高考物理一輪復(fù)習(xí)第八章第1節(jié)靜電場(chǎng)的性質(zhì)課件

第八章靜電場(chǎng)課標(biāo)要求熱點(diǎn)考向1.了解靜電現(xiàn)象及其在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用.用原子結(jié)構(gòu)和電荷守恒的知識(shí)分析靜電現(xiàn)象2.知道點(diǎn)電荷，體會(huì)科學(xué)研究中的理想模型方法.知道兩個(gè)點(diǎn)電荷間相互作用的規(guī)律.通過靜電力與萬(wàn)有引力的對(duì)比，體會(huì)自然規(guī)律的多樣性與統(tǒng)一性3.了解靜電場(chǎng)，初步了解場(chǎng)是物質(zhì)存在的形式之一.理解電場(chǎng)強(qiáng)度，會(huì)用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)4.知道電勢(shì)能、電勢(shì)，理解電勢(shì)差.了解電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系5.觀察常見電容器的構(gòu)造，了解電容器的電容.舉例說明電容器在技術(shù)中的應(yīng)用1.電場(chǎng)強(qiáng)度的求解，電場(chǎng)線、等勢(shì)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的判斷問題2.電勢(shì)、電勢(shì)能、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，以及U＝Ed的應(yīng)用問題3.電容器的動(dòng)態(tài)變化問題，電容器與平衡條件的綜合問題4.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題5.用功能關(guān)系的觀點(diǎn)處理帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題第1節(jié)靜電場(chǎng)的性質(zhì)一、電荷、電荷守恒定律點(diǎn)電荷整數(shù)倍

1.點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體的大小、形狀對(duì)所研究問題的影響可忽略不計(jì)時(shí)，就可以看作帶電的點(diǎn)，叫做________.(類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)) 2.元電荷：元電荷不是一種電荷，而是電荷量的單位，其大小等于一個(gè)電子或一個(gè)質(zhì)子所帶電荷量，即e＝1.60×10-19

C.所有帶電體的電荷量都是元電荷的__________.3.電荷守恒定律.代數(shù)和摩擦

(1)內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，它們只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一物體，或者從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的____________保持不變. (2)物體帶電的方式有________起電、感應(yīng)起電、接觸起電.二、庫(kù)侖定律電荷量

1.內(nèi)容：在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷的相互作用力跟它們的_______________成正比，跟它們間的距離的二次方成反比.作用力的方向在它們的連線上.

2.表達(dá)式：F＝____________，式中k＝9.0×109N·m2/C2，k叫做靜電力常量.3.適用條件：真空中的__________.點(diǎn)電荷的乘積E＝三、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度作用力

1.電場(chǎng)：電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì).電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有__________.靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng).2.電場(chǎng)強(qiáng)度.比值(1)定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F與它的電荷量的________.F q(2)公式：______________.正電荷負(fù)電荷

(3)矢量性：電場(chǎng)強(qiáng)度是一個(gè)矢量，方向與_______在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力方向一致，與_________在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力方向相反.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān).

(4)真空中點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的決定式：__________，其中Q是形成電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷. (5)電場(chǎng)的疊加：某點(diǎn)的電場(chǎng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的__________.矢量和四、電場(chǎng)線切線強(qiáng)弱

1.電場(chǎng)線：在電場(chǎng)中畫出的一些曲線，曲線上每一點(diǎn)的______方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致，曲線的疏密表示電場(chǎng)的_____.電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的線，而是為了描述電場(chǎng)而假想的線.2.電場(chǎng)線的特點(diǎn).正電荷相交電場(chǎng)強(qiáng)度降低垂直3.幾種典型的電場(chǎng)線(如圖8-1-1所示).圖8-1-1【基礎(chǔ)自測(cè)】1.判斷下列題目的正誤.(1)電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)力的性質(zhì)，所以電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力成正比.()(2)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向即為正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向.()場(chǎng)的點(diǎn)電荷所帶的電荷量.()(4)在點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中，以點(diǎn)電荷為球心的同一球面上的各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同.()(5)電場(chǎng)線的方向即為帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡方向.()答案：(1)×

(2)√

(3)√

(4)×

(5)×

2.西晉的《博物志·雜說上》記載：“今人梳頭著髻時(shí)，有隨梳解結(jié)有光者，亦有咤聲.”這是關(guān)于摩擦起電產(chǎn)生火花并發(fā)出聲音的記載.關(guān)于摩擦起電，下列說法中正確的是()A.兩種不帶電的絕緣體摩擦后，帶等量異種電荷B.摩擦起電，使質(zhì)子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體C.摩擦能產(chǎn)生電子和質(zhì)子D.摩擦起電表明，電荷的總量并不守恒答案：A

3.真空中有兩個(gè)完全相同的均勻帶電金屬小球(可視為點(diǎn)電荷)，帶電量分別為－Q和＋3Q，將他們放在相距為r的兩點(diǎn)，他們之間庫(kù)侖力的大小為F.若將他們接觸一下，再放回原來的位置，則他們之間庫(kù)侖力的大小是()

1A.F

9

1B.F

3C.FD.3F答案：B

4.(2023年四川廣安二模)在真空中的固定點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)中，將檢驗(yàn)電荷分別放在A、B兩點(diǎn)，測(cè)得檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力的大小F與其電荷量q的函數(shù)關(guān)系圖像如圖8-1-2中a、b圖線所)示，則A、B兩點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q的距離之比為(

圖8-1-2A.1∶2B.2∶1C.1∶4D.4∶1解析：圖線的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度，由圖像可知，A、B兩點(diǎn)的答案：A熱點(diǎn)1庫(kù)侖定律的理解及應(yīng)用[熱點(diǎn)歸納]1.庫(kù)侖定律的理解.(1)在用庫(kù)侖定律公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，均代入電荷量的絕對(duì)值計(jì)算庫(kù)侖力的大小.

