第九章 第1讲　电场力的性质 课件 -2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

该高中物理高考复习课件聚焦静电场专题，覆盖电场力的性质、电场能的性质、电容器及带电粒子运动等核心考点。依据高考评价体系，通过2023-2025年多省市真题分析，明确电场强度叠加、库仑定律应用等高频考点权重，归纳动态平衡、图像分析等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题溯源+方法建模+素养提升”，如以2025年河北卷库仑定律平衡题为例，用科学思维中的模型建构法拆解受力分析，结合电场强度叠加的对称法等技巧，培养学生科学推理能力。设置易错点警示和图像专题，帮助学生掌握得分关键，教师可据此实施精准复习，提升备考效率。

第九章　静电场 【考情分析】 　　　　年份 考查点　　　　 2025 2024 2023 电场力的性质 陕晋青宁·T1、 河北·T8、广西·T4、 湖南·T5、安徽·T10、 湖北·T10 河北·T7、江苏·T1、 安徽·T8 海南·T8、山东·T11、 湖南·T5、全国乙·T24 电场能的性质 云南·T4、 黑吉辽内蒙古·T7、 海南·T6、山东·T11、 河南·T4、北京·T8、 四川·T3、河北·T1、 甘肃·T5、 浙江1月选考·T4、 湖南·T8、广西·T14 广东·T8、山东·T10、 全国甲·T18、 浙江6月选考·T12、 广西·T7、湖南·T5、 甘肃·T9、北京·T11、 河北·T2 广东·T9、山东· T11、 湖北·T3、辽宁·T9、 海南·T12、全国 乙·T19 电容器及电容器的充、放电现象 2025·黑吉辽 内蒙古·T4、 2025·江苏·T9、 2025·重庆·T13 浙江6月选考·T6、 黑吉辽·T5、 甘肃·T7、广西· T12、 海南·T13、重庆· T12 海南·T7、山东· T14、 新课标·T22 带电粒子在电场中的 运动 甘肃·T7、四川·T13、 重庆·T5、福建·T4、 河南·T13、江苏·T13、 广西·T14、北京·T20、 广东·T15、陕晋青宁· T15 广东·T15、 河北·T13 北京·T8、T19、 湖北·T10、 浙江6月 选考·T12、 全国甲·T18 【AI考情预测】 一、命题趋势 1.核心考点保持稳定,考查方式不断创新,会通过新情境、新设问方式呈现。 2.图像与动态分析类题目会继续增加,对空间想象能力和综合分析能力要求会进一步提高。 3.探究性与开放性进一步增强。试题将更加注重考查学生的科学探究能力和创新思维,可能增加实验设计类题目或增加开放性设问。 4.对结论的合理性分析和误差讨论也可能成为考查点;跨学科融合考查成为常态,物理学内部知识的综合将继续加强。 5.计算能力与数学工具要求适度提高。虽然高考物理不追求复杂计算,但对基本数学工具的运用要求会保持适度提高趋势。 二、潜在难点 1.在概念的应用中,学生容易混淆电场强度的方向与电场线方向,不注意电势的相对性和电势能的正负含义,忽略“电势高低”与“场强大小”的非直接关联,不清楚电势差与电场力做功中正负号的物理意义。 2.在多个点电荷产生的电场叠加问题中,学生易漏算方向或计算错误;缺乏空间想象能力,难以建立等效模型;电场线与等势面的关联中,学生易误认为“电势为零则场强必为零”;带电粒子在电场中的运动的动力学与能量结合中,学生易忽略重力是否需考虑;功能关系应用时,混淆“电场力做功”与“其他力做功”;对复杂运动中的往复运动不能正确分析,对临界条件不能作出正确判断。 3.电容器的动态分析中公式容易混淆;电容器断开电源或连接电源时,场强、电势差、电量的变化关系易错。插入电介质或改变极板距离时,学生易混淆“电压”与“场强”的变化趋势。 4.数学工具的应用中微分思想因数学基础不足难以理解;不能确定函数图像中斜率、截距、交点、面积等的物理意义。 三、备考建议 1.夯实概念基础,构建知识网络。电场强度、电势、电势差、电容等核心概念的定义式、决定式及其相互关系必须清晰。 2.注意区分易混概念,如电场强度与电势的关系、电场力做功与电势能变化的关系等。 3.强化场强叠加与电势分析能力。针对场强叠加题目增多的趋势,应重点训练矢量合成技巧,掌握对称性分析方法。 4.提升图像分析处理能力。加强φ-x图像、E-x图像、Ep-x图像等的互译训练,掌握图像斜率、面积、极值点等的物理意义。 5.通过实际问题培养模型构建能力,学会将复杂实际情境简化为熟悉的物理模型。 6.加强综合问题解决能力。静电场与力学、能量、磁学等知识的综合是高考难点,应进行专题训练。 