解密08 静电场-备战2018年高考物理之高频考点解密

解密08 静电场 核心考点 考纲要求 物质的电结构、电荷守恒 静电现象的解释 点电荷 库仑定律 静电场 电场强度、点电荷的场强 电场线 电势能、电势 电势差 匀强电场中电势差与电场强度的关系 带电粒子在匀强电场中的运动 示波管 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅰ 考点1 库仑定律 一、点电荷 1．点电荷是一种理想化的物理模型。当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。 2．电荷量、元电荷、点电荷和检验电荷的区别 （1）电荷量是物体带电荷的多少，电荷量只能是元电荷的整数倍。 （2）元电荷是是最小的电荷量，不是电子也不是质子。 （3）点电荷要求带电体的线度远小于研究范围的空间尺度，对电荷量无限制。 （4）检验电荷是用来研究电场性质的电荷，要求放入电场后对电场产生的影响可以忽略不计，故应为带电荷量足够小的点电荷。 二、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．公式：F= ，其中比例系数k为静电力常量，k=9.0×109 N·m2/C2 3．适用情况 （1）带电体的线度相对研究范围的空间尺度足够小，可视为点电荷。 （2）电荷量分布均匀的球形带电体，r为球心到点电荷或球心到球心的距离。 ★特别提示： （1）库仑定律公式F= ，q1、q2是能被视为点电荷的带电体的电荷量，当r→0时，带电体不能再被视为点电荷，故而不能单从数学角度认为有r→0，则F→∞，还要兼顾公式的实际物理意义。 （2）对电荷量分布均匀的球形带电体，在运用库仑定律时，可视为所有电荷量集中在球心，这一点与运用万有引力定律的情况很相似，但若带电球为导体，距离接近后，电荷会重新分布，就不能再用球心间距代替r；如果带电球为绝缘体则不存在这个问题。 三、库仑力参与的平衡问题和动力学问题 1．库仑力参与的平衡问题 与一般平衡问题的分析方法相同，只是需要多分析库仑力而己。可以运用平行四边形定则或三角形定则直接作图分析；也可以进行正交分解，列两个垂直方向的平衡方程，由解析法分析。 2．三个自由点电荷的平衡条件 （1）三点共线——三个点电荷分布在同一直线上； （2）两同夹异——正负电荷相互间隔； （3）两大夹小——中间电荷的电荷量最小； （4）近小远大——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。 3．库仑力参与的动力学问题 与一般动力学问题在本质上是相同的，如两个点电荷间的库仑力满足牛顿第三定律。值得注意的是： （1）运用牛顿运动定律列方程时，要注意库仑力的方向； （2）库仑力是变力，一般只能得到某一瞬间的加速度数值解。 4．库仑力充当向心力的匀速圆周运动 带电体围绕固定点电荷做匀速圆周运动，电性一定相反，由相互吸引的库仑力充当向心力。设中心点电荷的电荷量为Q，带电体（m，q）的轨道半径为r，则有 =ma= =mω2r= 如图所示，光滑绝缘水平桌面上有A、B两个带电小球（可视为点电荷），A球带电荷量为+2q，B球带电荷量为–q，将它们同时由静止释放，A球加速度大小为B球的3倍。现在A、B连线中点固定一个带电小球C（也可视为点电荷），再同时由静止释放A、B两球，释放瞬间两球加速度大小相等，则C球带电荷量可能为 A． q B． q C． q D． q 【参考答案】CD 【试题解析】由静止释放两球时，根据牛顿第二定律有F=mAaA=mBaB，且aA=3aB，3mA=mB；当固定带电小球C时，由静止释放A、B两球，释放瞬间两球加速度大小相等，若C球带正电，根据库仑定律和牛顿第二定律，对A有| ​– |=ma，对B有 ​+ =3ma，解得QC= q或 q；若C球带负电，根据库仑定律和牛顿第二定律，对A有 + =ma，对B有| ​– |=3ma，QC无解，故CD正确。 1．如图所示，一带正电物体位于M处，用绝缘丝线系上带正电的小球，分别挂在P1、P2、P3的位置，可观察到小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度不同。则下面关于此实验得出的结论中正确的是 A．此实验中是采用了等效替代的方法 B．电荷之间作用力的大小与两电荷的性质有关 C．电荷之间作用力的大小与两电荷所带的电量有关 D．电荷之间作用力的大小与两电荷间的距离有关 2．两个半径为1 cm的导体球分别带上+Q和–3Q的电荷量，两球心相距90 cm时相互作用力为F，现将它们碰一下后放在球心间相距3 cm处，则它们的相互作用力大小为 A．300F B．1 200F C．900F