(2)兩個(gè)點(diǎn)電荷間相互作用的庫(kù)侖力滿足牛頓第三定律，大小相等、方向相反.2.庫(kù)侖定律的應(yīng)用.

庫(kù)侖定律與力學(xué)的綜合應(yīng)用問題，解決的思路與解決力學(xué)問題的方法、思路是相同的，只是在原來受力的基礎(chǔ)上多了庫(kù)侖力.但需注意庫(kù)侖力的特點(diǎn)，帶電體間距離發(fā)生變化時(shí)，庫(kù)侖力也要發(fā)生變化，要分析力與運(yùn)動(dòng)的相互影響.

考向1庫(kù)侖力的矢量合成

【典題1】(2021年廣東珠海模擬)如圖8-1-3所示，在絕緣水平面上固定三個(gè)帶電小球a、b和c，相互之間的距離lab＝4cm，lbc＝2cm，bc垂直于ac.已知小球b所受的庫(kù)侖力的合力方向平行于ac邊，設(shè)小球a和c的帶電量的比值為k，則( A.a和c帶同種電荷，k＝4 B.a和c帶異種電荷，k＝4 C.a和c帶同種電荷，k＝8 D.a和c帶異種電荷，k＝8

)圖8-1-3解析：假設(shè)a、c帶同種電荷，則b受到的庫(kù)侖力的合力不可

答案：D

考向2“三個(gè)自由點(diǎn)電荷平衡”的問題

【典題2】?jī)蓚€(gè)可自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷分別放在A、B兩處，如圖8-1-4所示.A處電荷帶電荷量為＋Q1，B處電荷帶電荷量為－Q2，且Q2＝4Q1，另取一個(gè)可以自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷P，放在AB直線上，)圖8-1-4欲使整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，則( A.P為負(fù)電荷，且放于A左方

B.P為負(fù)電荷，且放于B右方

C.P為正電荷，且放于A、B之間

D.P為正電荷，且放于B右方

解析：因?yàn)槊總€(gè)電荷都受到其余兩個(gè)電荷的庫(kù)侖力作用，且已知放在A、B兩處的點(diǎn)電荷是異種電荷，對(duì)P的作用力一為引力，一為斥力，所以P要平衡就不能放在A、B之間.根據(jù)庫(kù)侖定律知，由于B處的電荷電荷量較大，P應(yīng)放在離B處點(diǎn)電荷較遠(yuǎn)而離A處點(diǎn)電荷較近的地方才有可能處于平衡狀態(tài)，故應(yīng)放在A的左側(cè).要使放在A、B兩處的點(diǎn)電荷也處于平衡狀態(tài)，P必須帶負(fù)電，故應(yīng)選A.答案：A方法技巧“三個(gè)自由點(diǎn)電荷平衡”的問題

(1)平衡的條件：每個(gè)點(diǎn)電荷受到另外兩個(gè)點(diǎn)電荷的合力為零或每個(gè)點(diǎn)電荷處于另外兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零的位置.(2)平衡的規(guī)律：

考向3庫(kù)侖力作用下的平衡與運(yùn)動(dòng)問題

【典題3】(多選，2023年山西運(yùn)城三模)如圖8-1-5所示，水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球，小球所帶電荷量的大小相同、電性未知.現(xiàn)將兩小球用絕緣細(xì)線懸掛于同一點(diǎn)，兩球靜止時(shí)，它們距水平面的高度相等，細(xì)線與豎直方向的夾角分別為α、β，且α<β，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是()圖8-1-5A.若a、b電性相反，則a的質(zhì)量一定大于球b的質(zhì)量B.若a、b電性相反，則a的質(zhì)量可能等于b的質(zhì)量C.若同時(shí)剪斷兩根細(xì)繩，則a可能先落地D.若同時(shí)剪斷兩根細(xì)繩，則a、b一定同時(shí)落地解析：若a、b電性相反，只有a帶負(fù)電，b帶正電才能受力向做自由落體運(yùn)動(dòng)，高度相同，故一定同時(shí)落地，C錯(cuò)誤，D正確.

