第33讲 静电场中力的性质 （课件）-【上好课】2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

教师：XXX 2025年高考一轮复习讲练测 新教材新高考 新教材新高考 第33讲 静电场中力的性质 2025 01 考情分析 目标导航 02 知识导图 思维引航 03 考点突破 考法探究 04 真题练习 命题洞见 目录contents 2025 01 考情分析 目标导航 2025 复习目标 目标1.掌握库仑定律的内容及条件，并会用来解决问题。 目标2.理解电场强度的定义，并会计算电场强度的大小，判断电场强度方向。 目标3.理解电场线的特点，会用电场线的特点解决相关问题。 北京·高考物理第9题 浙江·高考物理第4题 江西·高考物理第7题 广西·高考物理第10题 江苏·高考物理第4题 全国甲·高考物理第8题 全国新课标·高考物理第5题 河北·高考物理第4题 海南·高考物理第6题 考情分析 考情分析 2025 02 知识导图 思维引航 2025 思维导航 电场力的性质 库仑定律 电场 内容 应用 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。 计算方法： 电场线 静电力作用下的平衡问题 (1)定义式： (2)决定式： (3)关系式： 等效法 对称法 补偿法 微元法 电场强度 电场线的疏密程度反映电场的强弱。 电场线的切线方向反映电场的方向。 2025 03 考点探究 考法突破 2025 电荷守恒定律　库仑定律 考点1 电场强度的理解和计算 考点2 电场线的理解和应用 考点3 考 航 导 点 2025 考点一　电荷守恒定律 库仑定律 知识点1.元电荷、点电荷 (1)元电荷：_____________ C，所有带电体的电荷量都是元电荷的______倍。 整数 (2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的____________及电荷分布状况对它们之间的作用力的影 响的理想化模型。 大小、形状 知识点2.电荷守恒定律 (1)内容：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 (2)三种起电方式：摩擦起电、______起电、接触起电。 感应 (3)带电实质：物体__________。 得失电子 (4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体，接触后再分开，二者带__________电荷，若两 导体原来带异种电荷，则电荷先______，余下的电荷再______。公式：。 等量同种 中和 平分 知识固本 2025 知识点3.库仑定律 (1)内容 ______中两个静止________之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成______，与它们的距离的二次方成______， 作用力的方向在它们的连线上。 真空 点电荷 正比 反比 (2)表达式 ，式中__________，叫作静电力常量。 (3)库仑力的方向 由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互______，异种电荷相互______。 排斥 吸引 (4)说明 ①，指两点电荷间的距离。对于可视为点电荷的两个均匀带电绝缘球体，为两球的球心间距。 ②当两个电荷间的距离时，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。 考点一　电荷守恒定律 库仑定律 知识固本 2025 知识点4.静电力作用下的平衡问题 考点一　电荷守恒定律 库仑定律 涉及静电场中的平衡问题，其解题思路与力学中的平衡问题一样， 只是在原来受力的基础上多了静电力，具体步骤如下： 知识固本 2025 知识点5.三个自由点电荷的平衡条件及规律 考点一　电荷守恒定律 库仑定律 平衡条件 每个点电荷受另外两个点电荷的合静电力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷的合电场强度为零的位置。 平衡规律 知识固本 2025 考向1.库仑力的叠加 根据球受力图，三力平衡，可以求得电荷量之比 1. (多选)如图所示，在竖直面内有三个带电小球，其中球和球固定，二者连线为一条竖直线，它 们的电荷量大小分别为和，球在图示位置处于静止状态，已知和的连线的长度分别为 和，则( ) BD A.球和球一定带同种电荷 B.球和球一定带异种电荷 C. D. 考向洞察 2025 考向1.库仑力的叠加 2.如图所示，真空中A、B两点分别固定两个相同的带电金属小球(均可视为点电荷)，所带电荷量分别为和， 在A、B的延长线上的C点处固定一电荷量为的试探电荷，试探电荷受到的静电力大小为，已知。