总结:高考物理静电场命题正朝着“基础与能力并重、理论与应用结合、传承与创新共存”的方向发展。备考过程中,既要扎实掌握核心基础知识,又要注重能力提升和视野拓展,培养解决实际问题的物理素养,才能有效应对新高考的挑战。 第1讲 电场力的性质 【学习目标】 1.理解电荷间相互作用是通过电场实现的;掌握电场强度的定义式;认识电场是客观存在的特殊物质;理解电场线对电场的可视化描述;会计算点电荷、匀强电场等简单模型中电场力的合成与分解。 2.能建立点电荷、试探电荷等理想化模型分析电场问题;通过库仑定律和电场强度定义推导点电荷场强公式;运用矢量合成法解决多个点电荷的电场叠加问题;辨析“电场力”与“电场强度”的区别。 3.通过“探究影响电场力因素”实验学习控制变量法;分析电场力与距离、电荷量的关系,验证库仑定律;利用传感器或模拟软件绘制电场线分布图;探究实际情境中的电场力现象。 4.了解库仑定律的发现历程,体会实验在物理理论建立中的作用;讨论静电场在科技中的应用及其社会价值;认识高压电场中的安全防护知识,形成科学应用的责任意识;分析静电现象对环境的影响。 知识构建 基础转化 1.(2025·陕晋青宁卷,1)某同学绘制了四幅静电场的电场线分布图,其中可能正确的是(　　) B A B C D 2.(多选)(2025·河北卷,8)如图,真空中固定在绝缘台上的两个相同的金属小球A和B,带有等量同种电荷,电荷量为q,两者间距远大于小球直径,两者之间的静电力大小为F。用一个电荷量为Q的同样的金属小球C先跟A接触,再跟B接触,移走C后,A和B之间的静电力大小仍为F,则Q∶q的绝对值可能是 (　 　) AD A.1　　B.2　　C.3　　D.5 考点一 库仑定律及其应用 1.对库仑定律的理解 (1)库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用。 (2)若是两个均匀带电绝缘球:可将其视为电荷集中在球心的点电荷,r为球心间的距离。 (3)若是两个带电导体球:要考虑表面电荷的重新分布,如图所示。 2.三个自由点电荷的平衡 (1)条件:两个点电荷在第三个点电荷处的合电场强度为零,或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反。 (2)规律。 “三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上; “两同夹异”——正负电荷相互间隔; “两大夹小”——中间电荷的电荷量最小; “近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。 [例1] 【对库仑定律的理解】 关于库仑定律,下列说法正确的是(　　) A.法国物理学家库仑利用扭秤实验探究电荷之间的相互作用规律而得到了库仑定律 B.库仑定律中,k称为静电力常量,其单位是 N·m2/C C.库仑定律适用于真空中任意两个带电体间库仑力的计算 A 【解析】 法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律,故A正确;库仑定律中,k称为静电力常量,其单位是N·m2/C2,故B错误;库仑定律适用于真空中任意两个点电荷间库仑力的计 算,故C错误;当r趋于零时,电荷不能再视为点电荷,此时库仑定律不成立,所以F不是趋于无限大,故D错误。 [例2] 【库仑力作用下的静态平衡问题】 (2025·湖南卷,5)如图,两带电小球的质量均为m,小球A用一端固定在墙上的绝缘轻绳连接,小球B用固定的绝缘轻杆连接。A球静止时,轻绳与竖直方向的夹角为60°,两球连线与轻绳的夹角为30°,整个系统在同一竖直平面内,重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　) A.A球静止时,轻绳上拉力为2mg B.A球静止时,A球与B球间的库仑力为2mg C.若将轻绳剪断,则剪断瞬间A球加速度大小为g D.若将轻绳剪断,则剪断瞬间轻杆对B球的作用力变小 C [例3] 【库仑力作用下的动态平衡问题】 (2025·安徽合肥阶段练习)如图所示,水平天花板下方固定一光滑小定滑轮O,在定滑轮的正下方固定一带正电的点电荷C,不带电的小球A与带正电的小球B通过跨过定滑轮的绝缘轻绳相连。开始时系统在图示位置静止,OB⊥BC。若B球所带的电荷量缓慢减少 (未减为零),在B球到达定滑轮O正下方之前,下列说法正确的是(　　) A.A球的质量大于B球的质量 B.此过程中A球保持静止状态 C.此过程中点电荷对B球的库仑力逐渐增大 D.