1、【 精品教育资源文库 】 第一讲 电场力的性质 考试内容 要求 高考命题统计 命题规律 2015 2016 2017 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 物质的电结构 、 电荷守恒 本章内容在高考中单独命题较多 ， 有选择题也有计算题选择题主要考查对基本概念和物理模型的理解 ， 如电场的分布特点 、电势 、 电势能的理解；计算题主要考查带电粒子在电场中的运动 ， 常与牛顿运动定律 、 功能关系 、 能量守恒综合考查 . 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 T20 6 分 电势能 、 电势 T15 6 分 T15 6 分 T20 6 分 T21 6 分 电势差
2、 匀强电场中电势差与电场强度的关系 T15 6 分 带电粒子在匀强电场中的运动 T146 分 T2412 分 T25 20 分 T25 20 分 示波管 常用电容器 电容器的电压 、 电荷量和电容的关系 T14 6 分 (对应学生用书 P121) 一 电荷及电荷守恒定律 1.元电荷 、 点电荷 (1)元电荷： e 1.610 19C， 所有带电体的电荷量都是元电荷的 _整数倍 _， 其中质子 、正电子的电荷量与元电荷相同 (2)点电荷：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 【 精品教育资源文库 】 2 静电场 (1)定义：存在于电荷周围
3、， 能传递电荷间 _相互作用 _的一种特殊物质 (2)基本性质：对放入其中的电荷有 _力 _的作用 3 电荷守恒定律 (1)内容：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 (3)带电实质：物体带电的实质是 _得失电子 _. 4 感应起电：感应起电的原因是电荷间的相互作用 ， 或者说是电场对电荷的作用 (1)同种电荷相互 _排斥 _， 异种电荷相互 _吸引 _. (2)当有外加电场时 ， 电荷向导体两端移动 ， 出现
4、感应电荷 ， 当无外加电场时 ， 导体两端的电荷发生 _中和 _. (3)对照教材：如图所示 ， 两个不带电 的导体 A 和 B， 用一对绝缘柱支持使它们彼此接触把一带正电荷的物体 C 置于 A 附近 ， 贴在 A、 B 下部的金属箔都张开 移去 C， 金属箔有什么变化？ 先把 A、 B 分开 ， 然后移去 C， 金属箔有什么变化？ 如何使 A、 B 带上异种电荷？ 如何使 A、 B 都带负电？ 如何使 A、 B 都带正电？ 提示： 金属箔闭合 金属箔仍张开 ， 但张角变小 先把 A、 B 分开 、 再移去 C 用手摸一下 A 或 B， 移去 C， 再把 A、 B 分开 让 C 与 A 或 B
5、 接触 ， 移去 C， 再把 A、 B 分开 . 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 表达式： F _kq1q2r2 _， 式中 k _9.010 9_Nm 2/C2， 叫静电力常量 3 适用条件： _真空 _中静止的 _点电荷 _. 4 如图所示 ， 两个质量均为 m 的完全相同的金属球壳 a 与 b， 其壳层的厚度和质量分【 精品教育资源文库 】 布均匀 ， 将它们固定于绝缘支架上 ， 两球心间的距离为 l， l 为球壳外半径 r 的 3 倍若使
6、它们带上等量异种电荷 ， 电荷量的绝对值均为 Q.能否根据万有引力定律和库仑定律求 a、 b之间的相互作用力？ 提示： 由于两球壳的质量分布均匀 ， 万有引力 F1 Gm2L2； 但由于电荷间的相互作用 ， 球壳上的电荷分布不均匀 ， 不能等效成点电荷 ， 故库仑力 F2 kQ2L2. 三 电场强度点电荷的场强 1.定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力 F 与它的电荷量 q 的 _比值 _. 2 定义式： E _Fq_.单位： N/C 或 V/m 3 点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度： E _kQr2_. 4 方向： 规定 _正电荷 _在电场中某点所受 _电场力 _的
7、方向为该点的电场强度方向 5 电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的 _矢量 _和 ， 遵从 _平行四边形定则 _. 6.对照教材：一个半径为 R 的均匀带电球体 (或球壳 )在外部产生的电场与一个位于球心的 、 电荷量相等的点电荷产生的电场相同 ， 如图 ， P 点的场强大小是 E kQr2(r R) 若在球心与 P 的连线上某点放一电荷量较大的另一点电荷 ， 则球在 P 点产生的场强大小还等于kQr2吗？ 提示 ： 不等因放上点电荷后 ， 球上的电荷分布不均匀 ， 不能看作电荷量集中在球心的点电荷 . 四 电场线 1.定义：为了形象地描述电场中各点电场强
