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1、高考物理一轮复习案学生姓名年级学科物理专题15电场力的性质【知识要点】一、电荷和电荷守恒定律1点电荷：形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷2电荷守恒定律(1)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(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电二、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：Fk，式中的k9.0109 Nm2/C2，叫做静电力常量3适用条件：(1)点电荷；(2)真空三、电场强度
2、1意义：描述电场强弱和方向的物理量2公式(1)定义式：E，是矢量，单位：N/C或V/m.(2)点电荷的场强：Ek，Q为场源电荷，r为某点到Q的距离(3)匀强电场的场强：E.3方向：规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向四、电场线及特点1电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向2电场线的特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处(2)电场线不相交(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大(4)沿电场线方向电势降低(5)电场线和等势面在相交处互相垂直3几种典型电场的电场线(如图所示)考点一库仑定律的理解与应用【典例归纳】【例
3、1】三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径球1的电荷量为q，球2的电荷量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变由此可知()An3 Bn4 Cn5 Dn6【变式】两个分别带有电荷量Q和5Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为()A B C D【例2】如图所示，a、b、c为真空中三个带电小球，b球带电荷量为Q，用绝缘支架固定，a、
4、c两小球用绝缘细线悬挂，处于平衡状态时三小球球心等高，且a、b和b、c间距离相等，悬挂a小球的细线向左倾斜，悬挂c小球的细线竖直，则()Aa、c两小球带同种电荷 Ba、c两小球带异种电荷Ca小球带电荷量为4Q Dc小球带电荷量为4Q【变式】.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示A处电荷带正电荷量Q1，B处电荷带负电荷量Q2，且Q24Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则()AQ3为负电荷，且放于A左方 BQ3为负电荷，且放于B右方CQ3为正电荷，且放于A、B之间 DQ3为正电荷，且放于B右方【例3】.如图所示，带电小球A、B的电荷分别
5、为QA、QB，OAOB，都用长L的丝线悬挂在O点静止时A、B相距为d.为使平衡时AB间距离减为，可采用的方法有()A将小球A、B的质量都增加到原来的2倍 B将小球B的质量增加到原来的8倍C将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍【变式】如图所示，在光滑定滑轮C正下方与C相距h的A处固定一电荷量为Q(Q0)的点电荷，电荷量为q的带正电小球B，用绝缘细线拴着，细线跨过定滑轮，另一端用适当大小的力F拉住，使B处于静止状态，此时B与A点的距离为R，B和C之间的细线与AB垂直若B所受的重力为G，缓慢拉动细线(始终保持B平衡)直到B
6、接近定滑轮，静电力常量为k，环境可视为真空，则下列说法正确的是()AF逐渐增大 BF逐渐减小 CB受到的库仑力大小不变 DB受到的库仑力逐渐增大考点二电场强度的理解与计算【典例归纳】【例4】静电场可以用电场线和等势面形象描述(1)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；(2)点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2.我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比.【变式】如图所示，真空中xOy平面直角坐标系上的A、B、C三点构成等边三角形，边长L2.0 m若将电荷量均为q2.0106
7、C的两点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量k9.0109 Nm2/C2，求：(1)两点电荷间的库仑力大小；(2)C点的电场强度的大小和方向【例5】均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场如图所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球面顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OMON2R.已知M点的场强大小为E，则N点的场强大小为()AE BCE DE【例6】如图所示，在x轴上放置两正点电荷Q1、Q2，当空间存在沿y轴负向的匀强电场时，y轴上A点的场强等于零，已知匀强电场的电场强度大小为E，两点电荷到A的距离分别为r1、r2，则
8、在y轴上与A点对称的B点的电场强度大小为()AE B.E C2E D4E【变式】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(q0)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)()Ak BkCk Dk【例7】如图所示，xOy平面是无穷大导体的表面，该导体充满z0的空间为真空将电荷量为q的点电荷置于z轴上zh处，则在xOy平面上会产生感应电荷空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则在z
9、轴上z处的场强大小为(k为静电力常量)()Ak BkCk Dk【例8】一半径为R的圆环上，均匀地带有电荷量为Q的电荷，在垂直于圆环平面的对称轴上有一点P，它与环心O的距离OPL.设静电力常量为k，关于P点的场强E，下列四个表达式中只有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是()A B C D【变式】下列选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各圆环间彼此绝缘坐标原点O处电场强度最大的是()考点三电场线的理解与应用【典例归纳】【例9】如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷Q和Q.直线MN是两点电荷连线的中垂线，O是两点电荷连线与直线M