此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐减小 B [例4] 【库仑力作用下的动力学问题】(2025·湖北恩施期末)如图所示,光滑绝缘水平面上(俯视图)有三个可视为点电荷的带电小球A、B、C。在小球C上作用一水平恒力F(未知),三个小球保持相对静止一起向右运动。已知三球质量均为m,间距均为l0。A、B球带等量正电荷q。求: (1)C球的电性和电荷量qC; 【答案】 (1)C球带负电荷　2q (2)水平外力F的大小。 考点二 对电场强度的理解和计算 1.对电场强度的理解 (2)电场强度是矢量,电场中某点的电场强度的方向与正试探电荷在该点所受电场力的方向相同,与负试探电荷在该点所受电场力的方向相反。 2.电场强度的叠加 (1)叠加原理:空间某点的电场强度等于各个场源电荷单独存在时所激发的电场在该点场强的矢量和,如图所示。 (2)复杂带电体产生电场的电场强度的求解。 ①等效法:在保证效果相同的前提下,将复杂的电场情境变换为简单的或熟悉的电场情境。 例如:一个点电荷+q与一个无限大薄金属板形成的电场,等效为两个等量异种点电荷形成的电场,如图甲、乙所示。 ②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简化。 [例5] 【对电场强度的理解和计算】 (多选)(2025·浙江杭州阶段检测)如图甲所示,在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出),O、A、B为轴上三点。放在A、B两点的试探电荷受到的静电力与其所带电荷量的关系如图乙所示。以x轴的正方向为静电力的正方向,则(　 　) A.点电荷Q一定为正电荷 B.点电荷Q在A、B之间 C.A点的电场强度大小为2×103 N/C D.同一电荷在A点受到的电场力比在B点的小 BC [例6] 【电场强度的叠加】 (2025·江西二模)如图所示,等边三角形ABC的三个角上固定着三个等量同种点电荷,此时,在AC边的中点D的电场强度大小为E。现将固定在A点的点电荷撤去,则D点的电场强度大小变为(　　) A [例7] 【对称法求电场强度】(2025·贵州贵阳模拟)如图所示,以O点为圆心的圆上有A、B、C三点。A、B、C三点将圆三等分,其中A、B的连线水平。在A、B两点各固定一个电荷量为+Q的点电荷,在C点固定一个电荷量为-Q的点电荷。圆的半径为R,则O点的电场强度大小和方向为(　　) C [例8] 【补偿法求电场强度】 (2025·山西大同三模)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场可等效为电荷集中于球心处的点电荷在球壳外产生的电场。如图所示,在半径为r的半球面上均匀分布着正电荷,AB为通过半球顶点与球心O的直线,且AO=BO=2r。若A、B点的电场强度大小分别为E1和E2,静电力常量为k,则半球面上的电荷量为(　　) B 考点三 对电场线的理解和应用 (1)对等量异种点电荷来说,为什么中垂线上中点电场强度最大? 模理探真·深度学习 (2)对于等量同种点电荷来说,为什么从两电荷连线的中垂线中点向两侧电场强度先变大后变小? 提示:等量同种点电荷的连线中垂线的中点处电场强度为零,无穷远处电场强度也为零,所以从中垂线中点向两侧电场强度先增大后减小。 1.等量点电荷的电场线与电场强度 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线 分布图 电荷连线 上的电场强度 沿连线先变小后变大 O点最小,但不为零 O点为零 中垂线上的电场强度 O点最大,向外逐渐减小 O点最小,向外先变大后变小 关于O点 对称位置 的电场强度 A与A′、B与B′、C与C′ 等大同向 等大反向 2.电场线的应用 (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的快慢: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。 [例9] 【对电场线的理解和应用】 (多选)(2025·云南丽江二模)如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图,左侧点电荷带电荷量为+2q,右侧点电荷带电荷量为-q,P、Q两点关于两点电荷连线对称。下列说法正确的是 (　 　) A.P、Q两点的电场强度相同 B.M点的电场强度大于N点的电场强度 C.在两点电荷连线上,中点处的电场强度最小 D.