1、【 精品教育资源文库 】 第六章 静电场 【研透全国卷】 高考对本章知识的考查主要以选择、计算为主，主要考点有： (1)电场的基本概念和规律；(2)牛顿运动定律、动能定理及功能关系在静电场中的综合应用问题； (3)带电粒子在电场中的加速、偏转等问题 . 2018 年的高考中，对本章知识的考查仍将是热点之一，主要以选择题的方式考查静电场的基本知识，以综合题的方式考查静电场知识与其他知识的综合应用 . 考点 内容 要求 题型 一、电场力的性质 物质的电结构、电荷守恒 选择 静电现象的解释 点电荷 库仑定律 静电场 电场强度、点电荷的电场强度 电场线 二、电场能的性质 电势能、电势 选择 电势差
2、三、电容器、带电粒子在电场中的运动 匀强电场中电势差与电场强度的关系 选择、计算 带电粒子在匀强电场中的运动 示波管 常见电容器 电容器的电压、电荷量和电容的关系 第 1 讲 电场的力的性质 知识点一 点电荷 电荷守恒 库仑定律 1.点电荷：当带电体本身的 对研究的问题影响可以忽略不计时，可以将带电体【 精品教育资源文库 】 视为点电荷 .点电 荷是一种理想化模型 . 2.电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不会创生，也不会消失，只能从一个物体 到另一个物体，或者从物体的一部分 到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量 . (2)三种起电方式： 、 、 . 3.库仑定律 (1)内容： 中两个静止点
3、电荷之间的相互作用力与它们的 成正比，与它们的 成反比，作用力的方向在 . (2)表达式： F ，式中 k 9.010 9 Nm 2/C2，叫静电力常量 . (3)适用条件： 中的 . 答案： 1.大小和形状 2.(1)转移 转移 保持不变 (2)摩擦起电 接触起电 感应起电 3.(1)真空 电荷量的乘积 距离的平方 它们的连线上 (2)kq1q2r2 (3)真空 静止点电荷 知识点二 静电场 电场强度 电场线 1.静电场：静电场是客观存在于电荷周围的一种 ，其基本性质是对放入其中的电荷有 . 2.电场强度 (1)定义式： E ，是矢量，单位： N/C 或 V/m. (2)点电荷的场强： E
4、. (3)方向：规定 在电场中某点 为该 点的电场强度方向 . 3.电场线 (1)电场线的特点： 电场线从正电荷出发，终止于 ，或来自无穷远处，终止于 . 电场线在电场中 . 在同一电场中，电场线越密的地方电场强度越大 . 电场线上某点的切线方向表示该点的 _. (2)几种典型电场的电场线： 【 精品教育资源文库 】 答案： 1.物质 力的作用 2.(1)Fq (2)kQr2 (3)正电荷 受力的方向 3.(1) 负电荷或无穷远处 负电荷 不相交 电场强度方向 (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 kq1q2r
5、2 ，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)由静止释放的带电粒子 (不计重力 )，其运动轨道一定与电场线重合 .( ) 答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6) 考点 电荷守恒定律和库仑定律 1.在用库仑定律公式时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电荷量的绝对值；根据同种电荷相斥、异种电荷相吸判断库仑力的方向 . 2.两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反 . 3.库仑力存在极大值，
6、由公式 F kq1q2r2 可以看出，在两带电体的间距及电荷量之和一定的条件下，当 q1 q2时， F 最大 . 4.不能根据公式错误地推论：当 r0 时， F. 其实，在这样的条件下，两个带电体已经不能再看成点电荷了 . 考向 1 对库仑定律 的理解 典例 1 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 .若使它们带上等量异种电荷，电荷量的绝对值均为 Q，那么， a、 b 之间的万有引力 F1与库仑力F2为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.F1 Gm2l2，
7、 F2 kQ2l2 B.F1 Gm2l2， F2 kQ2l2 C.F1 Gm2l2， F2 kQ2l2 D.F1 Gm2l2， F2 kQ2l2 解析 虽然两球心间的距离 l 只有球壳外半径 r 的 3 倍，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点，因此，可以应用万有引力定律求 F1；而本题中由于 a、 b 两球壳所带异种电荷相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布比较密集，又因两球心间的距离 l 只有其外半径 r 的 3 倍，不满足 l 远大于 r的要求，故不能将两带电球壳看成点电荷，所以库仑定律不适用， D 正确 . 答案 D 考向 2 库仑
8、定律与电荷守恒 定律的综合 典例 2 (2017 河南安阳调研 )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 r2，则两球间库仑力的大小为 ( ) A.5F16 B.F5 C.4F5 D.16F5 解析 两球相距 r 时，根据库仑定律 F kQ5 Qr2 ，两球接触后，带电荷量均为 2Q，则 F k2Q2 Q?r22，由以上两式可解得 F 16F5 ， D 正确 . 答案 D 完全相同的带电体接触后电荷的分配原则 (1)若两带电体带同种电荷 q1、 q2，则接触后电荷量平均分配，即
9、 q1 q2 q1 q22 . (2)若两带电体带异种电荷 q1、 q2，则接触后电荷量先中和后平分，即 q1 q2 |q1 q2|2 ，电性与带电荷量大的带电体相同 . 【 精品教育资源文库 】 考点 库仑力作用下的 平衡问题 1.静电场中带电体平衡问题的解题思路 (1)确定研究对象 .如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取 “ 整体法 ” 或 “ 隔离法 ” ，确定研究对象 . (2)受力分析 .注意多了一个库仑力 ? ?F kq1q2r2 . 2.三个自由点电荷的平衡问题 (1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反 .
