1、【 精品教育资源文库 】 第 28 课时 电场力的性质 考点 1 库仑定律的理解及应用 一、两种电荷和使物体带电的三种方法 1自然界中只有两种电荷即 正电荷 和 负电荷 。 2使物体带电的三种方法及其实质 摩擦起电、感应起电和接触带电是使物体带电的三种方法，它们的实质都是电荷的 转移 。而实现电荷转移的动力是同种电荷相互 排斥 、异种电荷相互 吸引 。 3验电器与静电计的结构与原理 验电器玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一根导体棒的下端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出。如果把金属箔换成指针，并用金属做外壳，这样的验电器又叫 静电计 。注意金属 外壳与导体棒之间是绝缘的。不管是静电计的指针还是验
2、电器的箔片，它们张开角度的原因都是 同种电荷相互排斥 的结果。 4电荷分配规律 两个完全相同的带电金属球相接触，如果带同种电荷，则总电荷量 平均分配 ，如果带异种电荷，则 先中和后平分 。 二、点电荷及库仑定律 1点电荷 (1)是一种理想化的物理模型。 (2)当带电体本身的 10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库仑定律 (1)内容： 11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 12正比 ，与它们的距离的二次方成 13反比 ，作用力的方向在它们的连线上。 (2)公式： F 14kq1q2r2 ，其中比例系数 k 叫做静电力常量， k 9.
3、010 9 Nm 2/C2。 (3)适用条件： 15真空中 ； 16点电荷 。 3电荷量、元电荷、点电荷和检验电荷的区 别 电荷量是物体带电荷的多少，电荷量只能是 17元电荷 的整数倍；元电荷是电荷量为1.610 19 C 的电荷，不是电子也不是质子，而是最小的电荷量，电子和质子带最小的电荷量；点电荷要求 “ 线度远小于研究范围的空间尺度 ” ，是一种理想化物体模型，对其带电荷量无限制；检验电荷是用来研究电场的电荷，要求放入电场后对原来的电场不产生影响，故应为带电荷量足够小的点电荷。 三、电荷及电荷守恒定律 电荷既不会创生，也不会 18消灭 ，它只能从一个物体 19转移 到另一个物体，或者从物
4、体的一部分 20转移 到另一部分；在转移过程中， 21电荷的总量 保持不变。 【 精品教育资源文库 】 例 1 如图所示，三个点电荷 q1、 q2、 q3固定在一直线上， q2与 q3的距离为 q1与 q2的距离的 2 倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比 q1q2 q3为 ( ) A 9 4 9 B 4 9 4 C 9 4 36 D 9 36 4 解析 要三个电荷所受合力均为 零， q1、 q3必为同种电荷，且 q2与 q1、 q3电性相反。 设 q1、 q2之间的距离为 L， q2、 q3之间的距离为 2L。 因为每个电荷所受静电力的合力均为零 对 q1列
5、平衡方程得： kq1q2L2 kq1q3?3L?2 对 q2列平衡方程得： kq1q2L2 kq2q3?2L?2 由以上解得： q1 q2 q3 9 4 36，所以 C 正确。 答案 C (1)三个自由点电荷仅在它们系统的静电力作用下处于平衡状态时，满足的规律是： “ 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。 (2)库仑力参与下的共点力平衡问题：分析方法与力学问题相同，只是多了一个库仑力而已，可以用正交分解法，也可以用矢量三角形法。 (3)有库仑力参与的动力学问题
6、与牛顿运动定律中的动力学问题本质上是相同的 (如两个点电荷间的库仑力满足牛顿第三定律 )，值得注意的两点是： 列方程时，注意库仑力的方向； 若库仑力总与速度方向垂直，库仑力不做功。 1 (多选 )A、 B 两带电小球，质量分别为 mA、 mB，用绝缘不可伸长的细线如图悬挂，静止时 A、 B 两球处于相同高度。若 B 对 A 及 A 对 B 的库仑力分别为 FA、 FB，则下列判断正确【 精品教育资源文库 】 的是 ( ) A FAkQ2L2，故 D 正确， A、 B、 C 错误。 3 (人教版选修 3 1 P5 演示实验改编 )在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想
7、可能与两电荷的间距和电荷量有关。他选用带正电的小球 A 和 B，A 球放在可移动的绝缘座上， B 球用绝缘丝线 悬挂于玻璃棒 C 点，如图所示。 实验时，先保持两球电荷量不变，使 A 球从远处逐渐向 B 球靠近，观察到两球距离越小，B 球悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B 球悬线的偏角越大。 实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的 _而增大，随其所带电荷量的_而增大。 此同学在探究中应用的科学方法是 _(填 “ 累积法 ”“ 等效替代法 ”“ 控制变量法 ” 或 “ 演绎法 ”) 。 答案 减小 增大 控制变量法 考点 2 电场强度的理解及应用