在M点由静止释放一个正的试探电荷,电荷不会沿电场线通过P点 BD 【解析】 根据题图及对称性可知,P、Q两点的电场强度大小相同,但是方向不同,故P、Q两点的电场强度不相同,A错误;M点处的电场线比N点处的电场线密集,则M点的电场强度大于N点的电场强度,B正确;由于两点电荷电荷量不相等,在两点电荷连线上,中点处的电场线不是最稀疏的,则电场强度不是最小,C错误;因MP之间的电场线是曲线,则在M点 由静止释放一个正的试探电荷,此时其加速度沿 电场线切线方向,电荷不会沿电场线通过P点, D正确。 [例10] 【电场线与带电粒子的轨迹问题】(2023·全国甲卷,18)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 A B C D 【解析】 电子做曲线运动,其所受外力应指向轨迹凹侧,而电子在电场中受静电力,且方向与电场线方向相反,分析可知,只有选项A中满足静电力指向轨迹凹侧。选项A正确,B、C、D错误。 电场线与轨迹问题的判断方法 (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)“三不知时要假设”——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。 方法点拨 感谢观看 【答案】 1.60×10-19 C　整数　转移　保持不变　摩擦　感应　电子 形状　大小　真空　点电荷　正比　反比　k　9.0×109　真空 点电荷　　N/C　k　切线　疏密 ①同种电荷:F<k; ②异种电荷:F>k。 D.由库仑定律的表达式F=k可知,当r趋于零时,F趋于无限大 【解析】 A球静止时,对A球受力分析,如图所示,由平行四边形定则及几何关系可知,轻绳上拉力为FT=mg,A球与B球间的库仑力F库=2mgcos 30°=mg,故A、B错误;若将轻绳剪断,则剪断瞬间A球受到轻绳的拉力消失,其他两力保持不变,根据三力平衡知识可知,此时A球所受的合力大小为mg,则加速度大小为g,故C正确;若将轻绳剪断,则剪断瞬间B球受到的库仑力、重力不变,B球仍然处于静止状态,则轻杆对B球的作用力不变,故D错误。 【解析】开始时对B球受力分析如图所示,由几何关系知mBg>FT,而FT=mAg,则mB>mA,故A错误;假设此过程中A球保持静止状态,由于B球所带的电荷量缓慢减少,B球缓慢下摆,B球受力平衡,根据三角形相似有==,由于mBg、OB、OC均不变,BC逐渐减小,则轻绳拉力FT不变,假设成立,库仑力F逐渐减小,故B正确,C错误;由于轻绳拉力FT不变,∠AOB逐渐减小,轻绳OA、OB的拉力的合力逐渐增大,即滑轮受到轻绳的作用力逐渐增大,故D错误。 【解析】 (1)由于三个小球保持相对静止一起向右运动, 可知小球A(或B)一定受指向C的库仑力,可知C球带负电荷, A球受力如图所示, 对A球有=sin 30°, 解得qC=2q。 【答案】(2) 【解析】 (2)设三球运动的加速度为a,对A球有tan 60°=ma, 对三球整体有F=3ma, 解得F=。 (1)电场中某点的电场强度E的大小和方向是唯一的,且只由电场本身决定,与F、q的大小及是否存在试探电荷无关,即不能认为E∝F或E∝。 【解析】 由电场强度定义式E=可知,图线斜率绝对值的大小为各点的场强大小,可得EA=2×103 N/C,EB=0.5×103 N/C,同一电荷在A点受到的电场力比在B点的大,C正确,D错误。图线斜率的正负表示场强方向,可知A、B两点电场强度方向相反,则点电荷Q为负电荷且在A、B之间,B正确,A错误。 A.E B.2E C.4E D.2E 【解析】 设等边三角形的边长为L,点电荷的电荷量为q,因A、C两点电荷在 D点的电场强度相互抵消,则D点的电场强度大小为E==,将固定在A点的点电荷撤去后,C处的点电荷在D点的电场强度大小为E1=,由于E1与 E垂直,则D点的合电场强度为ED===E。A正确。 A.电场强度为零 B.电场强度为,方向竖直向上 C.电场强度为,方向竖直向下 D.电场强度为,方向竖直向下 【解析】 A、B两点的点电荷在O点产生的电场强度大小均为,如图所示,根据对称性和几何关系,A、B两点的点电荷在O点产生的合电场强度为,方向竖直向下,C点的点电荷在O点产生的电场强度为,方向竖直向下,所以O点的电场强度为,方向竖直向下,故选C。 A. B. C. D. 【解析】 设半球面上的电荷量为q,补全右半球面,则右半球面上也均匀地带上电荷量为q的正电荷,则完整带电球面的右球面在A点的电场强度与左球面在B点的电场强度大小相等,则在A点的电场强度为E1+E2=k,解得q=。B正确。 提示:等量异种点电荷连线中垂线上,其中点到两个点电荷距离最近,根据E=k,所以两个点电荷在中点产生的场强最大,且方向相同,根据场强叠加原理可知,中垂线上中点处电场强度最大。 $