答案：AD表達(dá)式公式意義電場(chǎng)強(qiáng)度定義式真空中點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的決定式勻強(qiáng)電場(chǎng)中

E與

U的關(guān)系式熱點(diǎn)2電場(chǎng)強(qiáng)度的理解和計(jì)算[熱點(diǎn)歸納]1.電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)表達(dá)式的比較：表達(dá)式適用條件一切電場(chǎng)真空、點(diǎn)電荷勻強(qiáng)電場(chǎng)決定因素由電場(chǎng)本身決定，與

q無(wú)關(guān)由場(chǎng)源電荷

Q和場(chǎng)源電荷到該點(diǎn)的距離

r共同決定由電場(chǎng)本身決定，d為沿電場(chǎng)方向的距離(續(xù)表)2.電場(chǎng)的疊加.(1)電場(chǎng)疊加：多個(gè)電荷在空間某處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為各電荷單獨(dú)在該處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和.(2)運(yùn)算法則：平行四邊形定則.3.計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度常用的五種方法：(1)合成法；(2)補(bǔ)償法；(3)微元法；(4)對(duì)稱法；(5)等效法.

考向1合成法

【典題4】(2023年湖南卷)如圖8-1-6所示，真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷固定在同一直線上，電荷量分別為Q1、Q2和Q3，P點(diǎn)和三個(gè)點(diǎn)電荷的連線與點(diǎn)電荷所在直線的夾角分別為90°、60°、30°.若)P點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，q>0，則三個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量可能為(

圖8-1-6

答案：D思路導(dǎo)引P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零，三個(gè)電荷必然有正有負(fù)，產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度有向上的分量也有向下的分量，有向左的分量也有向右的分量，排除AB選項(xiàng)后，從CD選項(xiàng)中選一個(gè)進(jìn)行驗(yàn)證，然后得到正確答案.考向2補(bǔ)償法

將有缺口的帶電圓環(huán)補(bǔ)全為圓環(huán)，或?qū)肭蛎嫜a(bǔ)全為球面，然后再應(yīng)用對(duì)稱的特點(diǎn)進(jìn)行分析，有時(shí)還要用到微元思想.

【典題5】均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng).如圖8-1-7所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過半球面頂點(diǎn)與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點(diǎn)，OM＝ON＝2R.已知M)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，則N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為(

圖8-1-7－E′，E′為帶電荷量為－q的右半球面

解析：左半球面AB上的正電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)等效為帶正電荷量為2q的整個(gè)球面的電場(chǎng)和帶電荷量為－q的右半球面的電場(chǎng)的合電場(chǎng)，則E＝

k·2q(2R)2在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小.帶電荷量為－q的右半球面在M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小與帶正電荷量為q的左半球面AB在N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，答案：A考向3微元法

可將帶電圓環(huán)、帶電平面等分成許多微元電荷，每個(gè)微元電荷可看成點(diǎn)電荷，再利用公式和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理求出合場(chǎng)強(qiáng).

【典題6】(2023

年上海一模)如圖8-1-8所示，一半徑為R的絕緣環(huán)上均勻地帶有電荷量為＋Q的電荷，在位于圓環(huán)平面的對(duì)稱軸上有一點(diǎn)P，它與環(huán)心O的距離OP＝L，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為()圖8-1-8解析：絕緣環(huán)帶電量為Q，單位長(zhǎng)度所帶電荷量為q＝

Q2πR.畫出圓環(huán)邊緣到P點(diǎn)的距離，單位長(zhǎng)度所帶電荷量在P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向沿箭頭方向，如圖D30所示.

圖D30

答案：C

方法點(diǎn)撥：整個(gè)帶電圓環(huán)不能看作點(diǎn)電荷，但可以將帶電圓環(huán)看作無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)電荷，然后將所有點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量合成.考向4對(duì)稱法利用空間上對(duì)稱分布的電荷形成的電場(chǎng)具有對(duì)稱性的特點(diǎn)，可以使復(fù)雜電場(chǎng)的疊加計(jì)算簡(jiǎn)化.

【典題7】(多選，2023年河北保定一模)如圖8-1-9所示，電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷與半徑為R的均勻帶電圓形薄板相距2R，點(diǎn)電荷與圓心O連線垂直薄板，A點(diǎn)位于點(diǎn)電荷與圓心O連線的中)點(diǎn)，B與A關(guān)于O對(duì)稱，若A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，則(

圖8-1-9A.圓形薄板所帶電荷量為＋Q答案：BD考向5等效法在保證效果相同的條件下，將復(fù)雜的電場(chǎng)情景等效為簡(jiǎn)單的或熟悉的電場(chǎng)情景.

【典題8】MN為足夠大的不帶電的金屬板，在其右側(cè)距離為d的位置放一個(gè)電荷量為＋q的點(diǎn)電荷O，金屬板右側(cè)空間的電場(chǎng)分布如圖8-1-10甲所示，P是金屬板表面上與點(diǎn)電荷O距離為r的一點(diǎn).幾位同學(xué)想求出P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，但發(fā)現(xiàn)問題很難，經(jīng)過研究，他們發(fā)現(xiàn)圖甲所示的電場(chǎng)分布與圖乙中虛線右側(cè)的電場(chǎng)分布是一樣的.圖乙中是兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布，其電荷量的大小均為q，它們之間的距離為2d，虛線是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線.由此它們分別對(duì)甲圖P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和大小做出以下判斷，其中正確的是()甲乙圖8-1-10解析