10、 (2)规律 “ 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 . 考向 1 “ 三个自由点电荷平衡 ” 的问题 典例 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 带电 Q， B 带电 9Q.现引入第三个点电荷 C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则 C的带电性质及位置应为 ( ) A.正， B 的右边 0.4 m 处 B.正， B 的左边 0.2 m 处 C.负， A 的左边 0.2 m 处 D.负， A 的右边 0.
11、2 m 处 解析 要使三个电荷均处于平衡状态 ，必须满足 “ 两同夹异 ” 、 “ 两大夹小 ” 的原则，所以选项 C 正确 . 答案 C 考向 2 共点力作用下的平衡问题 典例 4 (2016 浙江卷 )(多选 )如图所示，把 A、 B 两个相同的导电小球分别用长为 0.10 m 的绝缘细线悬挂于 OA和 OB两点 .用丝绸摩擦过的玻璃棒与 A 球接触，棒移开后将悬点 OB移到OA点固定 .两球接触后分开，平衡时距离为 0.12 m. 【 精品教育资源文库 】 已测得每个小球质量是 8.010 4 kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度取 g 10 m/s2，静电力常量 k 9.010 9
12、 Nm 2/C2，则 ( ) A.两球所带电荷量相等 B.A 球所受的静电力为 1.010 2 N C.B 球所带的电荷量为 4 610 8 C D.A、 B 两球连线中点处的电场强度为 0 解题指导 两球接触后分开，带电量相等，根据平衡条件结合几何关系可求出静电力及电荷量 . 解析 因 A、 B 两球相同，故接触后两球所带的电荷量相同，故 A 项正确；由题意知平衡时 A、 B 两球离悬点的高度为 h 0.102 0.062 m 0.08 m，设细线与竖直方向夹角为 ，则 tan 0.060.08 34，由 tan Fmg，知 A 球所受的静电力 F mgtan 6.010 3 N， B 项错
13、误； 由库仑定律 F kQ2r2，得 B 球所带的电荷量 Q rFk 0.126.010 39.010 9 C 4 610 8 C，则 C 项正确； A、 B 两球带同种电荷，则 A、 B 两球连线中点处的电场强度为 0，故 D 项正确 . 答案 ACD 变式 1 (多选 )如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一 个质量为 0.1 kg 的小球 A 悬挂到水平板的 M、 N 两点， A 上带有 Q 3.010 6 C 的正电荷 .两线夹角为 120 ，两线上的拉力大小分别为 F1和 F2.A 的正下方 0.3 m 处放有一带等量异种电荷的小球 B， B 与绝缘支架的总质量为 0.2 kg(重力
14、加速度取 g 10 m/s2；静电力常量 k 9.010 9Nm 2/C2， A、 B球可视为点电荷 )，则 ( ) A.支架对地面的压力大小为 2.0 N B.两线上的拉力大小 F1 F2 1.9 N C.将 B 水平右移，使 M、 A、 B 在同一直线上，此时两线上的拉力大小 F1 1.225 N， F2【 精品教育资源文库 】 1.0 N D.将 B 移到无穷远处，两线上的拉力大小 F1 F2 0.866 N 答案： BC 解析： A、 B 间库仑力为引力，大小为 F kQ2r2 0.9 N， B 与绝缘支架的总重力G2 m2g 2.0 N，由力的平衡可知，支架对地面的压力为 1.1 N， A项错 .由于两线的夹角为 120 ，根据对称性可知，两线上的拉力大小相等，与 A 的重力和库仑力的合力大小相等，即 F1 F2 G1 F 1.9 N， B 项正确；将 B 水平右移，使 M、 A、 B 在同一直线上，此时库仑力为 F kQ2r 2 0.225 N，没有 B 时， F1、 F2上的拉力与 A 的重力相等，即等于 1.0 N，当 B 水平右移，使 M、A、 B 在同一直线
