专题01 静电场基础概念、性质的理解和应用（期中复习讲义）高二物理上学期人教版

专题01 静电场基础概念、性质的理解和应用 核心考点 复习目标 考情规律 电荷 基本概念和三种起电方式的理解 基础必考点，常出现在小题 库仑定律 库仑定律的计算和应用 高频易错点，容易忽视…… 电场强度 电场强度的叠加和特殊计算方法 高频必考点，会以计算题形式出现 电场线和等势面 电场线和等势面的应用 高频必考点，多以选择题出现 电势和电势能 基本定义和理解 基础必考点，常出现在小题 静电现象及应用 静电平衡和静电屏蔽 高频易错点，容易忽视 知识点01 电荷与电荷守恒定律 1. 电荷 （1）两种电荷：自然界只存在两种电荷，即正电荷和负电荷。 正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。 负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。 （2）电荷间的作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 （3）电荷量：电荷的多少叫电荷量，常用符号Q或q表示，其国际单位是库仑，符号为C。 【注意】科学实验发现电子所带的电荷量最小，且其他带电体所带电荷量是质子电荷量的整数倍，这个最小的电荷量叫元电荷，用e表示，在计算中通常取e＝1.60×10－19 C。 比荷：电子的电荷量e跟电子的质量me之比，叫作电子的比荷，其值为。 （4）物体的微观结构：原子由带正电的原子核和核外带负电的电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。原子核中正电荷的数量与核外电子负电荷的数量相等，所以整个原子对外界表现为电中性。 【注意】金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫作自由电子，失去这种电子的原子便成为带正电的离子。 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。（一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。） 知识点02 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：真空中静止的点电荷。 4. 对库仑力的理解：库仑力是电荷之间的一种相互作用力，具有自己的特性，对物体的平衡和运动起着独立的作用，因此受力分析时不能漏掉。库仑定律即适用静止电荷也适用运动电荷。 【注意】不能根据F＝k推出当r→0时，F→∞的结论，原因是当r→0时，两带电体已不能看成点电荷，该公式已经不再适用，况且实际电荷还有一定的线度。 对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示。 ①同种电荷：F＜k； ②异种电荷：F＞k。 知识点03 电场强度和电场线 1. 电场强度 （1）定义：试探电荷在电场中某个位置所受的力与其电荷量成正比，即F＝Eq，在电场的不同位置，比例常数E一般不一样，它反映了电场在这点的性质，叫做电场强度。 （2）表达式：E＝ ，单位为N/C或V/m，1 N/C＝1 V/m。 （3）方向：电场强度是矢量，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。 （4）物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关 【注意】电场中某点的电场强度是唯一的，由电场本身特性（形成电场的电荷及空间位置）决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电量的多少均无关。 技巧点拨：点电荷的电场 如图所示，场源电荷Q与试探电荷q相距为r，则它们的库仑力F＝k＝qk，所以电荷q处的电场强度E＝＝k。 如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，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． 技巧点拨：电场强度的计算方法 电场强度的三个计算公式 电场强度的叠加与计算的方法 叠加法：多个点电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和。 对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化。 补偿法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，然后再应用对称的特点进行分析，有时还要用到微元思想。 微元法：将带电体分成许多电荷元，每个电荷元看成点电荷，先根据库仑定律求出每个电荷元的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强。 2. 电场线 （1）定义：为了形象描述电场而假想的一条条有方向的曲线。曲线上每一点的切线的方向表示该点的电场强度的方向。 （2）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，是不闭合曲线。 ②电场线在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。 ③在同一幅图中，电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越大。 ④匀强电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，电场线是间距相等的平行直线。 【注意】电场线不是实际存在的线，是为了形象地描述电场而假想的线。电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向。电场线不是带电粒子的运动轨迹，带电粒子在电场力作用下的运动轨迹可能与电场线重合，也可能不重合。 （3）电场线的应用： 知识点04 电势和电势能 1. 电势 （1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功。，单位为伏特，符号为V，其中1V=1J/C。 （2）性质： 标量性 电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。 相对性 电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取无穷远或地球为零电势位置 固有性 电势是电场的固有性质，由电场本身的条件决定，与在该点是否放着电荷、电荷的电性、电荷量均无关。 （3）理解： ①电势与电场强度大小没有必然的联系，某点的电势为零，电场强度可能不为零；某点电势不为零，电场强度可能为零。 ②沿电场线线方向电势逐减降低。 ③沿着电场线方向电势降低最快。 技巧点拨：电势高低的判断方法 判断方法 方法解读 电场线方向法 沿电场线方向电势逐渐降低 场源电荷正负法 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；越靠近正电荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低 电势能 大小法 同一正电荷的电势能越大的位置处电势越高，同一负电荷的电势能越大的位置处电势越低 静电力 做功法 根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低 2. 等势面 （1）定义：电场中电势大小相同的各点构成的面叫作等势面。 （2）特点： a.在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功； b.在空间中两等势面不相交； c.电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面； d.在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏； e.等势面是为描述电场的性质而假想的面； f.等势面的分布与电势零点的选取无关； g.当导体处于静电平衡状态时，导体是一个等势体，导体上各点电势都相等。 （3）应用： a.根据等势面的分布确定电场线的分布。 b.由等差等势面的疏密程度判断电场的强弱。 c.由等势面判断电场中各点电势的高低。 d.由等势面判断在电场中移动电荷时静电力的做功情况。 （4）几种典型电场的等势能面 电场类型 点电荷的电场 等量异种点电荷的电场 等量同种正点电荷的电场 匀强电场 图示 特点 等势面是以点电荷为球心的一簇球面。 两点电荷连线的中垂面上是电势为零的等势面。 在两点电荷中心连线上，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。 等势面为垂直于电场线的一簇等间距平面。 3. 电势能 （1）定义：电荷在电场中具有的能叫做电势能，符号用Ep表示，单位为J。电场力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB。电场力做正（负）功，电势能减少（增加）。电势能的大小等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功。该物理量为标量，正号表示电势能大于零势能点位置，负号表示电势能小于零势能点位置。通常把离场源电荷无穷远处或者大地表面的电势能规定为零。 （2）性质： 标量性 电势能是标量，有正负但没有方向。电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能． 相对性 电势能是相对于零势能面来说的，零势能面选取不同，对于同一个点来讲电势能可能不同。 系统性： 电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能。 （3）理解： ①无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大。 ②正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小． ③正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小 知识点05 电势差与电场强度的关系 1. 电势差 （1）定义：电场中两点间电势的之差，叫做电势差，也叫电压。单位为伏特，符号为V。若A点电势为φA，B点电势为φB.则UAB＝φA－φB；UBA＝φB－φA。 （2）性质： 电势差的性质 标量性 电势差是标量，有正负，无方向。正负表示电场中两点间的电势的高低。 固有性 电势差是表述电场性质的物理量，由电场本身决定，与在这两点间移动的电荷的电量、静电力做功的大小无关。 绝对性 电势差的大小是绝对的，与零电势的选取无关。 （3）静电力做功与电势差的关系：电势差是表征电场能的性质的物理量，在数值上A、B两点间的电势差等于单位正电荷由A点移动到B点时电场力做的功。电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功 与电荷量q的比值叫做AB两点间的电势差，即。 技巧点拨：电势和电势差的比较 电势φ 电势差U 区 别 定义 在电场中电势能与电量比值。 电场中两点间电势的之差。 公式 φ＝ U＝（） 影响因素 由电场和在电场中位置决定。 由电场内两点位置决定。 相对性/绝对性 具有相对性，与零势能点选取有关。 具有绝对性，与零势能点选取无关。 联 系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA。 单位 相同，均为V。 固有性 都是表示电场性质（电场能）的物理量。 标量性 都是标量，但均具有正负。 2. 电势差与电场强度的关系 （1）关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积：UAB＝Ed或E＝(注：公式中d是两点沿电场方向距离) 【注意】电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向，电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间变化的快慢。 （2）在匀强电场中由公式U＝Ed得出的“一式二结论” 技巧点拨：等分法及其应用 (1)等分法：如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的，采用这种等分间距求电势问题的方法，叫作等分法。 (2)“等分法”的应用思路： 技巧点拨：E＝在非匀强电场中的定性分析 公式中的E可理解为距离为d的两点间的平均电场强度。 电势差一定时，场强越大，则沿场强方向的距离越小，此时等差等势面越密。 距离相等的两点间的电势差：场强越大，电势差越大；场强越小，电势差越小。可以用来判断电势的高低。 利用－x图像的斜率判断电场强度：曲线斜率，斜率表示电场强度的大小，正负表示电场强度的方向。 知识点06 静电平衡 1．静电感应现象：把导体放入电场，导体内的自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象。 2．静电平衡：静电平衡状态是导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场等于零，导体内的自由电子不再发生移动的状态。 3.过程分析： 如下图所示，将金属导体放到外电场E0中，导体中自由电子受到外电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生电场强度E’，该电场强度与外电场方向相反，这两个电场叠加后使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度E=0为止，此时F＝Eq＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动。 4．静电平衡状态的特征 （1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。 （2）处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。 （3）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面。 技巧点拨：静电平衡导体上电荷的分布 （1）静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 知识点07 静电屏蔽 1．静电屏蔽：放入电场中的导体壳，由于静电感应，会达到静电平衡，静电平衡时，空腔导体内表面没有电荷，导体壳内空腔里的电场强度处处为0。外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 2．静电屏蔽的两种情况 项目 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 示意图 屏蔽原理 外部电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场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。 当导体空腔外部接地时，球壳的外表面的感应电荷因接地将传给地球，则球壳外部合场强为零，起到屏蔽内电场的作用。 特点 球壳外电场对球壳内不产生影响，球壳内电场对球壳外产生影响。 球壳内外电场互不产生影响。 本质 静电感应与静电平衡 3．静电屏蔽的应用 ①电学仪器和电子设备外面会有金属罩，通讯电缆外面包一层铅皮，可以防止外电场的干扰。 ②电工高压带电作业时，穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业。 知识点08 电容器 1. 定义：存储电荷或者存储电能的仪器，彼此绝缘而又相距很近的两个导体，就构成一个电容器。在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质（电介质）就组成一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。 2.电容器充放电过程 过程内容 充电过程 放电过程 定义 使电容器带电的过程 中和掉电容器所带电荷的过程 方法 将电容器的两极板与电源两极相连 用导线将电容器的两极板接通 特点 ①充电电流的方向为逆时针方向，电流由大到小； ②电容器所带的电荷量增加； ③电容器两极板间的电压升高；④电容器中电场强度增加，当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等； ⑤充电后，电容器从电源中获取的能力称为电场能。 ①放电电流的方向为顺时针方向，电流由大到小； ②电容器所带的电荷量减少； ③电容器两极板间的电压降低； ④电容器中电场强度减弱，当电容器放电结束后，电容器所在电路中无电流； ⑤放电后，电容器的电场能转化为其他形式的能。 场强变化 极板间的场强增强 极板间的场强减小 能量转化 其他能转化为电能 电能转化为其他能 【注意】电容器的电荷量通常是指电容器已容纳的电荷的数量，任意一个极板所带电荷量的绝对值。 3. 电容：电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值叫做电容。用C表示。国际单位制为法拉，符号为F，1F＝1C/V，1F=106uF=1012pF。C＝，C与Q、U、电容器是否带电均无关，仅由电容器本身决定(大小、形状、相对位置及电介质)。Q为每一个极板带电量绝对值，U为电容器两板间的电势差。是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所增加的带电量。 题型一 库仑定律的理解及应用 易｜错｜点｜拨 不能根据F＝k推出当r→0时，F→∞的结论，原因是当r→0时，两带电体已不能看成点电荷，该公式已经不再适用，况且实际电荷还有一定的线度。 对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示。 ①同种电荷：F＜k； ②异种电荷：F＞k。 【典例1】如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离l是球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，引力常量为G，静电力常量为k，那么a、b之间的万有引力 ，库仑力 。（均选填“>”“<”或“=”） 【答案】 = > 【知识点】万有引力的计算、非点电荷间库仑力的计算 【详解】[1]万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然本题中不满足，但由于金属球壳的厚度和质量分布均匀，故两金属球壳a、b可看作质量集中于球心的质点，可以应用万有引力定律计算a、b间的万有引力，则 [2]，不满足的要求，不能将带电金属球壳看成点电荷，a、b所带的异种电荷相互吸引，导致a、b各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布比较密集，故a、b间的库仑力 【典例2】真空中半径均为R的两带电金属小球A、B，电荷量分别为+5q和-3q，当两球球心相距为100R时，两者之间的库仑力大小为F。现将小球A、B接触，然后放置到球心相距为4R处，则此时两者之间的库仑力大小为（　　） A．2500F B． C．稍大于 D．稍小于 【答案】D 【知识点】库仑定律内容和表达式 【详解】当两球球心相距为100R时，两者之间的库仑力大小为 将小球A、B接触后二者的电荷量均为 将两球放置到球心相距为4R处，则此时两者之间的库仑力大小 故选D。 【变式1】真空中，两个半径为r的金属球，其球心相距3r，现使两球带上等量的电荷量Q，静电力常量为k，关于两球之间的静电力说法正确的是（　　） A．若两金属球带同种电荷，两金属球间的静电力为斥力，大小为 B．若两金属球带同种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小大于 C．若两金属球带异种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小大于 D．