的所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷。 4.尖端放电的应用与防止： (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。 【对点检测13】如图所示，导体棒原来不带电，将电荷量为Q的正点电荷放在棒左侧O处，当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内A点处产生的场强为E1。下列说法正确的是（　　） A．E1的大小与电荷量Q成正比 B．E1的方向沿OA连线向右 C．在导体棒内部，离O点越远场强越小 D．在O点放置电荷量为2Q的点电荷，A点的场强为2E1 【答案】A 【详解】AB．导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内A点处产生的场强大小与一带电量为Q的点电荷在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，则有正点电荷在A点产生的场强方向向右，则E1的方向沿OA连线向左，故A正确，B错误； C．导体棒达到静电平衡后，棒内场强处处为0，故C错误； D．在O点放置电荷量为2Q的点电荷，导体棒达到静电平衡后，棒内场强处处为0，故D错误。故选A。 【对点检测14】模拟避雷针作用的实验装置如图所示，金属板M接高压电源的正极，金属板N接高压电源的负极。金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头。逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象。下列说法正确的是（    ） A．A、B金属柱同时产生放电现象 B．B金属柱先产生放电现象 C．先产生放电现象的可能是A金属柱，也可能是B金属柱 D．A金属柱先产生放电现象 【答案】D 【详解】根据导体表面尖锐程度越大的地方电荷分布越密集，可知金属柱A尖头处电荷密集，电场强，它与板M之间的空气容易发生电离，从而发生尖端放电现象。D正确。故选D。 知识点七：静电屏蔽 静电屏蔽的两种情况 类别 导体外部电场不影响导体内部 接地导体内部的电场不影响导体外部 图示 实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零,达到静电平衡状态,起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时,外表面的感应电荷因接地将传给地球,外部电场消失,起到屏蔽内电场的作用 最终结论 导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响 本质 静电感应与静电平衡,所以作静电屏蔽的材料只能是导体,不能是绝缘体 提醒:金属材料的物体才能作静电屏蔽器,静电屏蔽的原理是静电平衡,只有金属导体才能处于静电平衡状态。 【对点检测15】如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则（　　）    A．金属罩B的内表面带正电荷 B．验电器C的金属箔片将张开 C．金属罩B的右侧外表面带正电荷 D．若将B接地，验电器的金属箔片将张开 【答案】C 【详解】A．金属罩B处于静电平衡状态，电荷分布在其外表面上，故A错误； B．由于静电屏蔽，金属网罩内电场强度为零，所以验电器C上无感应电荷，所以验电器的金属箔片不会张开，故B错误； C．由于静电感应，使金属罩B的左侧外表面感应出负电荷，所以金属罩B的右侧外表面感应出正电荷，故C正确； D．将B接地，金属罩仍然处于静电屏蔽，所以验电器C无感应电荷，金属箔片不会张开，故D错误。 故选 C 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$