2025届高三物理一轮复习讲义： 第一模块 第4节 电场力 迭代版1.0

第4节 电场力 一、力学基本框架图 二、电场力及形成的原因 1.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用．施力物体：电场（即场源电荷）；受力物体：放入电场中的带电物体； ( 迈克尔 · 法拉第（ Michael Faraday ， 1791 年 9 月 22 日 -1867 年 8 月 25 日），出生于 萨里郡 纽因顿，英国物理学家、化学家 [1] ，被称为 “ 电学之父 ” 和 “ 交流电之父 ” 。 1818 年起，和 J· 斯托达特合作研究合金钢，首创了 金相分析 方法。 1821 年，完成了第一项重大的电发明，发明了史上第一台电动机 [2] 。 1824 年 1 月，当选为皇家学会会员。 1831 年，发现伟大的 电磁感应定律 ，同年，发明了圆盘发电机。 1834 年，总结出 法拉第电解定律 。 1837 年，引入了电场和磁场的概念，指出电和磁的周围都有场的存在，打破了牛顿力学 “ 超距作用 ” 的传统观念。 1838 年，提出了电力线的新概念来解释电、磁现象，造就了物理学理论上的一次重大突破。 1843 年，用有名的 “ 冰桶实验 ” ，证明了 电荷守恒定律 。 1845 年，发现了 “ 磁光效应 ” ，为电、磁和光的统一理论奠定了基础。 1852 年，又引进了 磁力线 的概念，从而为经典电磁学理论的建立奠定了基础。 )2．条件：a.有电场（场源电荷、电场线、等势面）；b.带电物体 三、电场力的方向： 在该点的正电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相同， 负电荷的所受的电场力方向与电场强度的方向相反． 四、电场力大小的公式 a.电场强度E: 1.物理意义：表示电场的强弱和方向． 2.单位牛每库，符号为N/C或V/m. 3. 矢量； 类型1.电场线或等势面描述电场强度E (1) 电场线描述电场强度E： A. 电场线的疏密表示电场强度的大小E，越密场强越大，越疏场强越小； B. 电场线切线方向表示电场强度的方向 (2)电场线的产生及特点： 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． ③在同一电场中，电场线一定垂直等势面，且由高电势指向低电势。 (3)匀强电场：电场中各点电场强度大小相等、方向相同的电场． 特点：①电场方向处处相同，电场线是平行直线． ②场强大小处处相等，电场线间隔相等． (3)电场力 · ;适应于任何电场； · 方向：正电荷电场力的方向与电场线切线方向相同，负电荷电场力的方向与电场线切线方向的反方向。 例题1.A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其v－t图象如图8所示．则此电场的电场线分布可能是(　　) 答案　A 解析　负点电荷在电场力的作用下由A运动到B，并由vt图象知：负点电荷做加速度逐渐增大的减速运动．由F＝ma得电场力越来越大，即A→B电场强度越来越大，电场线分布越来越密．又由于负电荷所受电场力方向与速度方向相反，由B到A，场强方向为由A到B，故A选项正确． 例题2.（多选）如图所示，实线表示匀强电场中的一组电场线，一带电粒子(不计重力)经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示，a、b是轨迹上的两点，关于粒子的运动情况，下列说法中可能的是(　　) A．该粒子带正电荷，运动方向为由a至b B．该粒子带负电荷，运动方向为由a至b C．该粒子带正电荷，运动方向为由b至a D．该粒子带负电荷，运动方向为由b至a 答案　BD 解析　带电粒子只受电场力，又做曲线运动，合外力应指向曲线弯曲的内侧，即电场力向左，所以粒子带负电，其运动方向既可能是由a到b，也可能是由b到a，故B、D正确． 例题3.如图所示的电场中，虚线为某带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则(　　) A．粒子一定带负电 B．粒子一定是从a点运动到b点 C．粒子在c点加速度一定大于在b点加速度 D．粒子在电场中c点的速度一定大于在a点的速度 答案　C 解析　做曲线运动的物体，合力指向运动轨迹的内侧，由此可知，带电的粒子受到的电场力的方向为沿着电场线向左，所以粒子带正电，A错；粒子不一定是从a点沿轨迹运动到b点，也可能从b点沿轨迹运动到a点，B错误；由电场线的分布可知，电场线在c点的受力较大，加速度一定大于在b点加速度，C正确；粒子从c到a的过程，电场力与速度成锐角，所以粒子做加速运动，在c点的速度一定小于在a点的速度，D错误；故选C. 类型2.点电荷产生电场E （1）点电荷的电场强度为；电场强度E的方向：正电荷向外，负电荷向里 （2）点电荷之间的作用力：库仑力；只适应于两点电荷间的相互作用； （3）电场力方向：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 例题4. (多选)放在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球A、B，A位于筒底靠在左侧壁处，B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止，如图所示．若A的电荷量保持不变，B由于漏电而下降少许重新平衡，下列说法正确的是 A．A对筒底的压力变小 B．B对筒壁的压力变大 C．A、B间的库仑力变小 D．A、B间的库仑力变大 答案：BD 例题5.（多选）如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，细线与斜面平行．