若两金属球带异种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小小于 【答案】C 【知识点】非点电荷间库仑力的计算 【详解】AB．根据同种电荷相互排斥可知若两金属球带同种电荷，两金属球间的静电力为斥力，由于同种电荷相互排斥，所带电量集中在两球的外侧，两球上电荷间的平均距离大于3r，则根据库仑定律可知两球间的静电力满足 故AB错误； CD．根据异种电荷相互排斥可知若两金属球带异种电荷，两金属球间的静电力为引力，由于异种电荷相互吸引，所带电量集中在两球的内侧，两球上电荷间的平均距离小于3r，则根据库仑定律可知两球间的静电力满足 故C正确，D错误。 故选C。 【变式2】如图所示，在直角三角形的顶点A、分别固定有点电荷、，现将一试探电荷固定于顶点，测得所受电场力与边垂直。已知，则（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【知识点】多个点电荷间库仑力合成 【详解】根据电荷受到的电场力方向，可以判断出点电荷、对的电场力分别为和，如图所示 根据库仑定律，有， 根据几何关系 可知，则有 联立可得 故选B。 题型二 电场强度的叠加和计算 技｜巧｜点｜拨 电场强度的三个计算公式 电场强度的叠加与计算的方法 叠加法：多个点电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和。 对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化。 补偿法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，然后再应用对称的特点进行分析，有时还要用到微元思想。 微元法：将带电体分成许多电荷元，每个电荷元看成点电荷，先根据库仑定律求出每个电荷元的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强。 【典例1】如图所示，纸面内a、b、c三点构成的三角形，ab与ac互相垂直，ac=L，∠c=60°。电荷量分别为-q、+4q的点电荷分别固定放置在a、b两点，d点在a、b两点的连线上，且两个点电荷分别在d点产生的电场强度大小相等，e点在b、c两点连线上，且ae与be互相垂直，静电力常量为k，求∶ (1)e点电场强度的大小； (2)c点电场强度的大小和方向； (3)a、d两点的间距。 【答案】(1) (2)，与ca边的夹角为，斜向左下方 (3) 【知识点】电场强度的叠加法则 【详解】（1）由几何关系得 在e点产生的电场强度分别为 互相垂直，由矢量的合成，e点的电场强度 联立，解得 （2）由几何关系得 在c点产生的电场强度分别为 的夹角为，由矢量的合成，c点的电场强度 与ca边的夹角为，斜向左下方。 （3）设a、d两点间的距离为x，则b、d两点间的距离为，-q在d点产生的电场强度为 在d点产生的电场强度为 由可得 解得‍ 【典例2】如图所示，正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷，其电荷量分别为：+q、+q、-q，该三角形中心O点处的电场强度大小为E，现仅把C点电荷量—q更换为-0.5q，则中心O点处的电场强度大小为（　　） A．0.75E B．1.5E C．2E D．2.5E 【答案】A 【知识点】电场强度的叠加法则 【详解】设O点到正三角形三个顶点的距离为r，根据点电荷场强公式可得三个点电荷在O点的场强大小为 方向如图所示 由场强的叠加原理，可知 现仅把点电荷量更换为，则 方向如图所示 则中心点处的场强大小为 联立，解得 故选A。 【变式1】真空中有一半径为R、球心为O、带电荷量为+Q且电荷均匀分布的绝缘球体。如图所示，B、C均为该球面上的点，A、B、O、C四点共线且AB长为R。现以OB为直径从该球中挖去一个小球，其他部分的电荷分布不变。已知所带电荷均匀分布的球壳对球壳内的带电体的作用力为0，静电力常量为k，规定无穷远处电势为零，下列说法正确的是（　　） A．若使小球球心与A重合，则OA连线上存在电势为零的位置 B．若将小球拿至无穷远处，则C点电场强度大于B点电场强度 C．若将小球拿至无穷远处，则A点的电场强度大小为 D．若将小球拿至无穷远处，则空腔中的电场为匀强电场，其方向平行于OB 【答案】BCD 【知识点】割补法求电场强度 【详解】A．两个正电球体周围电势均大于零，因此该连线上电势都是大于零的，A错误； B．设没挖小球时大球在B、C两点的电场强度大小分别为EB1、EC1，则EB1=EC1 小球单独作用时在B、C两点产生的电场强度大小分别为EB2、EC2，由题意知 故 B正确； C．没挖小球时，绝缘带电体在A点产生的电场强度为 而挖去部分所带电荷量为，在A点产生的电场强度为 则 解得 C正确； D．利用“所带电荷均匀分布的球壳对球壳内的带电体的作用力为0”这一条件，在球腔内任意取一点D，将球空腔补全后的球体在D点产生的电场强度（为电荷密度） 补进去的部分在D点产生的电场强度等效成这部分的电荷集中在中心，则在D点产生的电场强度 如图所示： 由几何关系可得，球腔内任意一点的电场强度均为E1和E2的矢量差，则 可见E为定值，且方向平行于OB方向，D正确。 故选BCD。 【变式2】如图所示，均匀带正电圆环带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为过圆心且垂直于圆环平面的直线上的一点，，求P点的场强大小和方向。 【答案】，方向O指向P 【知识点】割补法求电场强度 【详解】若将圆环分成n小段，则每一小段可视为点电荷，其电荷量为 这样就把非理想化模型转化为了理想化模型，每一个点电荷在P点产生的场强大小为 如图所示 根据对称性可知，每一个点电荷在P点产生的场强在垂直于OP方向的分量会被抵消，沿着OP方向的分量 所以P点的场强 联立可得 方向O指向P。 题型三 电场线和等势面的应用 技｜巧｜点｜拨 电势高低的判断方法 判断方法 方法解读 电场线方向法 沿电场线方向电势逐渐降低 场源电荷正负法 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；越靠近正电荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低 电势能 大小法 同一正电荷的电势能越大的位置处电势越高，同一负电荷的电势能越大的位置处电势越低 静电力 做功法 根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低 【典例1】如图所示为某正电荷产生的某区域的电场线分布图，是电场中的两点。将电荷量为的正点电荷（试探电荷）置于点，所受电场力为，则下列判断正确的是（　　） A．点的电场强度大小为，方向向右 B．将电荷量为的负点电荷放于点，点电场强度大小为，方向向左 C．将点电荷从点移走，则该点的电场强度为零 D．点处的电场强度小于 【答案】AD 【知识点】电场强度的定义和单位、根据电场线的疏密比较电场强弱 【详解】A．根据电场强度的定义式可得点的电场强度大小为 由题图可知，点的电场强度方向向右，故正确； BC．电场强度由电场自身决定，与放入的电荷无关，所以将电荷量为的负点电荷放于点，点电场强度大小为，方向向右；将点电荷从点移走，该点的电场强度仍为，故BC错误； D．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，由电场线的分布可知，a点的电场强度比点的电场强度大，所以点处的电场强度小于，故D正确。 故选AD。 【典例2】我国长江内生活着一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图所示的是这种鱼周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的点，下列说法正确的是（　　） A．A点电场强度小于B点电场强度 B．负离子运动到A点时，其加速度方向向左 C．若图中CA是某离子的运动轨迹，则A点速率大于C点速率 D．图中从A至C的虚线是正离子的运动轨迹 【答案】BCD 【知识点】物体运动轨迹、速度、受力(加速度)的相互判断、根据电场线的疏密比较电场强弱、电场线、等势面和运动轨迹的定性分析 【详解】A．根据电场线的疏密程度代表场强大小可知，A点电场强度大于B点电场强度，故A错误； B．负离子在A点所受的电场力向左，由牛顿第二定律，其加速度方向向左，故B正确； C．若图中CA是某离子的运动轨迹，假设离子从C运动到A，则该离子受到的电场力和速度方向夹角为锐角，电场力做正功，则A点速率大于C点速率，故C正确； D．根据曲线运动的合外力必须指向曲线的凹侧，可知图中从A至C的虚线是正离子的运动轨迹，故D正确。 故选BCD。 【变式1】武当山有一座铜铸金殿，雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。若放电时金殿附近某条弯曲电场线如图所示，则下列各点的电势关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【知识点】电势和电场线的关系 【详解】根据沿着电场线方向电势逐渐降低，可知 故选C。 【变式2】如图为某静电去污池的结构示意图，其中涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒连接电源后分别置于处理池底部和污水中，电场线分布如图所示，其中M、N和P为电场线上的点。则（　　） A．M点电势高于N点电势 B．M、P两点的电场强度相同 C．带负电的微粒从M点移到N点，其电势能减小 D．带负电的微粒从M点移到N点，电场力对其做负功 【答案】C 【知识点】根据电场线的疏密比较电场强弱、比较电势能的大小、电场力做功和电势能变化的关系、电势和电场线的关系 【详解】A．随电场线方向电势降低，可知M点电势低于N点电势，故A错误； B．根据电场线的疏密程度可知M点的电场强度比P点的小，故B错误； C．由于M点电势低于N点电势，带负电的微粒从M点移到N点，其电势能减小，故C正确； D．由于带负电的微粒从M点移到N点，其电势能减小，故电场力做正功，故D错误。 故选C。 题型四 静电现象及其应用 技｜巧｜点｜拨 一、静电平衡的特点： （1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。 （2）处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。 （3）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面。 二、静电屏蔽的两种模型 项目 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 示意图 屏蔽原理 外部电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场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。 当导体空腔外部接地时，球壳的外表面的感应电荷因接地将传给地球，则球壳外部合场强为零，起到屏蔽内电场的作用。 特点 球壳外电场对球壳内不产生影响，球壳内电场对球壳外产生影响。 球壳内外电场互不产生影响。 本质 静电感应与静电平衡 【典例1】一个不带电的空腔导体放入匀强电场E0中，达到静电平衡后，导体外部电场线分布如图所示。W为导体壳壁，A、B为空腔内两点。下列说法正确的是（　　） A．感应电荷在A、B两点场强相等 B．金属导体内外表面存在电势差 C．金属发生感应起电，左端外表面的感应电荷为负，右端外表面的感应电荷为正 D．金属处于静电平衡时，金属内部的电场强度与静电场E0大小相等、方向相反 【答案】AC 【知识点】静电平衡、利用静电平衡求场强 【详解】AD．根据静电平衡下导体内部特征，金属内部被静电屏蔽，金属内部的电场强度为0，此时金属内部的感应电场强度与静电场电场强度大小相等、方向相反，故感应电荷在A、B两点场强相等，故A正确，故D错误； B．根据静电平衡下导体内部特征，金属整体是等势体，金属导体内外表面电势差为0，故B错误； C．金属放在静电场中会发生感应起电，左端外表面的感应电荷为负，右端外表面的感应电荷为正，故C正确； 故选AC。 【典例2】如图所示，将一锥形导体放入电荷量为Q的负点电荷电场中，导体内有A、B两点，A点到电荷的距离为d，则（    ） A． B．锥形导体右端带负电 C．导体表面的感应电荷在A点产生的电场强度大小为 D．A点电场强度比B点大 【答案】C 【知识点】点电荷与均匀球体（球壳）周围的场强、静电平衡、利用静电平衡求场强 【详解】A．导体处于静电平衡状态，内部各点的电势是相等的，故A错误； B．根据静电感应的原理可知，锥形导体的右端应感应异种电荷，故带正电，故B错误； C．根据静电平衡可知，导体内部合场强为零，则有 方向由A指向点电荷，故感应电荷在A点产生的场强大小与点电荷在A点形成的电场强度大小相等，方向相反，即 故C正确； D．达到静电平衡时，导体内部各点场强均为零，可知A点的电场强度等于B点的电场强度，故D错误； 故选C。 【变式1】如图所示，高压静电防护服接地，O为防护服内的一点，把一带电量为Q的金属小球移动到距离O点的r处。金属小球可视为点电荷，静电力常量为k，取大地电势为0，下列说法正确的是（　　） A．高压静电防护服应采用绝缘性能特别好的绝缘材料制作 B．感应电荷在O点处产生的场强大小等于，方向由O指向金属小球 C．高压静电防护服外表面场强处处为零 D．高压静电防护服左侧外表面带负电，电势小于0 【答案】B 【知识点】利用静电平衡求场强、静电屏蔽 【详解】A．高压静电防护服是内部有用金属丝织成的金属网，金属导电性好，对外部电场能起到屏蔽作用。故A错误； B．由场强叠加原理可知 感应电荷场强方向与金属小球产生的场强方向相反，由O指向金属小球。故B正确； C．高压静电防护服内部电场强度处处为零，电荷分布在外表面上，表面处的场强不等于0。故C错误； D．由于防护服接地，应为左侧外表面带负电，大地无限远处带正电（防护服与大地连成一无限大导体），所以右侧不带电，防护服与大地相连，所以防护服上各点电势为0。故D错误。 故选B。 【变式2】如图所示，绝缘金属球壳的空腔M内、外各有一小球N和Q，下列说法不正确的是（    ） A．若Q、M不带电，M不接地，则N带电时，Q上无感应电荷 B．若Q、M不带电，M接地，则N带电时，Q上无感应电荷 C．若M、N不带电，M不接地，则Q带电时，N上无感应电荷 D．若M、N不带电，M接地，则Q带电时，N上无感应电荷 【答案】C 【知识点】静电屏蔽 【详解】A B．若Q、M不带电，M不接地，则N带电时，由于静电屏蔽，Q上无感应电荷；若M接地，M与大地组成一个大导体，靠近N的一端和大地将出现感应电荷，Q上无感应电荷，故A、B正确； C D．若Q、N不带电，M不接地，则Q带电时，Q产生的电场会影响N，N上有感应电荷；若M接地，Q产生的电场不会影响N，N上无感应电荷，故C错误，D正确。 故选C。 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1．下列判断正确的是（　　） A．点电荷概念的提出，体现了等效替代的思想 B．库仑扭秤实验和卡文迪什扭秤实验都用了放大法 C．研究小船过河时，运用了控制变量法 D．加速度公式，运用了比值定义法 【答案】B 【知识点】库仑定律内容和表达式、控制变量法、理想模型法 【详解】A．点电荷是理想化模型，采用理想化方法，而非等效替代思想，故A错误； B．库仑扭秤和卡文迪什扭秤均通过微小扭转角的放大效应测量力，均使用放大法，故B正确； C．小船过河问题通过运动的合成与分解（矢量的合成）分析，属于等效替代法，而非控制变量法，故C错误； D．加速度公式是决定式，由牛顿第二定律得出，不是比值定义法，故D错误。 故选B。 2．如图所示，两个点电荷所带电荷量分别为和，固定在直角三角形的A、B两点，其中。若长度为，则点电场强度大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【知识点】电场强度的叠加法则 【详解】两个点电荷在点产生的电场强度的方向如图所示 由题可知， 由于夹角为，由平行四边形定则可知点电场强度大小为 故选A。 3．下列关于静电现象的说法，正确的是（　　） A．图甲中，高压输电线最上面两根导线的作用是和大地一起组成稀疏金属“网”把高压线屏蔽起来 B．图乙中，因为有金属网的屏蔽，A球上的电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零 C．图丙中，范德格拉夫起电机的传送带是用导电性能良好的材料做的 D．图丁中，烟尘吸附从负极释放出来的电子，在电场力作用下向A板运动 【答案】A 【知识点】感应起电、利用静电平衡求场强、静电屏蔽、静电吸附 【详解】A．高压输电线最上面两根导线是避雷线，它们与大地相连，和大地一起组成稀疏金属 “网”，能把高压线屏蔽起来，避免雷击，故A正确； B．图乙中，由于金属网的屏蔽，验电器箔片不会张开，此时A球上电荷在验电器金属球B处产生的电场强度与金属网产生的感应电场相互平衡，不是A球上电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零，故B错误； C．范德格拉夫起电机的传送带需要不断将电荷传递到顶端金属球，若用导电性能良好的材料做传送带，电荷会通过传送带导走，无法实现起电，所以传送带是用绝缘材料做的，故C错误； D．在静电除尘中，A板带正电，B为负极，且B处附近电场强度很强，B处空气被电离，烟尘吸附从空气电离释放出来的电子后带负电，在电场力作用下应向带正电的A板运动，故D错误。 故选A。 4．物理思想方法是物理学科素养的重要内容，可帮助我们提升思维水平，形成综合能力。下列说法正确的是（　　） A．卡文迪什利用扭秤测量万有引力常量用到了微元法的思想 B．合力、分力等概念的建立体现了等效替代的思想 C．加速度公式与电势都采用了比值定义法 D．点电荷、电场都是抓住主要因素忽略次要因素建立的理想化模型 【答案】B 【知识点】电势的概念、定义式、单位和物理意义、等效法、微元法、理想模型法 【详解】A．卡文迪什的扭秤实验通过放大微小形变测量引力常量，采用的是放大法，而非微元法，故A错误； B．合力与分力的等效性体现了等效替代思想，故B正确； C．加速度公式是牛顿第二定律的表达式（决定式），而电势是比值定义法，故C错误； D．点电荷是理想化模型，但电场是客观存在的物质，并非理想化模型，故D错误。 故选B。 5．在探究平行板电容器电容的实验中，对一个电容为C、正对面积为S、两极板之间距离为d的电容器，充电Q后（　　） A．若带电荷量再增加ΔQ，其他条件不变，则电容器两极板之间的电压一定增加 B．若带电荷量再增加ΔQ，其他条件不变，则电容器两极板之间的电场强度可能不变 C．保持带电荷量Q不变，若电容器两极板之间的距离增大到2d，其他条件不变，则板间电压增加到原来的4倍 D．保持带电荷量Q不变，若电容器正对面积减小到原来的，其他条件不变，则电场强度增加到原来的4倍 【答案】A 【知识点】电容器的动态分析(U不变）、电容器的动态分析(Q不变） 【详解】AB．根据，可得 若带电荷量再增加ΔQ，其他条件不变，则电容器两极板之间的电压一定增加 根据，可知电容器两极板之间的电场强度一定增加，故A正确，B错误； C．保持带电荷量Q不变，若电容器两极板之间的距离增大到2d，其他条件不变，根据可知，电容C变为原来的一半，根据可知，板间电压增加到原来的2倍，故C错误； D．保持带电荷量Q不变，若电容器正对面积减小到原来的，其他条件不变，根据 可知电场强度增加到原来的2倍，故D错误。 故选A。 期中重难突破练（测试时间：10分钟） 6．如图所示，A、B、C是三个相同的金属球（可视为质点），分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上，其中A球带正电荷，B球带负电荷，C球不带电，A球带电荷量为Q，B球带电荷量为。现将B球先后与A、C接触再放回原处，静电力常量为k，则A球受到的静电力大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【知识点】电荷守恒定律、多个点电荷间库仑力合成 【详解】将B球先后与A、C接触后，A、B、C各带电量为-Q、、；放回原处后，B、C对A的斥力均为 夹角为60°，则A受静电力的合力为，故选B。 7．