1、【 精品教育资源文库 】 第 1 课时 电场的力的性质 考纲要求 知识内容 考试要求 备考方略 必考 加试 电荷及其守恒定律 b c 1.本章内容在学考中往往以单选题形式出现 ， 主要考查库仑定律、电场线及其性质、电场强度、电势能和电势高低的判断、电容器等知识。 2. 本章内容也可与物体间作用力、运动学、牛顿运动定律等其他知识结合在学考中以计算题形式出现。 3. 本章内容在选考中以计算题形式出现 ， 主要考查带电粒子在电场中的运动、电势能、电场力做功 ， 与其他能量知识结 合。 库仑定律 c 电场强 度 c c 电势能和电势 b c 电势差 b c 电势差与电场强度的关系 c 静电现象的应用
2、 b 电容器的电容 b c 带电粒子在电场中的运动 b d 一、电荷和电荷守恒定律 1.元电荷、点电荷 (1)元电荷： e 1.610 19 C， 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。 2.静电场 (1)定义：存在于电荷周围 ， 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【 精品教育资源文库
3、】 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 。 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 N m2/C2， 叫静电力常量。 3.适用条件： 真空 中的 点电荷 。 三、电场的描述 1.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
4、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 。 2.电场线 (1)定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的 大小 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。 【思考判断】 【 精品教育资源文库 】 1.任
5、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 ( ) 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 ( ) 考点一 电荷及电荷守恒定律 (b/c) 要点
6、突破 1.三种起电方式 (1)摩擦起电：电荷得失 ， 玻璃棒与丝绸摩擦 ， 玻璃棒因失去电子而带正电。 (2)接触起电：电荷转移 ， 金属棒与带正电的物体接触 ， 金属棒上部分电子转移到物体上 ，金属棒带正电。 (3)感应起电：静电感应 ， 同种电荷在电场力的作用下远离带电体 ， 异种电荷在电场力的作用下靠近带电体。 2.点电荷的理解 (1)点电荷客观不存在 ， 是一种带电体的理想化模型 ， 不考虑其大小和分布情况 ， 把电荷量看作集中于一点的电荷。 (2)当讨论带电体之间的相互作用时 ， 带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计 ， 这些带电体就可以看作是点电荷。 (3)点电荷不能理
7、解为体积很小的电荷 ， 也不能理解为电荷量很少的电荷。 典例剖析 【例 1】 毛皮与橡胶棒摩擦后 ， 毛皮带正电 ， 这是因为 ( ) A.毛皮上的一些电子转移 到橡胶棒上 B.毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上 【 精品教育资源文库 】 C.橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上 D.橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上 解析 摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上 ， 电中性的物体若缺少了电子带正电 ， 多了电子就带负电。由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱 ， 在摩擦的过程中毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上 ， 缺少了电子的毛皮带正电 ， 而原子核内 的质子带正电荷 ，不能自由移动，所以
8、选项 A 正确。 答案 A 【例 2】 完全相同的金属小球 A、 B， A 球带电荷量为 16Q， B 球带电荷量为 8Q， 现将 A与 B 接触后分开 ， 则 A、 B 两球的带电荷量分别为 ( ) A. 8Q， 16Q B. 8Q， 8Q C. 4Q， 4Q D. 4Q， 4Q 解析 因两球带异种电荷 ， 所以 A 与 B 接触后应是先中和 ， 后把剩余的电荷量平 分 ，即 A、B 两球的带电荷量都为 q 16Q 8Q2 4Q， 选项 C 正确。 答案 C 针对训练 1.如图所示 ， 在真空中 ， 把一个绝缘导体向带负电的球 P 慢慢靠近 ， 关于绝缘导体两端的电荷 ， 下列说法中不正确的