若将 两带电金属小球接触后再放回A、B两处时，试探电荷受到的静电力大小为，则为( ) C A. B. C. D. 将两带电小球接触后，两小球所带电荷量均为 考向洞察 2025 考向1.库仑力的叠加 3.如图所示，在边长为的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中a和b电荷量均为和d电荷量 均为，静电力常量为，则a电荷受到的其他三个电荷的库仑力的合力大小是( ) D A.0 B. C. D. 根据电荷的正负判断库仑力的方向，根据库仑定律，求得库仑力大小 根据力的合成法则，可知a电荷所受的库仑力大小。 考向洞察 2025 考向2.库仑力作用下的平衡问题 4.如图所示，在一条直线上有两个相距的点电荷A、B，A带电荷量为带电荷量为。现引入第三个点 电荷C，恰好使三个点电荷均在静电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.正电，B的右边处 B.正电，B的左边处 C.负电，A的左边处 D.负电，A的右边处 要使三个点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 考向洞察 2025 考向2.库仑力作用下的平衡问题 5.(多选)如图所示，绝缘的斜面体ABC静止于水平面上，，两个可视为质点的带电物体P和Q分 别在AB和AC面上静止不动，且P、Q连线水平。AB面和AC面光滑，设斜面体和P、Q的质量分别为M、， 重力加速度为。下列判断正确的是( ) BD A.P、Q一定带异种电荷，且Q的电荷量一定等于P的电荷量 B.P、Q的质量之比是 C.水平面对斜面体底部有水平向右的静摩擦力 D.水平面对斜面体的支持力等于 隔离法：P、Q两物体都是三力平衡，且P、Q在水平方向受到的是大小相等的库仑引力，P、Q一定是带异种电荷，电荷量大小关系不能确定，由库仑引力F、重力和倾角的关系式可知，P、Q质量之比。 整体法：对由斜面体和P、Q所构成的整体，水平面对斜面体支持力等于总重力，水平面对斜面体没有摩擦力，水 平面对斜面体的支持力。 考向洞察 2025 知识点1.电场强度的性质 考点二 电场强度的理解和计算 矢量性 规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向 唯一性 电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置 叠加性 如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的电场强度是各场源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和 知识点2.电场强度的三个计算公式 公式 适用条件 说明 定义式 任何电场 某点的电场强度为确定值，大小及方向与无关 决定式 真空中点电荷的电场 E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离决定 关系式 匀强电场 是沿电场方向的距离 知识固本 2025 知识点3.求解特殊带电体电场强度的计算方法 考点二 电场强度的理解和计算 等效法 在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景 对称法 空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性 补偿法 将有缺损的带电空腔球补全为全球，或将缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面等 微元法 可将带电圆环、带电平面等分成许多微元电荷，每个微元电荷可看成点电荷，再利用公式和电场强度叠加原理求出合电场强度 知识固本 2025 考向1 电场强度的计算 1.在真空中一个点电荷Q的电场中，让轴与它的一条电场线重合，坐标 轴上A、B两点的坐标分别为和如图甲)。在A、B两点分别放置 带正电的试探电荷，试探电荷受到电场力的方向都跟轴正方向相同，其 受到的静电力大小跟试探电荷的电荷量的关系如图乙中直线所示。 下列说法正确的是( ) D A.A点的电场强度大小为 B.B点的电场强度大小为 C.点电荷Q是负电荷 D.点电荷Q的位置坐标为 力与电荷的图像中，斜率即为电场强度大小。 考向洞察 2025 考向2.电场强度的叠加 2.(2023·重庆卷，真空中固定有两个点电荷，负电荷位于坐标原点处，正电荷位于轴上，的电荷量大小 为的8倍。若这两点电荷在轴正半轴的处产生的合电场强度为0，则相距( ) B A. B.(2 C.2 D.(2 根据点电荷电场强度公式和电场强度叠加原理可得两点电荷间的距离 3.(2022·山东卷， 半径为R的绝缘细圆环固定在如图所示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电 量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷。将 一点电荷置于OC延长线上距O点为2R的D点，O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不 变，为( ) C A.正电荷， B.正电荷， C.负电荷， D.负电荷， 取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷（可视为点电荷），根据对称性可知，剩余圆环上的电荷在O点产生的电场强度与A在同一直径上的和与B在同一直径上的产生的电场强度的矢量和相等，根据点电荷电场强度大小及电场强度的叠加原理得到如图所示的电场。 考向洞察 2025 考向2.电场强度的叠加 4. (等效法、补偿法)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，一半 径为R的球体表面均匀带有正电荷，电荷量为为球心，直线是过球体中心的一条水平线，球体表面与直线 交于C、D两点，直线上有两点P、Q，且。现垂直于CD将球面均分为左右两部分，并把右半部分移 去，左半球面所带电荷仍均匀分布，此时P点电场强度大小为E，则Q点的电场强度大小为( ) A A. B. C. D. 先将带电球体补全，一半径为R的球体表面均匀带有正电荷，电荷量为，在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场，则可知P、Q两点所产生的电场强度大小，左半球面所带电荷在P点的电场强度大小，由对称性可知去掉的右半球面所带电荷在Q点的电场强度大小。 考向洞察 2025 知识点1.电场线的特征 考点三 电场线的理解和应用 (1)电场线是______的，实际电场中________。 假想 不存在 (2)电场线起始于____电荷(或无限远)，终止于________(或负电荷)。静电场的电场线________。 正 无限远 不闭合 (3)电场线不______，也不______。 相交 相切 (4)电场线的__________反映电场的强弱。 疏密程度 (5)电场线不表示电荷在电场中运动的______。 轨迹 知识点2.六种典型电场的电场线 知识固本 2025 考点三 电场线的理解和应用 知识点3.两种等量点电荷电场线的比较 比较 等量异种点电荷 等量正点电荷 电场线分布图 电荷连线上的电场强度 沿连线先变____后变____ O点______，但________ O点为____ 中垂线上的电场强度 O点______， 向外逐渐______ O点______， 向外___________ 关于O点对称位置的电场强度 A与、B与、C与 等大______ 等大______ 小 大 最小 不为零 零 最大 减小 最小 先变大后变小 同向 反向 知识固本 2025 知识点4.电场线的应用 考点三 电场线的理解和应用 知识点5.电场线与轨迹问题的判断方法 (1)判断电场强度的大小：电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小。 (2)判断静电力的方向：正电荷受力方向与电场线在该点切线方向相同，负电荷受力方向与电场线在该点切线方向相反。 (3)判断电势的高低与电势降低得快慢：沿电场线方向电势降低最快，且电场线密集处比稀疏处降低更快。 (1)“运动与力两线法”画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从 两者的夹角情况来分析曲线运动的情况。 (2)三不知时要用“假设法”电荷的正负、电场强度的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向，若已知其中 的任意一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知，则要用假设法分别讨论各种情况。 知识固本 2025 图丁的匀强电场中两点的电场强度大小相等，方向相同 考向1.几种常见电场的电场线分布 1.(多选)如图所示的四种电场中均有两点，其中两点的电场强度相同的是( ) BD A.图甲中，与点电荷等距离的两点 B.图乙中，两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距离的两点 C.图丙中，两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距离的两点 D.图丁中，匀强电场中的两点 点电荷的电场的特点可知题图甲中两点的电场强度大小相等，但方向不同。 题图乙中两点的电场强度大小相等，方向都与中垂线垂直向左。 图丙中两点电场强度方向不同 考向洞察 2025 A、B之间的电场线为曲线，题图乙电场中由A点静止释放的质子不可能沿电场线运动到B点 考向2.电场线的应用 2.