如图所示，图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定有三个点电荷+q、+q、-q，则该三角形中心O点处的场强方向为 ，大小为 【答案】 由O指向C 【知识点】电场强度的叠加法则 【详解】[1]由于点电荷位于正三角形ABC的三个顶点，则根据电场强度的矢量叠加可得A与B点点电荷在O处电场强度的方向为由O指向C，而负电荷电场线方向在OC连线上由O指向C，故该三角形中心O点处的场强方向为由O指向C； [2]根据几何关系可知 A处电荷在O处的电场强度的大小为 同理B处电荷在O处的电场强度的大小为 A与B点电荷在O处电场强度的大小为 故该三角形中心O点处的场强大小为 8．长为的导体棒原来不带电,现将一个电量为的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端处，如图所示。已知静电力常量为，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的电场强度大小为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【知识点】利用静电平衡求场强 【详解】当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的电场强度大小与+q在O点产生的电场强度大小相等，方向相反，即，故选A。 9．如图，在直角坐标系xOy中有a、b、c三点，a点坐标为（0，2），b点坐标为（2，2），c点坐标为（2，0）。现加上一平行于xOy平面的匀强电场，已知、、，则匀强电场的场强大小为（　　） A．125V/m B．250V/m C．500V/m D．1000V/m 【答案】B 【知识点】匀强电场中电势差与电场强度的关系 【详解】已知，过a和c两点的直线是一条等势线，过b点做ac的垂线bd，如图所示。根据几何关系可得 匀强电场的场强大小，故选B。 10．如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，电介质板与被测物体相连，被测物体到极板右边缘的距离为x。接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，下列说法正确的是（　　） A．若x变大，则电容器的电容增大 B．若x变小且电容器的电荷量不变，则电容器极板间的电压减小 C．若x变大且电容器极板间的电压不变，则电容器的电荷量增加 D．若x变大且电容器极板间的电压不变，则有电流流向电容器的负极板 【答案】BD 【知识点】平板电容器电容的决定式、电容器的动态分析(U不变）、电容器的动态分析(Q不变） 【详解】A．x变大，即拔出电介质板，根据 可知电容减少，故A错误； B．x变小，即插入电介质板，根据 可知电容增大，电容器的电荷量不变，根据 则电容器极板间的电压减小，故B正确； CD．x变大，即拔出电介质板，根据 可知电容减少，电容器极板间的电压不变，根据 则电容器的电荷量减小，电容器放电，有电流流向电容器的负极板，故C错误，D正确。 故选BD。 期中综合拓展练（测试时间：15分钟） 11．如图所示，水平天花板下方固定一光滑定滑轮，在定滑轮正下方处固定一带正电的点电荷。不带电的A球与带正电的B球用绝缘轻绳跨过连接，A、B均视为质点，初始系统静止且。若B的电荷量缓慢减少，在B到达正下方前，则（　　） A．B球的轨迹是一段圆弧 B．A球的质量大于B球的质量 C．此过程中点电荷对B球的库仑力变大 D．此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐减小 【答案】A 【知识点】用相似三角形解决平衡问题、非共线带电体的平衡问题 【详解】AB．开始时B球受力如图所示 由相似三角形可知 因，可知 则A球的质量小于B球的质量：由于不变，不变，可知不变，则随着B球所带的电荷量缓慢减少，B球的轨迹是一段圆弧，故A正确，B错误； C．根据，则有 则随着B的电荷量缓慢减少，减小，减小，即此过程中点电荷对B球的库仑力减小，故C错误； D．因滑轮两侧绳子拉力不变，当B球下降时，两侧细绳的夹角减小，则合力变大，即此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐变大，故D错误。 故选A。 12．如图所示，金属板所带电荷量为+Q，质量为m的金属小球所带电荷量为+q，当小球静止后，悬挂小球的绝缘轻质细线与竖直方向间的夹角为α，小球与金属板中心O恰好在同一条水平线上，且距离为L。重力加速度为g，静电力常量为k。求： (1)小球所受静电力的大小； (2)金属板在小球处产生的电场强度； (3)小球在O点处产生的电场强度。 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】直接合成法解决三力平衡问题、电场强度的定义和单位、点电荷与均匀球体（球壳）周围的场强 【详解】（1）小球受到静电力F、绳子拉力T及自身重力mg而平衡，由平衡条件可知 （2）金属板在小球处产生的电场强度 （3）小球在O点处产生的电场强度 13．一个半径为，不带电的金属球放置在绝缘支架上，球心位置为O。带电量为的点电荷放置在与球心的距离为的位置，如图所示。此时金属球表面产生了感应电荷，下列说法正确的是（    ） A．O点的电势为零 B．小球中的感应电荷总量等于 C．感应电荷在O点产生的电场强度的大小为 D．感应电荷在O点产生的电场强度的大小为 【答案】D 【知识点】利用静电平衡求场强 【详解】A．由于没有规定何处电势为0，故无法确定O点电势，故A错误； B．静电感应导致金属球的电荷重新分布，总电量仍为零，故B错误； CD．导体球处于静电平衡时，点场强为0，即-Q的点电荷与感应电荷在O点产生的合场强为0，因此感应电荷在O点产生的电场强大小等于-Q的点电荷在O点产生的电场强度的大小，而-Q的点电荷在O点产生的电场强度的大小为 故C错误，D正确。 故选D。 14．如图，将带负电的试探电荷沿着等量异种点电荷的中垂线从点移动到点，再沿连线从点移动到点，则（　　） A．从到再到的过程中，电场力先变大再变小 B．点的电势高于点的电势 C．从到的过程中，试探电荷的电势能不变 D．从到的过程中，电场力对试探电荷做负功 【答案】C 【知识点】异种等量点电荷电场线分布、等量异种电荷周围电势的分布 【详解】A．如图所示 和大小相等，中垂线上某点场强为 越靠近点，角度越大，越小，故场强越大。 根据 可知从到过程中，电场力先变大。 连线上某点场强为 整理得 越靠近电荷，越大，场强越大，故再到的过程中，电场力继续变大。 故从到再到的过程中，电场力一直增大，故A错误； BC．电势叠加遵循代数法则，根据 可知中垂线上的点的电势均为0，故点的电势和点的电势相等，从到的过程中，根据 可知试探电荷的电势能不变。 故B错误，C正确； D．从到的过程中，负试探电荷受电场力的方向与位移同向，故电场力对试探电荷做正功，故D错误。 故选C。 15．如图所示的电路中，AB是两金属板构成的平行板电容器，G是灵敏电流计。保持电键K始终闭合，将B极板向下移动一小段距离，已知初末态两极板AB间的电压不变，下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容变大 B．电容器内部电场强度大小变小 C．B极板移动过程中灵敏电流计中有从左向右的电流 D．P点电势增大 【答案】BCD 【知识点】电容器的动态分析(U不变）、电容器内部的电势随电容的变化 【详解】A．将B板向下平移一小段距离，由可知，电容器的电容变小，故A错误； B．将电键K闭合，两极板的电势差不变，由 可知将B板向下平移一小段距离，电容器内部电场强度大小变小，故B正确； C．根据可知电容器的电荷量减小，故电容器放电，所以B极板移动过程中灵敏电流计中有从左向右的电流，故C正确； D．根据 可得变小，其中不变，则变大，即P点电势增大，故D正确。 故选BCD。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 静电场基础概念、性质的理解和应用 核心考点 复习目标 考情规律 电荷 基本概念和三种起电方式的理解 基础必考点，常出现在小题 库仑定律 库仑定律的计算和应用 高频易错点，容易忽视…… 电场强度 电场强度的叠加和特殊计算方法 高频必考点，会以计算题形式出现 电场线和等势面 电场线和等势面的应用 高频必考点，多以选择题出现 电势和电势能 基本定义和理解 基础必考点，常出现在小题 静电现象及应用 静电平衡和静电屏蔽 高频易错点，容易忽视 知识点01 电荷与电荷守恒定律 1. 电荷 （1）两种电荷：自然界只存在两种电荷，即正电荷和负电荷。 正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。 负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。 （2）电荷间的作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 （3）电荷量：电荷的多少叫电荷量，常用符号Q或q表示，其国际单位是库仑，符号为C。 【注意】科学实验发现电子所带的电荷量最小，且其他带电体所带电荷量是质子电荷量的整数倍，这个最小的电荷量叫元电荷，用e表示，在计算中通常取e＝1.60×10－19 C。 比荷：电子的电荷量e跟电子的质量me之比，叫作电子的比荷，其值为。 （4）物体的微观结构：原子由带正电的原子核和核外带负电的电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。原子核中正电荷的数量与核外电子负电荷的数量相等，所以整个原子对外界表现为电中性。 【注意】金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫作自由电子，失去这种电子的原子便成为带正电的离子。 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。（一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。） 知识点02 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：真空中静止的点电荷。 4. 对库仑力的理解：库仑力是电荷之间的一种相互作用力，具有自己的特性，对物体的平衡和运动起着独立的作用，因此受力分析时不能漏掉。库仑定律即适用静止电荷也适用运动电荷。 