8、度的 _强弱 _及 _方向 _， 在电场中画出一些曲线 ， 曲线上每一点的 _切线方向 _都跟该点的电场强度方向一致 ， 曲线的 _疏密 _表示电场的强弱 【 精品教育资源文库 】 2 3 (1)电场线其实存在吗？最先采用 “ 图线 ” 描述电场的科学家是谁？ 提示： 电场线不真实存在法拉第 (2)仔细观察课本图 1.36 和 1.37， 指出哪些电场中的电场线都是直线？哪些电场中的电场线有直线？在什么条件下电荷 的运动轨迹和电场线是重合的？ 提示： 电场线是直线 ， 电荷只在电场力的作用下由静止开始运动 ， 或者电场线是直线 ，电荷的初速度与电场线平行且只在电场力作用下运动 ， 其轨迹才与
9、电场线重合 4 两等量点电荷的电场分布特点 试定性画出两等量异种点电荷连线上 Er 图象从两电荷连线的中点向两侧其场强大小如何变化？ 提示： .电场强度逐渐减小 试定性画出两等量同种点电荷连线上 Er 图象从两电荷连线的中点向两侧其场强大小如何变化？ 提示： .电场强度先增大后减小 1 判断正误 【 精品教育资源文库 】 (1)任何带电体所带的电荷量都 是元电荷的整数倍 ( ) (2)点电荷和电场线都是客观存在的 ( ) (3)根据 F kq1q2r2 ， 当 r0 时 ， F.( ) (4)电场强度反映了电场力的性质 ， 所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比 ( )
10、(5)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向 ( ) (6)真空中点电荷的电场强度表达式 E kQr2中 ， Q 就是产生电场的点电荷 ( ) (7)在点电荷产生的电场中 ， 以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同 ( ) (8)电场线的方向即为带电粒子的运动方向 ( ) 答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 2 (教科版选修 3 1P15第 1 题 )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 (
11、 ) A EaEbEcE B EaEbEdEc C EdEaEbEc D EcEaEbEd 答案： D 3 如图所示 ， 两个不带电的导体 A 和 B， 用一对绝 缘柱支持使它们彼此接触把一带正电荷的物体 C 置于 A 附近 ， 贴在 A、 B 下部的金属箔都张开 ( ) A 此时 A 带正电 ， B 带负电 B 此时 A 电势低 ， B 电势高 C 移去 C， 贴在 A、 B 下部的金属箔都闭合 D 先把 A 和 B 分开 ， 然后移去 C， 贴在 A、 B 下部的金属箔都闭合 【 精品教育资源文库 】 答案： C 4 (人教版选修 3 1P15第 6题 )用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球
12、， 小球质量为 1.010 2 kg， 所带电荷量为 2.010 8 C 现加一水平方向的匀强电场 ， 平衡时绝缘绳与铅垂线成 30 夹角 (下图 )求这个匀强电场的电场强度 答案： 2.910 6 N/C 5 (人教版选修 3 1P15第 7 题 )如图所示 ， 真空中有两个点电荷 Q1 4.010 8 C 和Q2 1.010 8 C， 分别固定在 x 坐标轴的 x 0 和 x 6 cm 的位置上 (1)x 坐标轴上哪个位置的电场强度为零？ (2)x 坐标轴上哪些地方的电场强度方向是沿 x 轴正方向的？ 解析： 因为 |Q1| |Q2|， 所以 ， 在 Q1左侧的 x 轴上 ， Q1产生的电
13、场的电场强度总是大于Q2产生的电场的电场强度 ， 且方向总是指向 x 轴负半轴 ， 在 x 0 和 x 6 cm 之间 ， 电场强度总是指向 x 轴的正方向所以 ， 只有 在 Q2右侧的 x 轴上 ， 才有可能出现电场强度为 0 的点 (1)设该点距离原点的距离为 x， 则 kQ1x2 k Q2x 2 0， 即 4(x 6)2 x2 0， 解得 x1 4 cm(不合题意 ， 舍去 )和 x2 12 cm.所以 ， 在 x2 12 cm 处电场强度等于 0. (2)在 x 坐标轴上 0 x 6 cm 和 x 12 cm 的地方 ， 电场强度的方向总是沿 x 轴正方向的 答案： (1)x2 12
14、cm 处 (2)0 x 6 cm 和 x 12 cm 的地方 (对应学生用书 P123) 考点一 库仑定律的 理解及应用 1.库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用 2 对于两个均匀带电绝缘球体 ， 可将其视为电荷集中在球心的点电荷 ， r 为球心间的距离 3 对于两个带电金属球 ， 要考虑表面电荷的重新分布 ， 如下图所示 【 精品教育资源文库 】 (1)同种电荷： F kq1q2r2 ； (2)异种电荷： F kq1q2r2 . 4 不能根据公式错误地认为 r0 时 ， 库仑力 F ， 因为当 r 0 时 ， 两个带电体已不能看作点电荷了 1 (多选 )两个半径相同的金属小球 (视为点电荷 )， 带电荷量之比为 1 7， 相距为 r，两者相互接触后再放回原来的位置上 ， 则相互作用力可能为原来的 ( ) A 47 B 37 C 97 D 167 解析： 选 CD 设两小球的电荷量分别为 q和 7q， 则原来相距 r时的相互作用力 F kq7
