2027届高考物理一轮复习讲义 第2讲 静电场力的性质

第2讲 静电场力的性质 班级________姓名________ 【课标要求】3.1.3 知道电场是一种物质。了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。会用电场线描述电场。 一、学前自测 概念和规律 1.静电场是_________周围空间存在的一种物质；通常用__________来描述电场的力的性质。 2.真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2 m和0.7m，在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，静电力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图中直线a、b所示，忽略A、B间的作用力，下列说法正确的是（ ） A、B点的电场强度大小为0.25N/C B、A点的电场强度的方向沿x轴负方向 C、点电荷Q的位置坐标为0.3m D、点电荷Q是正电荷 3.（）个电荷量均为（）的小球，均匀分布在半径为R的圆周上，示意如图。若移去位于圆周上P点的一个小球，则圆心O点处的电场强度大小为________，方向_________。（已知静电力常量为k） 4.（多选）电场线能直观、方便地反映电场的分布情况，如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是电场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O对称的两点，B、C和A、D是两电荷连线上关于O对称的两点，则（ ）丙 A． E、F两点场强相同 B． A、D两点场强不同 C．B、O、C三点中，O点场强最大 D．E、O、F三点中，O点场强最大 【变式】两个带电荷量分别为Q1、Q2的质点周围的电场线如图丙所示，比较其电性和电量。 二、梳理知识 温故而知新 1.电场：（1）具有电场是电荷的基本属性；（2）电荷间的相互作用是通过电场实现的； （3）电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用； 2.电场强度：(1)定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力 F 跟它的电荷量 q 的比值；大小：E=F/q；方向：正电荷在该点所受电场力的方向；注意：q为试探电荷，应满足的要求是电荷量足够小、体积足够小，不影响原电场的分布。 （2）电场强度与电场力：电荷在电场中将受到电场力，大小为：F=qE；方向为：正电荷受力的方向跟场强方向相同，负电荷受力的方向跟场强方向相反； 3.点电荷的场强——研究带电体的场强的基础：(1)大小：(2)方向：正电荷的场强方向背离正电荷，负电荷的场强方向指向负电荷。 4.电场的叠加:多个点电荷在空间某点产生的合场强，等于各个点电荷单独在该点产生的场强的矢量和（遵循平行四边形定则）。 5.电场线——电场的形象描述 （1）定义：在电场中画一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线叫做电场线。 （2）物理意义：形象的描绘电场。场强的大小：电场线的疏密程度；场强的方向：电场线上该点的切线方向。 （3）几种常见电场 （4）电场线特点 ①起源于正电荷（或无限远处），终止于负电荷（或无限远处）——（静电场适用） ②电场线不相交、也不相切。 三、典型问题 思路和方法 1.场强的叠加 【例题1】如图，A、B、C 三个点位于以O为圆心的圆上，直径与弦间的夹角为。A、B 两点分别放有电荷量大小为的点电荷时，C点的电场强度方向恰好沿圆的切线方向，则等于（　　） A． B． C． D．2 2.非点电荷电场强度的计算 【例题2】两个半径为R的半球壳球面上分别均匀分布着电荷量为的正电荷，两半球壳球心分别位于和处，如图所示。现测得处的电场强度大小为，方向沿x轴负向。已知静电力常量为k，则左半球在处的电场强度大小为（电荷量为Q 的均匀带电球壳在球外空间产生的电场可以等效为放置在球心处的点电荷Q 产生的电场）（　　） A． B． C． D． 3.经典电场模型 【例题3】真空中有两个点电荷，电荷量均为－q(q>0)，固定于相距为2r的P1、P2两点，O是P1P2连线的中点，M点在P1P2连线的中垂线上，距离O点为r，N点在P1P2连线上，距离O点为x(x≪r)，已知静电力常量为k，则下列说法正确的是(　　) A.P1P2中垂线上电场强度最大的点到O点的距离为r B.P1P2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 4.动力学等综合问题 【例题4】质量为m，带电量为+q的微粒在O点以初速度v0与水平方向成θ角射出，如图所示，微粒在运动过程中所受阻力大小恒为f。已知重力加速度为g。（1）如在某方向加上一定大小的匀强电场后，能保证微粒仍沿v0方向做直线运动，试求所加匀强电场强度的最小值。（2）若加上大小一定、方向水平向左的匀强电场，仍保持微粒沿v0方向做直线运动，并且经过一段时间后微粒又回到O点，求：匀强电场场强E和微粒回到O点时的速率vt。θ v0 O 四、经典再练 巩固和提升 1.某种微型“纳米光子电子加速器”利用激光照射周期性排列的纳米柱体时产生的交变电场来加速电子束。