【注意】不能根据F＝k推出当r→0时，F→∞的结论，原因是当r→0时，两带电体已不能看成点电荷，该公式已经不再适用，况且实际电荷还有一定的线度。 对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示。 ①同种电荷：F＜k； ②异种电荷：F＞k。 知识点03 电场强度和电场线 1. 电场强度 （1）定义：试探电荷在电场中某个位置所受的力与其电荷量成正比，即F＝Eq，在电场的不同位置，比例常数E一般不一样，它反映了电场在这点的性质，叫做电场强度。 （2）表达式：E＝ ，单位为N/C或V/m，1 N/C＝1 V/m。 （3）方向：电场强度是矢量，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。 （4）物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关 【注意】电场中某点的电场强度是唯一的，由电场本身特性（形成电场的电荷及空间位置）决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电量的多少均无关。 技巧点拨：点电荷的电场 如图所示，场源电荷Q与试探电荷q相距为r，则它们的库仑力F＝k＝qk，所以电荷q处的电场强度E＝＝k。 如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，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． 技巧点拨：电场强度的计算方法 电场强度的三个计算公式 电场强度的叠加与计算的方法 叠加法：多个点电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和。 对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化。 补偿法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，然后再应用对称的特点进行分析，有时还要用到微元思想。 微元法：将带电体分成许多电荷元，每个电荷元看成点电荷，先根据库仑定律求出每个电荷元的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强。 2. 电场线 （1）定义：为了形象描述电场而假想的一条条有方向的曲线。曲线上每一点的切线的方向表示该点的电场强度的方向。 （2）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，是不闭合曲线。 ②电场线在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。 ③在同一幅图中，电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越大。 ④匀强电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，电场线是间距相等的平行直线。 【注意】电场线不是实际存在的线，是为了形象地描述电场而假想的线。电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向。电场线不是带电粒子的运动轨迹，带电粒子在电场力作用下的运动轨迹可能与电场线重合，也可能不重合。 （3）电场线的应用： 知识点04 电势和电势能 1. 电势 （1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功。，单位为伏特，符号为V，其中1V=1J/C。 （2）性质： 标量性 电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。 相对性 电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取无穷远或地球为零电势位置 固有性 电势是电场的固有性质，由电场本身的条件决定，与在该点是否放着电荷、电荷的电性、电荷量均无关。 （3）理解： ①电势与电场强度大小没有必然的联系，某点的电势为零，电场强度可能不为零；某点电势不为零，电场强度可能为零。 ②沿电场线线方向电势逐减降低。 ③沿着电场线方向电势降低最快。 技巧点拨：电势高低的判断方法 判断方法 方法解读 电场线方向法 沿电场线方向电势逐渐降低 场源电荷正负法 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；越靠近正电荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低 电势能 大小法 同一正电荷的电势能越大的位置处电势越高，同一负电荷的电势能越大的位置处电势越低 静电力 做功法 根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低 2. 等势面 （1）定义：电场中电势大小相同的各点构成的面叫作等势面。 （2）特点： a.在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功； b.在空间中两等势面不相交； c.电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面； d.在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏； e.等势面是为描述电场的性质而假想的面； f.等势面的分布与电势零点的选取无关； g.当导体处于静电平衡状态时，导体是一个等势体，导体上各点电势都相等。 （3）应用： a.根据等势面的分布确定电场线的分布。 b.由等差等势面的疏密程度判断电场的强弱。 c.由等势面判断电场中各点电势的高低。 d.由等势面判断在电场中移动电荷时静电力的做功情况。 （4）几种典型电场的等势能面 电场类型 点电荷的电场 等量异种点电荷的电场 等量同种正点电荷的电场 匀强电场 图示 特点 等势面是以点电荷为球心的一簇球面。 两点电荷连线的中垂面上是电势为零的等势面。 在两点电荷中心连线上，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。 等势面为垂直于电场线的一簇等间距平面。 3. 电势能 （1）定义：电荷在电场中具有的能叫做电势能，符号用Ep表示，单位为J。电场力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB。电场力做正（负）功，电势能减少（增加）。电势能的大小等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功。该物理量为标量，正号表示电势能大于零势能点位置，负号表示电势能小于零势能点位置。通常把离场源电荷无穷远处或者大地表面的电势能规定为零。 （2）性质： 标量性 电势能是标量，有正负但没有方向。电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能． 相对性 电势能是相对于零势能面来说的，零势能面选取不同，对于同一个点来讲电势能可能不同。 系统性： 电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能。 （3）理解： ①无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大。 ②正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小． ③正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小 知识点05 电势差与电场强度的关系 1. 电势差 （1）定义：电场中两点间电势的之差，叫做电势差，也叫电压。单位为伏特，符号为V。若A点电势为φA，B点电势为φB.则UAB＝φA－φB；UBA＝φB－φA。 （2）性质： 电势差的性质 标量性 电势差是标量，有正负，无方向。正负表示电场中两点间的电势的高低。 固有性 电势差是表述电场性质的物理量，由电场本身决定，与在这两点间移动的电荷的电量、静电力做功的大小无关。 绝对性 电势差的大小是绝对的，与零电势的选取无关。 （3）静电力做功与电势差的关系：电势差是表征电场能的性质的物理量，在数值上A、B两点间的电势差等于单位正电荷由A点移动到B点时电场力做的功。电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功 与电荷量q的比值叫做AB两点间的电势差，即。 技巧点拨：电势和电势差的比较 电势φ 电势差U 区 别 定义 在电场中电势能与电量比值。 电场中两点间电势的之差。 公式 φ＝ U＝（） 影响因素 由电场和在电场中位置决定。 由电场内两点位置决定。 相对性/绝对性 具有相对性，与零势能点选取有关。 具有绝对性，与零势能点选取无关。 联 系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA。 单位 相同，均为V。 固有性 都是表示电场性质（电场能）的物理量。 标量性 都是标量，但均具有正负。 2. 电势差与电场强度的关系 （1）关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积：UAB＝Ed或E＝(注：公式中d是两点沿电场方向距离) 【注意】电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向，电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间变化的快慢。 （2）在匀强电场中由公式U＝Ed得出的“一式二结论” 技巧点拨：等分法及其应用 (1)等分法：如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的，采用这种等分间距求电势问题的方法，叫作等分法。 (2)“等分法”的应用思路： 技巧点拨：E＝在非匀强电场中的定性分析 公式中的E可理解为距离为d的两点间的平均电场强度。 电势差一定时，场强越大，则沿场强方向的距离越小，此时等差等势面越密。 