把头发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，可以模拟出电场线的分布情况。如图甲是模拟孤立点电荷和金属板之间的 电场照片，乙图为简化后的电场线分布情况，则( ) C A.由图甲可知，电场线是真实存在的 B.图甲中，没有头发屑的地方没有电场 C.图乙中A点的电场强度大于B点的电场强度 D.在图乙电场中由A点静止释放的质子能沿着电场线运动到B点 电场线是假想的曲线，不是真实存在的 题图乙中A点的电场线较B点密集，可知A点的电场强度大于B点的电场强度 没有头发屑的地方同样也有电场存在 考向洞察 2025 运动中的物体所受合力应指向运动轨迹凹侧，结合电子受到的电场力及电子的运动轨迹进行分析即可。 考向3.电场线与轨迹的运动分析 3.(2023·全国甲卷)在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集。 下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是( ) A 考向洞察 2025 04 真题练习 命题洞见 2025 1.北京·高考真题)如图所示，两个等量异种点电荷分别位于M、N两点，P、Q是MN连线上的两点，且 。下列说法正确的是( ) C A.P点电场强度比Q点电场强度大 B.P点电势与Q点电势相等 C.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P点电场强度大小也变为原来的2倍 D.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P、Q两点间电势差不变 由等量异种点电荷的电场线分布特点知，P、Q两点电场强度大小相等 由沿电场线方向电势越来越低知，P点电势高于Q点电势 由电场叠加得P点电场强度若仅两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，则P点电场强度大小也变为原来的2倍，同理Q点电场强度大小也变为原来的2倍，而PQ间距不变，根据定性分析可知P、Q两点间电势差变大 真题练习·命题洞见 2025 2.浙江·高考真题)如图所示空间原有大小为E、方向竖直向上的匀强电场，在此空间同 一水平面的 M、N点固定两个等量异种点电荷，绝缘光滑圆环ABCD垂直MN放置，其圆心O 在MN的中点，半径为R、AC和BD分别为竖直和水平的直径。质量为、电荷量为的小球 套在圆环上，从A点沿圆环以初速度做完整的圆周运动，则( ) C A.小球从A到C的过程中电势能减少 B.小球不可能沿圆环做匀速圆周运动 C.可求出小球运动到B点时的加速度 D.小球在D点受到圆环的作用力方向平行MN 根据等量异种点电荷的电场线特点可知，圆环所在平面为等势面，匀强电场方向竖直向上，则小球从A到C的过程电势增加，电势能增加 当场强满足时，小球运动时受到的向心力大小不变，可沿圆环做匀速圆周运动 小球在D点受到圆环指向圆心的力提供向心力，故小球在D点受到圆环的作用力方向不平行MN 真题练习·命题洞见 2025 3.江苏·高考真题)在静电场中有两点，试探电荷在两点的静电力F与电荷量满足如图所示的关系，请问 两点的场强大小 等于( ) D A. 1：1 B. 2：1 C. D. 4：1 F-q图像斜率表示电场强度 真题练习·命题洞见 2025 4.全国·高考真题)在电荷量为Q的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势 规定为零时，距离该点电荷处的电势为，其中为静电力常量，多个点电荷 产生的电场中某点的电势，等于每个点电荷单独存在的该点的电势的代数和。 电荷量分别为和Q2 的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示(图中数字 的单位是伏特)，则( ) B A. B.， C. ， D.， 根据两点电荷周围的电势分布可知带正电，Q2 带负电；由图中电势为0的等势线可知 由图中距离关系可知 联立解得 真题练习·命题洞见 2025 5.广西·高考真题)如图，将不计重力、电荷量为带负电的小圆环套在半径为R的光滑绝缘半圆弧上，半圆弧 直径两端的M点和N点分别固定电荷量为27Q和的负点电荷。将小圆环从靠近N点处静止释放，小圆环先后经过图 上点和点，己知sinθ=0.6，则小圆环从点运动到点的过程中( ) A A.静电力做正功 B.静电力做负功 C.静电力先做正功再做负功 D.静电力先做负功再做正功 设在小圆环在、间的任意一点P，PM与MN的夹角为α，根据几何关系可得 带负电的小圆环在两个负点电荷电场中的电势能 根据数学知识可知在范围内，随着α的增大，小圆环的电势能一直减小，所以静电力做正功。 真题练习·命题洞见 2025 6.河北·高考真题)如图，真空中有两个电荷量均为 的点电荷，分别固定在正三 角形ABC的顶点B、为三角形ABC的中心，沿的中垂线对称放置一根与三角形共面的 均匀带电细杆，电荷量为已知正三角形ABC的边长为点的电场强度为0，静电力常量的 顶点A处的电场强度大小为( ) D A. B. C. D. B点C点的电荷在M的场强的合场强为 因M点的合场强为零，因此带电细杆在M点的场强 ，由对称性可知带电细杆在A点的场强为 ，方向竖直向上，因此A点合场强为 真题练习·命题洞见 2025 7.全国·高考真题)如图，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上， 下端分别系有均带正电荷的小球P、Q；小球处在某一方向水平向右的匀强电场中，平衡时两 细绳与竖直方向的夹角大小相等。则( ) B A.两绳中的张力大小一定相等 B.P的质量一定大于Q的质量 C.P的电荷量一定小于Q的电荷量 D.P的电荷量一定大于Q的电荷量 对Q和P两球进行受力分析，Q和P两球之间的库仑力为F，绳子的拉力分别为，重力分别为g； 三力平衡，根据力之间的几何关系可以求解。 真题练习·命题洞见 2025 8.海南·高考真题)真空中有两个点电荷，电荷量均为，固定 于相距为的两点，O是连线的中点，M点在连线的中垂线上， 距离O点为点在连线上，距离O点为，已知静电力常量为， 则下列说法正确的是( ) BCD A.中垂线上电场强度最大的点到O点的距离为 B.中垂线上电场强度的最大值为 C.在M点放入一电子，从静止释放，电子的加速度一直减小 D.在N点放入一电子，从静止释放，电子的运动可视为简谐运动 设处的点电荷在中垂线上某点A处产生的场强与竖直向下的夹角为，则根据场强的叠加原理可知，A点的合场强为 根据均值不等式可知当 时E有最大值，且最大值为 再根据几何关系可知A点到O点的距离为 真题练习·命题洞见 2025 9.湖北·高考真题)关于电荷和静电场，下列说法正确的是( ) AC A.一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变 B.电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面 C.点电荷仅在电场力作用下从静止释放，该点电荷的电势能将减小 D.点电荷仅在电场力作用下从静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动 根据电荷守恒定律可知一个与外界没有电荷交换的系统，这个系统的电荷总量是不变的 根据电场线和等势面的关系可知电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面 点电荷仅在电场力作用下从静止释放，电场力做正功，电势能减小 正点电荷仅在电场力作用下从静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动，负电荷反之。 真题练习·命题洞见 2025 10.河北·高考真题)如图，在x轴上放置四个点电荷q1 q2 q3和q1 q2位于点两侧，q3和位于B点两侧。 点在y轴上，且OA=OB=OC。取无穷远处电势为零，电荷位置与电荷量满足一定关系，使得以 点为球心、 以为半径的球面上各点的电势均为零。下列说法正确的是( ) BD A. 两点电场强度的方向一定沿轴正方向 B.若在点放一正点电荷，则两点的电势一定升高 C.试探电荷 沿y轴运动过程中，若静电力始终不做功，则它受到的静电力始终为零 D.试探电荷 沿y轴运动过程中，若静电力始终不做功，则点的电场 强度一定为零 以点O为球心、以OC为半径的球面为等势面，由电场强度和等势面的关系可知，AB两点电场强度的方向与半径垂直，与x轴重合。由于无法判断各个电荷的电性，故AB两点电场强度的方向无法判断.取无穷远处为零电势点，由于正点电荷周围的电势为正值，若在0点放一正点电荷，则AB两点的电势一定升高. 真题练习·命题洞见 2025 10.河北·高考真题)如图，在x轴上放置四个点电荷q1 q2 q3和q1 q2位于点两侧，q3和位于B点两侧。 点在y轴上，且OA=OB=OC。取无穷远处电势为零，电荷位置与电荷量满足一定关系，使得以 点为球心、 以为半径的球面上各点的电势均为零。下列说法正确的是( ) BD A. 两点电场强度的方向一定沿轴正方向 B.若在点放一正点电荷，则两点的电势一定升高 C.试探电荷 沿y轴运动过程中，若静电力始终不做功，则它受到的静电力始终为零 D.试探电荷 沿y轴运动过程中，若静电力始终不做功，则点的电场 强度一定为零 试探电荷沿y轴运动过程中，根据电荷分布，若静电力始终不做功，则经过y轴且垂直于x轴的平面为等势面，但静电力不一定为零。根据以点O为球心、以OC为半径的球面为等势面，可知C点的电场强度方向应与y轴重合，再根据经过y轴且垂直于x轴的平面为等势面，可知C点的电场强度方向应与y轴垂直，同一点电场强度的方向是唯一的，故点C的电场强度一定为零. 真题练习·命题洞见 2025 本课时结束 下节课再见！ THANK YOU $$