电子束通过虚线框区域的极短时间内，电场可视为恒定的，电场线分布如图所示，这段时间内（   ） A．点的电场强度比点的大 B．电子沿直线从点运动到点时，动能减小 C．电子沿直线从点运动到点时，速度增大 D．电子束的横截面大小和形状均不变 2.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图象如右图所示。则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的（ ） 3.真空中固定有两个点电荷，负电荷Q1位于坐标原点处，正电荷Q2位于x轴上，Q2的电荷量大小为Q1的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x=x0处产生的合电场强度为0，则Q1、Q2相距（　 ） A． B． C． D． 4.如图，E、F、G、H为矩形ABCD各边的中点，O为EG、HF的交点，AB边的长度为d。E、G两点各固定一等量正点电荷，另一电荷量为Q的负点电荷置于H点时，F点处的电场强度恰好为零。若将H点的负电荷移到O点，则F点处场强的大小和方向为（静电力常量为k）（ ） A．，方向向右 B．，方向向左 C．，方向向右 D．，方向向左 5.如图所示，两个固定的半径均为r的细圆环同轴放置，O1、O2分别为两细圆环的圆心，且O1O2＝2r，两圆环分别带有均匀分布的等量异种电荷＋Q、－Q（Q>0），一带正电的粒子（重力不计）从O1由静止释放．静电力常量为k.下列说法正确的是（ ） A．O1O2中点处的电场强度为 B．O1O2中点处的电场强度为 C．粒子在O1O2中点处动能最大 D．粒子在O2处动能最大 6.如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q（q>0）的固定点电荷，已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为（k为静电力常量）（ ） A．k B．k C．k D．k 7.（多选）如图所示，两质量均为m的小球A和B分别带有＋q和－q的电荷量，被绝缘细线悬挂，两球间的库仑引力小于球的重力mg。现加上一个水平向右的匀强电场，待两小球再次保持静止状态时，下列结论正确的是（ ） A．悬线OA向右偏，OA中的张力大于2mg B．悬线OA向左偏，OA中的张力大于2mg C．悬线OA不发生偏离，OA中的张力等于2mg D．悬线AB向左偏，AB线的张力比不加电场时要大 8．如图所示，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB，置于竖直平面内，其最低点B与粗糙水平地面平滑连接，空间存在水平向右的匀强电场。把一质量为m、带电量为的滑块（可视为质点），从轨道上与圆心O等高的A点由静止释放。已知匀强电场的电场强度为，滑块与水平地面间的动摩擦因数为，，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，重力加速度为，求滑块：(1) 在运动过程中对B点的最小压力；(2) 在水平地面上滑行的总路程；(3) 在运动过程中对圆弧轨道压力最大值的位置C（图中未画出）以及滑块在此出对轨道压力的最大值和最小值。 五、真题难题 挑战与提高 9．（多选）一绝缘的固定倾斜斜面，斜面倾角为，空间中存在沿斜面向下的匀强电场，电场强度为。质量为m的物块M、N用一根不可伸长的轻绳绕过滑轮连接，M带正电，电荷量为q，N不带电，N一端与弹簧连接，弹簧另一端固定在地面上，劲度系数为k。初始时有外力作用使M静止在斜面上，轻绳恰好伸直，使M从静止释放，第一次到达最低点的时间为t，不计一切摩擦。则（  ） A．释放时M的加速度为 B．M下滑的最大速度为 C．M下滑的最大距离为 D．M下滑的距离为时，所用时间为 10．如图，等边位于竖直平面内，AB边水平，顶点C在AB边上方，3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下，BC边中点N处的电场强度方向竖直向上，A点处点电荷的电荷量的绝对值为q，求 （1）B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负； （2）C点处点电荷的电荷量。    参考答案 一．学前自测 概念和规律 1.静止电荷 电场强度 2.C 3. 沿OP指向P点 4.AD 二．梳理知识 温故而知新 1.电场 对放入其中的电荷有力的作用 2.（1）放入电场中某点的试探电荷所受的电场力 F 跟它的电荷量 q 的比值；E=F/q；正电荷在该点所受电场力的方向；电荷量足够小、体积足够小，不影响原电场的分布。（2）F=qE；相同，相反 3.（1）（2）背离；指向 4.多个点电荷在空间某点产生的合场强，等于各个点电荷单独在该点产生的场强的矢量和（遵循平行四边形定则）。 5.（1）方向，切线方向，电场强度（2）疏密程度；切线（4）正；负 三．典型问题 思路和方法 【例题1】B 【例题2】D 【例题3】BCD 【例题4】（1） （2）， 四．经典再练 巩固和提升 1.C 2.C 3.B 4.D 5. A 6.B 7.CD 8.（1）mg （2）R （3）最大值 ，最小值 五．真题难题 挑战与提高 9. BD 10.（1），A、B、C均为正电荷；（2） 1 / 49 学科网（北京）股份有限公司 $