8、 【 精品教育资源文库 】 1静电场 (1)电场是存在于电荷周围的一种物质， 静电荷 产生的电场叫静电场。 (2)电荷间的相互作用是通过 电场 实现的。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)物理意义：表示电场的 强弱 和 方向 。 (2)定义：电场中某一点的电荷受到的 电场力 F 跟它的 电荷量 q 的比值叫做该点的电场强度。 (3)定义式： E Fq。 (4)标矢性：电场强度是 矢量 ， 10正 电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从 11平行四边形 定则或三角形定则。 3电场强度三个表达式的比较 4电场强度的计算方法 除用以上三个
9、表达式计算外，还可以借助下列三种方法求解： (1)电场叠加合成的方法。 【 精品教育资源文库 】 (2)平衡条件求解法。 (3)对称法。 例 2 (多选 )如图所示， A、 B、 C、 D 是真空中一正四面体的四个顶点 (正四面体是由四个全等正三角形围成的空间封闭图形 )，所有棱长都为 a。现在 A、 B 两点分别固定电荷量分别为 q 和 q 的两个点电荷，静电力常量为 k，下列说法正确的是 ( ) A C、 D 两点的 场强相同 B C 点的场强大小为 kqa2 C C、 D 两点电势相等 D将一正电荷从 C 点移动到 D 点，电场力做正功 解析 由题意知 q， q 是两个等量异种电荷，通
10、过 AB 的中垂面是等势面， C、 D 在同一等势面上，电势相等， C、 D 两点的场强都与等势面垂直，方向指向 B 一侧，方向相同，由对称性知，场强大小相等，故 C、 D 两点的场强、电势均相同， A、 C 正确；两个电荷在 C点产生的场强大小： E1 E2 kqa2，方向夹角为 120 ，则 C 点的合场强 E E1 E2 kqa2， 如图，B 正确；由题意，通过 AB 的中垂面是一等势面， C、 D 在同一等势面上，电势相等，将一正电荷从 C 点移动到 D 点，电场力不做功，故 D 错误。 【 精品教育资源文库 】 答案 ABC 1认识场强的三个特性：矢量性、唯一性和叠加性 (1)矢量
11、性：电场强度 E 是表示电场力的性质的一个物理量，规定正电荷受力方向为该点场强的方向，有关计算按矢量法则。 (2)唯一性：电场中某一点的电场强度 E 是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q 无关，它决定于形成电场的电荷 (场源电荷 )及空间位置。 (3)叠加性：如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空 间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和。 2分析电场叠加问题的一般步骤 (1)确定分析计算的空间位置。 (2)分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向。 (3)依次利用平行四边形定则或三角形定则求出矢量和。 1关于电场，下列叙述中正确的是
12、 ( ) A对点电荷激发的电场，以点电荷为球心， r 为半径的球面上，各点的电场强度都相同 B正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大 C在电场中某点放入试探电荷 q，该点的电场强度为 E Fq，取走 q 后，该点电场强度不为零 D试探电荷所受电场力很大，该点电场强度一定很大 答案 C 解析 以点电荷 Q 为球心、半径为 r 的球面上，电场强度的大小 E kQr2相同，但方向不同， A 错误；由 E kQr2可知：点电荷周围的电场强度的大小只由 Q、 r 的大小来决定，与电荷的正、负没有关系， B 错误；电场强度 E 是反映电场力的性质的物理量，试探电荷是用来体现这一性质的 “ 工具
13、” ， C 正确；定义式 E Fq中 E 的大小并不是由 F、 q 来决定的，在电场中某一点放入一试探电荷 q，如果 q 越大，则 F 越大，而 Fq这一比值不变， D 错误。 2.(教科版选修 3 1 P15T1) 把检验电荷放入电场中的不同点 a、 b、 c、 d，测得的检验电荷所受电场力 F 与其电荷量 q 之间的函数关系图象如图所示，则 a、 b、 c、 d 四点场强大小的关系为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A EaEbEcEd B EaEbEdEc C EdEaEbEc D EcEaEbEd 答案 D 解析 Fq 图象的斜率大小代表场强大小，所以 D 正确。 3 (多选 )a
14、、 b、 c、 d 分别是一个菱形的四个顶点， abc 120 。现将三个等量的正点电荷 Q 分别固定在 a、 b、 c 三个顶点上，下列说法正确的有 ( ) A d 点电场强度的方向由 O 指向 d B O 点电场强度的方向由 d 指向 O C d 点的电场强度大于 O 点的电场强度 D d 点的电场强度小于 O 点的电场强度 答案 AD 解析 分析可得 a、 c 两点在 d 点的电场强度的叠加方向是 O 指向 d， b 点的电荷在 d点的电场强度的方向是 O 指向 d，所以 d 点的电场强度的方向由 O 指向 d， A 正确；同理， O点的场强的方向也由 O 指向 d， B 错误；设菱形的边长为 L，则 a 点和 c 点的电荷在 d 点的电场沿 bd方向的分量都为 Eay kQL2cos60 kQ2L2，故 d点的电场强度为 Ed 2 kQ2L2 kQL2 2kQL2 ；a、 c 两点的电荷在 O