10、N的交点a、b是两点电荷连线上关于O的对称点，c、d是直线MN上的两个点下列说法中正确的是()Aa点的场强大于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小Ba点的场强小于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大Ca点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小Da点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大【变式】如图所示，在x轴上关于O点对称的A、B两点有等量正点电荷(带电荷量均为Q)，在y轴上C点有负点电荷(带电荷量为Q)，且COODr，ADO60.下列判断正确的是()AO点电
11、场强度小于D点的电场强度B若两个正点电荷的电荷量同时等量地缓慢增大，则O点电场强度也增大C若两个正点电荷的电荷量同时等量地缓慢增大，则D点电场强度也增大D若负点电荷的电荷量缓慢减小，则D点电场强度将增大【例10】.如图所示，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc，则()Aaaabac，vavcvb Baaabac，vbvcvaCabacaa，vbvcva Dabacaa，vavcvb【变式】(多选)如图所
12、示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示则()Aa一定带正电，b一定带负电 Ba的速度将减小，b的速度将增大Ca的加速度将减小，b的加速度将增大 D两个粒子的电势能都减少【例11】.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vt图象如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的()【巩固练习】1(多选)一个点电荷，从静电场中的a点移到b点，若在a点和b点的电势能相等，则()Aa、b两点的电势一定相等Ba、b两点场强可能相等C作用于该点电荷的电场力一定始终与其移动方向垂直
13、D该点电荷一定沿等势面移动2如图所示，静电喷涂时，被喷工件接正极，喷枪口接负极，它们之间形成高压电场。涂料微粒从喷枪口喷出后，只在静电力作用下向工件运动，最后吸附在工件表面，图中虚线为涂料微粒的运动轨迹。下列说法正确的是()A涂料微粒一定带负电B图中虚线也可视为高压电场的部分电场线C电场力对微粒先做正功后做负功D喷射出的微粒动能不断转化为电势能3.(多选)如图所示，虚线为电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等。一个质子在A点的电势能小于其在B点的电势能，下列说法中正确的是()AA点的电势比B点的高BA点的电势比B点的低C质子在A点所受的电场力比B点的大D质子在A点所受的电场力比B点的小
14、4.(多选)如图所示，真空中有一点电荷甲固定在O点，虚线是其在周围空间产生的电场的三个等势面，且相邻的两个等势面间电势差相同。实线是点电荷乙在电场中运动轨迹，S、M、N为运动轨迹与等势面的交点，下列说法一定正确的是()A电势MS B甲、乙为同种电荷C电势能EPMEPN D场强大小ESEN5.水平线上的O点放置一点电荷，图中画出了电荷周围对称分布的几条电场线，如图所示。以水平线上的某点O为圆心，画一个圆，与电场线分别相交于a、b、c、d、e，则下列说法正确的是()Ab、e两点的电场强度相同Bb、c两点间电势差等于e、d两点间电势差Ca点电势高于c点电势D电子在d点的电势能大于在b点的电势能6.电
15、场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2108 J，在B点的电势能为0.80108 J。已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量的绝对值为1.0109 C，那么()A该电荷为负电荷B该电荷为正电荷CA、B两点的电势差UAB4.0 VD把电荷从A移到B，静电力做功为W2.51010 J7.如图所示，在匀强电场中有一长方形ABCD，边长AB12 cm、BC16 cm，匀强电场方向与长方形ABCD所在平面平行，A、B、C三点的电势A15 V，B3 V，C35 V，则匀强电场的电场强度大小和方向为()A300 V/m，沿AB方向 B250 V/m，沿AC方向C200V/m，
16、沿AD方向 D150 V/m，沿BD方向8.(多选)某静电场中x轴上的电势随x坐标变化的图象如图所示，x图象关于轴对称，a、b两点到O点的距离相等。将一电荷从x轴上的a点由静止释放后粒子沿x轴运动到b点，运动过程中粒子只受电场力作用，则下列说法正确的是()A该电荷一定带负电B电荷在b点时动能为零C从O到b，电荷的电势能减小D从a到b电场力对电荷先做正功，后做负功9.如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图中箭头所示，M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点，OQ连线垂直于MN。以下说法正确的是()AO点电势与Q点电势相等BM、O间的电势差小于O、N间的电势
17、差C将一负电荷由M点移到Q点，电荷的电势能增加D在Q点释放一个正电荷，正电荷所受电场力将沿与OQ垂直的方向竖直向上10(多选)在电荷量分别为2q和q的两个点电荷形成的电场中，电场线分布如图所示，在两点电荷连线上有a、b、c三点，且b、c两点到正点电荷距离相等，则()A在两点电荷之间的连线上存在一处电场强度为零的点B将一电子从a点由静止释放，它将在a、b间往复运动Cc点的电势高于b点的电势D负试探电荷在a点具有的电势能比在b点时具有的电势能小11.(多选)两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A点为MN上的一点。一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放
18、，只在静电力作用下运动。取无穷远处的电势为零，则()Aq由A点向O点的运动是匀加速直线运动Bq由A点向O点运动的过程电势能逐渐减小Cq运动到O点时的动能最大Dq运动到O点时电势能为零12.在某个电场中，x轴上各点的电场强度E随x坐标变化的图线如图所示，图线关于原点O中心对称。一质量为m、电荷量为q的粒子只在电场力作用下沿x轴做直线运动，x轴上xx1和xx1是粒子运动轨迹上的两点，下列说法中正确的是()Ax轴上xx1和xx1两点电场强度和电势都相同B粒子从xx1点到xx1点的运动过程中，经过xx1和xx1两点时速度一定相同C粒子运动过程中，经过xx1点的加速度与经过xx1点的加速度相同D粒子从xx1点到xx1点的运动过程中电势能先增大后减小