小球A的质量为m、电荷量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷．小球A静止在斜面上，则(　　) A．小球A与B之间库仑力的大小为 B．当＝ 时，细线上的拉力为0 C．当＝ 时，细线上的拉力为0 D．当＝ 时，斜面对小球A的支持力为0 答案　AC 解析　根据库仑定律可知小球A与B之间的库仑力大小为k，选项A正确；若细线上的拉力为零，小球A受重力、库仑力和支持力作用，如图所示，由平衡条件可得F＝k＝mgtan θ，选项B错误，选项C正确；因为两小球带同种电荷，所以斜面对小球A的支持力不可能为0，选项D错误． 例题6.两个带等量正电荷的点电荷，O点为两电荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，如图3所示，关于电子的运动，下列说法正确的是(　　) A．电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大 B．电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C．电子运动到O时，加速度为零，速度最大 D．电子通过O后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到速度为零 解析　带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上，中点O处的场强为零，向中垂线的两边先变大，达到一个最大值后，再逐渐减小到零．但a点与最大场强点的位置关系不能确定，当a点在最大场强点的上方时，电子在从a点向O点运动的过程中，加速度先增大后减小；当a点在最大场强点的下方时，电子的加速度则一直减小，故A、B错误；但不论a点的位置如何，电子在向O点运动的过程中，都在做加速运动，所以电子的速度一直增加，当达到O点时，加速度为零，速度达到最大值，C正确；通过O点后，电子的运动方向与场强的方向相同，与所受电场力方向相反，故电子做减速运动，由能量守恒定律得，当电子运动到a点关于O点对称的b点时，电子的速度为零．同样因b点与最大场强的位置关系不能确定，故加速度大小的变化不能确定，D错误． 答案　C 类型3.平行板电容器内形成的匀强电场 (1)平行板电容器中间形成的匀强电场：，U为两极板之间的电压（电势差），d为两极板间的距离。 (2)匀强电场的电场强度的方向：垂直极板，并从正极板指向负极板； (3)；适应于平行板间匀强电场的电场力； (4)电场力的方向：负电荷的电场力方向，垂直指向正极板；正电荷的电场力方向，垂直指向负极板。 例题7. (多选)如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子(　　) A．所受重力与电场力平衡 B．电势能逐渐增加 C．动能逐渐增加 D．做匀变速直线运动 答案　BD 解析　对带电粒子受力分析如图所示，F合≠0，则A错．由图可知电场力与重力的合力方向与v0方向相反，F合对粒子做负功，其中mg不做功，Eq做负功，故粒子动能减少，电势能增加，B正确，C错误．F合恒定且F合与v0方向相反，粒子做匀减速运动，D项正确． 例题8.如图11所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两极板间，距下极板0.8 cm，两极板间的电势差为300 V．如果两极板间电势差减小到60 V，则带电小球运动到极板上需多长时间？(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字) 答案　4.5×10－2 s 解析　取带电小球为研究对象，设它带的电荷量为q，则带电小球受重力mg和电场力qE的作用． 当U1＝300 V时，小球受力平衡： mg＝q① 当U2＝60 V时，带电小球向下极板做匀加速直线运动： 由F＝ma知：mg－q＝ma② 又h＝at2③ 由①②③得： t＝ ＝ s ≈4.5×10－2 s. 五、高考真题 （2020·浙江卷）如图所示，在倾角为的光滑绝缘斜面上固定一个挡板，在挡板上连接一根劲度系数为的绝缘轻质弹簧，弹簧另一端与A球连接。A、B、C三小球的质量均为M，，，当系统处于静止状态时，三小球等间距排列。已知静电力常量为k，则（ ） A． B．弹簧伸长量为 C．A球受到的库仑力大小为2Mg D．相邻两小球间距为 【答案】A 【解析】 AD．三小球间距均相等，对C球受力分析可知C球带正电，根据平衡条件： 对B小球受力分析，根据平衡条件： 两式联立解得：，，故A正确，D错误； B．对A、B、C三小球整体受力分析，根据平衡条件： 弹簧伸长量：，故B错误； C．对A球受力分析，根据平衡条件： 解得A球受到的库仑力为： 故选A． （2020·浙江卷）如图所示，一质量为m、电荷量为（）的粒子以速度从连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达连线上的某点时（　　） A．所用时间为 B．速度大小为 C．与P点的距离为 D．速度方向与竖直方向的夹角为30° 【答案】C 【解析】 A．粒子在电场中做类平抛运动，水平方向 竖直方向 由 可得 故A错误； B．由于 故粒子速度大小为 故B错误； C．由几何关系可知，到P点的距离为 故C正确； D．由于平抛推论可知，，可知速度正切 可知速度方向与竖直方向的夹角小于30°，故D错误。 故选C。 1.力学因子 2.性质力 3.受力图 4.分析图 5.合力 6.加速度 7.运动情景 1 / 4 作者：彭仕珍（数理彭彭17868796714） 学科网（北京）股份有限公司 $$