距离相等的两点间的电势差：场强越大，电势差越大；场强越小，电势差越小。可以用来判断电势的高低。 利用－x图像的斜率判断电场强度：曲线斜率，斜率表示电场强度的大小，正负表示电场强度的方向。 知识点06 静电平衡 1．静电感应现象：把导体放入电场，导体内的自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象。 2．静电平衡：静电平衡状态是导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场等于零，导体内的自由电子不再发生移动的状态。 3.过程分析： 如下图所示，将金属导体放到外电场E0中，导体中自由电子受到外电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生电场强度E’，该电场强度与外电场方向相反，这两个电场叠加后使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度E=0为止，此时F＝Eq＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动。 4．静电平衡状态的特征 （1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。 （2）处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。 （3）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面。 技巧点拨：静电平衡导体上电荷的分布 （1）静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 知识点07 静电屏蔽 1．静电屏蔽：放入电场中的导体壳，由于静电感应，会达到静电平衡，静电平衡时，空腔导体内表面没有电荷，导体壳内空腔里的电场强度处处为0。外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 2．静电屏蔽的两种情况 项目 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 示意图 屏蔽原理 外部电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场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。 当导体空腔外部接地时，球壳的外表面的感应电荷因接地将传给地球，则球壳外部合场强为零，起到屏蔽内电场的作用。 特点 球壳外电场对球壳内不产生影响，球壳内电场对球壳外产生影响。 球壳内外电场互不产生影响。 本质 静电感应与静电平衡 3．静电屏蔽的应用 ①电学仪器和电子设备外面会有金属罩，通讯电缆外面包一层铅皮，可以防止外电场的干扰。 ②电工高压带电作业时，穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业。 知识点08 电容器 1. 定义：存储电荷或者存储电能的仪器，彼此绝缘而又相距很近的两个导体，就构成一个电容器。在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质（电介质）就组成一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。 2.电容器充放电过程 过程内容 充电过程 放电过程 定义 使电容器带电的过程 中和掉电容器所带电荷的过程 方法 将电容器的两极板与电源两极相连 用导线将电容器的两极板接通 特点 ①充电电流的方向为逆时针方向，电流由大到小； ②电容器所带的电荷量增加； ③电容器两极板间的电压升高；④电容器中电场强度增加，当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等； ⑤充电后，电容器从电源中获取的能力称为电场能。 ①放电电流的方向为顺时针方向，电流由大到小； ②电容器所带的电荷量减少； ③电容器两极板间的电压降低； ④电容器中电场强度减弱，当电容器放电结束后，电容器所在电路中无电流； ⑤放电后，电容器的电场能转化为其他形式的能。 场强变化 极板间的场强增强 极板间的场强减小 能量转化 其他能转化为电能 电能转化为其他能 【注意】电容器的电荷量通常是指电容器已容纳的电荷的数量，任意一个极板所带电荷量的绝对值。 3. 电容：电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值叫做电容。用C表示。国际单位制为法拉，符号为F，1F＝1C/V，1F=106uF=1012pF。C＝，C与Q、U、电容器是否带电均无关，仅由电容器本身决定(大小、形状、相对位置及电介质)。Q为每一个极板带电量绝对值，U为电容器两板间的电势差。是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所增加的带电量。 题型一 库仑定律的理解及应用 易｜错｜点｜拨 不能根据F＝k推出当r→0时，F→∞的结论，原因是当r→0时，两带电体已不能看成点电荷，该公式已经不再适用，况且实际电荷还有一定的线度。 对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示。 ①同种电荷：F＜k； ②异种电荷：F＞k。 【典例1】如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离l是球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，引力常量为G，静电力常量为k，那么a、b之间的万有引力 ，库仑力 。（均选填“>”“<”或“=”） 【典例2】真空中半径均为R的两带电金属小球A、B，电荷量分别为+5q和-3q，当两球球心相距为100R时，两者之间的库仑力大小为F。现将小球A、B接触，然后放置到球心相距为4R处，则此时两者之间的库仑力大小为（　　） A．2500F B． C．稍大于 D．稍小于 【变式1】真空中，两个半径为r的金属球，其球心相距3r，现使两球带上等量的电荷量Q，静电力常量为k，关于两球之间的静电力说法正确的是（　　） A．若两金属球带同种电荷，两金属球间的静电力为斥力，大小为 B．若两金属球带同种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小大于 C．若两金属球带异种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小大于 D．若两金属球带异种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小小于 【变式2】如图所示，在直角三角形的顶点A、分别固定有点电荷、，现将一试探电荷固定于顶点，测得所受电场力与边垂直。已知，则（    ） A． B． C． D． 题型二 电场强度的叠加和计算 技｜巧｜点｜拨 电场强度的三个计算公式 电场强度的叠加与计算的方法 叠加法：多个点电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和。 对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化。 补偿法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，然后再应用对称的特点进行分析，有时还要用到微元思想。 微元法：将带电体分成许多电荷元，每个电荷元看成点电荷，先根据库仑定律求出每个电荷元的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强。 【典例1】如图所示，纸面内a、b、c三点构成的三角形，ab与ac互相垂直，ac=L，∠c=60°。电荷量分别为-q、+4q的点电荷分别固定放置在a、b两点，d点在a、b两点的连线上，且两个点电荷分别在d点产生的电场强度大小相等，e点在b、c两点连线上，且ae与be互相垂直，静电力常量为k，求∶ (1)e点电场强度的大小； (2)c点电场强度的大小和方向； (3)a、d两点的间距。 【典例2】如图所示，正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷，其电荷量分别为：+q、+q、-q，该三角形中心O点处的电场强度大小为E，现仅把C点电荷量—q更换为-0.5q，则中心O点处的电场强度大小为（　　） A．0.75E B．1.5E C．2E D．2.5E 【变式1】真空中有一半径为R、球心为O、带电荷量为+Q且电荷均匀分布的绝缘球体。如图所示，B、C均为该球面上的点，A、B、O、C四点共线且AB长为R。现以OB为直径从该球中挖去一个小球，其他部分的电荷分布不变。已知所带电荷均匀分布的球壳对球壳内的带电体的作用力为0，静电力常量为k，规定无穷远处电势为零，下列说法正确的是（　　） A．若使小球球心与A重合，则OA连线上存在电势为零的位置 B．若将小球拿至无穷远处，则C点电场强度大于B点电场强度 C．若将小球拿至无穷远处，则A点的电场强度大小为 D．若将小球拿至无穷远处，则空腔中的电场为匀强电场，其方向平行于OB 【变式2】如图所示，均匀带正电圆环带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为过圆心且垂直于圆环平面的直线上的一点，，求P点的场强大小和方向。 题型三 电场线和等势面的应用 技｜巧｜点｜拨 电势高低的判断方法 判断方法 方法解读 电场线方向法 沿电场线方向电势逐渐降低 场源电荷正负法 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；越靠近正电荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低 电势能 大小法 同一正电荷的电势能越大的位置处电势越高，同一负电荷的电势能越大的位置处电势越低 静电力 做功法 根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低 【典例1】如图所示为某正电荷产生的某区域的电场线分布图，是电场中的两点。