9、是 ( ) A.两端的感应电荷越来越多 B.两端的感应电 荷是同种电荷 C.两端的感应电荷是异种 电荷 D.两端的感应电荷电荷量相等 解析 由于导体内有大量可以自由移动的电子 ， 当慢慢靠近带负电的球 P 时 ， 由于同种电荷相互排斥 ， 导体上靠近 P 的一端的电子被排斥到远端 ， 从而显出正电荷 ， 远离 P 的一端带上了等量的负电荷。导体离 P 球距离越近 ， 电子被排斥得越多 ， 感应电荷越多。 答案 B 2.关于元电荷 ， 下列说法中不正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.元电荷实质上是指电子和质子本 身 B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍 C.元电荷的值通常取
10、 e 1.6010 19C D.电荷量 e 的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的 解 析 科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量 ， 人们把这个最小的电荷量叫做元电荷。质子所带的电荷量与它相同 ， 但符号相反。实验得出 ， 所有带电体的电荷量或者等于e， 或者是 e 的整数倍 ， 这就是说 ， 电荷量是不能连续变化的物理量。电荷量 e 的数值最早是由美国物理学家密立根测得的。 答案 A 考点二 库仑定律 (c/ ) 要点突破 库仑定律应用 1.在用库仑定律公式进行计算时 ， 无论是正电荷还是负电荷 ， 均代入电荷量的绝对值计算库仑力的大小。 2.作用力的方向判断：同性相斥 ， 异
11、性相吸 ， 作用力的方向沿两电荷连线方向。 3.两 个点电 荷间相互作用力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反。 典例剖析 【例 1】 两个相同的金属小球 (视为点电荷 )， 带电荷量大小之比为 17 ， 相距为 r， 两者相互接触后再放回到原位置上 ， 则相互作用力可能是原来的 ( ) A.47 B.37 C.97 D. 716 解 析 设两小球带电荷量大小分别为 q和 7q， 则原来相距 r时相互作用力 F kq 7qr2 7kq2r2，由于电性未知 ， 需分两 种情况讨论： (1)两球电性相同 ， 相互接触时电荷量均分 ， 每球带电荷量为 7q q2 4q， 放回原处后的相互作用力为 F
12、1 k4q 4qr2 16kq2r2， 故F1F167 ； (2)两球电性不同 ， 相互接触时电荷先中和再均分 ， 每球的带电荷量为 7q q2 3q， 放回原处【 精品教育资源文库 】 后的相互作用力为 F2 k3q 3qr2 9kq2r2， 故F2F97。 答案 C 【例 2】 (2015 浙江 10 月学考 )如图所示 ， 一质量为 m、电荷量为 Q 的小球 A 系在长为 l的绝缘轻绳下端 ， 另一电荷量也为 Q 的小球 B 位于悬挂点的正下方 (A、 B 均视为点电荷 )，轻绳与竖直方向成 30 角 ， 小球 A、 B 静止于同一高度。已知重力加速度为 g， 静电力常量为 k， 则两
13、球间的静电力为 ( ) A.4kQ2l2 B.kQ2l2 C.mg D. 3mg 解析 根据库仑定律公式得 F kQQ（ lsin 30 ） 2 4kQ2l2 ， A 选项正确 ， B 选项错误； 由于小球 A、 B 均静止 ， 对球 A 受力分析如图所示。 则由平衡条件得 Tsin 30 F， Tcos 30 mg， 联立解得 F 33 mg， C、 D 选项错误。 答案 A 【例 3】 如图所示 ， 在一条直线上有两个相距 0.4 m 的点电荷 A、 B， A 的电荷量为 Q， B的电荷量为 9Q。现引入第三个点电荷 C， 恰好使三个点电荷处于平衡状态 ， 问： C 应带什么性质的电？应放
14、于何处？所带电荷量为多少？ 【 精品教育资源文库 】 解析 根据平衡条件判断 ， C 应带 负电 ， 放在 A 的左边且和 A、 B 在一条直线上。设 C 带电荷量为 q， 与 A 点相距为 x， 则以 A 为研究对象 ， 由平衡条件有： kqQx2 kQ 9Qr2 以 C 为研究对象 ， 则 kqQx2 k q 9Q（ r x） 2 解 得 x 12r 0.2 m， q 94Q 故 C 应带负电 ， 放在 A 的左边 0.2 m 处 ， 所带电荷量为 94Q。 答案 负电 放在 A 的左边 0.2 m 处 94Q 【方法总结】 三个点电荷的平衡问题处理方法 三个点电荷的平衡实质是每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等 ， 方向相反 ， 或者两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零。该模型满足以下规律： (1)“ 三点共线 ” 三个点电荷分布在同一条直线上； (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。 针对训练 1.A、 B、 C 三点在同一直线上 ， AB BC 1