将电荷量为的正点电荷（试探电荷）置于点，所受电场力为，则下列判断正确的是（　　） A．点的电场强度大小为，方向向右 B．将电荷量为的负点电荷放于点，点电场强度大小为，方向向左 C．将点电荷从点移走，则该点的电场强度为零 D．点处的电场强度小于 【典例2】我国长江内生活着一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图所示的是这种鱼周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的点，下列说法正确的是（　　） A．A点电场强度小于B点电场强度 B．负离子运动到A点时，其加速度方向向左 C．若图中CA是某离子的运动轨迹，则A点速率大于C点速率 D．图中从A至C的虚线是正离子的运动轨迹 【变式1】武当山有一座铜铸金殿，雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。若放电时金殿附近某条弯曲电场线如图所示，则下列各点的电势关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式2】如图为某静电去污池的结构示意图，其中涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒连接电源后分别置于处理池底部和污水中，电场线分布如图所示，其中M、N和P为电场线上的点。则（　　） A．M点电势高于N点电势 B．M、P两点的电场强度相同 C．带负电的微粒从M点移到N点，其电势能减小 D．带负电的微粒从M点移到N点，电场力对其做负功 题型四 静电现象及其应用 技｜巧｜点｜拨 一、静电平衡的特点： （1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。 （2）处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。 （3）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面。 二、静电屏蔽的两种模型 项目 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 示意图 屏蔽原理 外部电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场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。 当导体空腔外部接地时，球壳的外表面的感应电荷因接地将传给地球，则球壳外部合场强为零，起到屏蔽内电场的作用。 特点 球壳外电场对球壳内不产生影响，球壳内电场对球壳外产生影响。 球壳内外电场互不产生影响。 本质 静电感应与静电平衡 【典例1】一个不带电的空腔导体放入匀强电场E0中，达到静电平衡后，导体外部电场线分布如图所示。W为导体壳壁，A、B为空腔内两点。下列说法正确的是（　　） A．感应电荷在A、B两点场强相等 B．金属导体内外表面存在电势差 C．金属发生感应起电，左端外表面的感应电荷为负，右端外表面的感应电荷为正 D．金属处于静电平衡时，金属内部的电场强度与静电场E0大小相等、方向相反 【典例2】如图所示，将一锥形导体放入电荷量为Q的负点电荷电场中，导体内有A、B两点，A点到电荷的距离为d，则（    ） A． B．锥形导体右端带负电 C．导体表面的感应电荷在A点产生的电场强度大小为 D．A点电场强度比B点大 【变式1】如图所示，高压静电防护服接地，O为防护服内的一点，把一带电量为Q的金属小球移动到距离O点的r处。金属小球可视为点电荷，静电力常量为k，取大地电势为0，下列说法正确的是（　　） A．高压静电防护服应采用绝缘性能特别好的绝缘材料制作 B．感应电荷在O点处产生的场强大小等于，方向由O指向金属小球 C．高压静电防护服外表面场强处处为零 D．高压静电防护服左侧外表面带负电，电势小于0 【变式2】如图所示，绝缘金属球壳的空腔M内、外各有一小球N和Q，下列说法不正确的是（    ） A．若Q、M不带电，M不接地，则N带电时，Q上无感应电荷 B．若Q、M不带电，M接地，则N带电时，Q上无感应电荷 C．若M、N不带电，M不接地，则Q带电时，N上无感应电荷 D．若M、N不带电，M接地，则Q带电时，N上无感应电荷 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1．下列判断正确的是（　　） A．点电荷概念的提出，体现了等效替代的思想 B．库仑扭秤实验和卡文迪什扭秤实验都用了放大法 C．研究小船过河时，运用了控制变量法 D．加速度公式，运用了比值定义法 2．如图所示，两个点电荷所带电荷量分别为和，固定在直角三角形的A、B两点，其中。若长度为，则点电场强度大小为（　　） A． B． C． D． 3．下列关于静电现象的说法，正确的是（　　） A．图甲中，高压输电线最上面两根导线的作用是和大地一起组成稀疏金属“网”把高压线屏蔽起来 B．图乙中，因为有金属网的屏蔽，A球上的电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零 C．图丙中，范德格拉夫起电机的传送带是用导电性能良好的材料做的 D．图丁中，烟尘吸附从负极释放出来的电子，在电场力作用下向A板运动 4．物理思想方法是物理学科素养的重要内容，可帮助我们提升思维水平，形成综合能力。下列说法正确的是（　　） A．卡文迪什利用扭秤测量万有引力常量用到了微元法的思想 B．合力、分力等概念的建立体现了等效替代的思想 C．加速度公式与电势都采用了比值定义法 D．点电荷、电场都是抓住主要因素忽略次要因素建立的理想化模型 5．在探究平行板电容器电容的实验中，对一个电容为C、正对面积为S、两极板之间距离为d的电容器，充电Q后（　　） A．若带电荷量再增加ΔQ，其他条件不变，则电容器两极板之间的电压一定增加 B．若带电荷量再增加ΔQ，其他条件不变，则电容器两极板之间的电场强度可能不变 C．保持带电荷量Q不变，若电容器两极板之间的距离增大到2d，其他条件不变，则板间电压增加到原来的4倍 D．保持带电荷量Q不变，若电容器正对面积减小到原来的，其他条件不变，则电场强度增加到原来的4倍 期中重难突破练（测试时间：10分钟） 6．如图所示，A、B、C是三个相同的金属球（可视为质点），分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上，其中A球带正电荷，B球带负电荷，C球不带电，A球带电荷量为Q，B球带电荷量为。现将B球先后与A、C接触再放回原处，静电力常量为k，则A球受到的静电力大小为（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定有三个点电荷+q、+q、-q，则该三角形中心O点处的场强方向为 ，大小为 8．长为的导体棒原来不带电,现将一个电量为的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端处，如图所示。已知静电力常量为，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的电场强度大小为（    ） A． B． C． D． 9．如图，在直角坐标系xOy中有a、b、c三点，a点坐标为（0，2），b点坐标为（2，2），c点坐标为（2，0）。现加上一平行于xOy平面的匀强电场，已知、、，则匀强电场的场强大小为（　　） A．125V/m B．250V/m C．500V/m D．1000V/m 10．如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，电介质板与被测物体相连，被测物体到极板右边缘的距离为x。接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，下列说法正确的是（　　） A．若x变大，则电容器的电容增大 B．若x变小且电容器的电荷量不变，则电容器极板间的电压减小 C．若x变大且电容器极板间的电压不变，则电容器的电荷量增加 D．若x变大且电容器极板间的电压不变，则有电流流向电容器的负极板 期中综合拓展练（测试时间：15分钟） 11．如图所示，水平天花板下方固定一光滑定滑轮，在定滑轮正下方处固定一带正电的点电荷。不带电的A球与带正电的B球用绝缘轻绳跨过连接，A、B均视为质点，初始系统静止且。若B的电荷量缓慢减少，在B到达正下方前，则（　　） A．B球的轨迹是一段圆弧 B．A球的质量大于B球的质量 C．此过程中点电荷对B球的库仑力变大 D．此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐减小 12．如图所示，金属板所带电荷量为+Q，质量为m的金属小球所带电荷量为+q，当小球静止后，悬挂小球的绝缘轻质细线与竖直方向间的夹角为α，小球与金属板中心O恰好在同一条水平线上，且距离为L。重力加速度为g，静电力常量为k。求： (1)小球所受静电力的大小； (2)金属板在小球处产生的电场强度； (3)小球在O点处产生的电场强度。 13．一个半径为，不带电的金属球放置在绝缘支架上，球心位置为O。带电量为的点电荷放置在与球心的距离为的位置，如图所示。此时金属球表面产生了感应电荷，下列说法正确的是（    ） A．O点的电势为零 B．小球中的感应电荷总量等于 C．感应电荷在O点产生的电场强度的大小为 D．感应电荷在O点产生的电场强度的大小为 14．如图，将带负电的试探电荷沿着等量异种点电荷的中垂线从点移动到点，再沿连线从点移动到点，则（　　） A．从到再到的过程中，电场力先变大再变小 B．点的电势高于点的电势 C．从到的过程中，试探电荷的电势能不变 D．从到的过程中，电场力对试探电荷做负功 15．如图所示的电路中，AB是两金属板构成的平行板电容器，G是灵敏电流计。保持电键K始终闭合，将B极板向下移动一小段距离，已知初末态两极板AB间的电压不变，下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容变大 B．电容器内部电场强度大小变小 C．B极板移动过程中灵敏电流计中有从左向右的电流 D．P点电势增大 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $