1、第七章静电场定标核心素养 物理观念理解场强、电势、电势差、电势能等基本概念，并能解释相关自然现象。科学思维构建合理的物理模型，会用合理的物理方法解决有关的电学问题。科学态度与责任了解实际生活和生产中的静电现象的应用。定位主干知识1.物质的电结构、电荷守恒2.静电现象的解释3点电荷4.库仑定律 5.静电场6电场强度、电点荷的场强 7.电场线8电势能、电势 9.电势差10匀强电场中电势差与电场强度的关系11带电粒子在匀强电场中的运动12示波管 13.常见电容器14电容器的电压、电荷量和电容的关系15实验：观察电容器的充、放电现象第1课时库仑定律、电场强度、电场线必备知识(一)库仑定律1库仑定律的条
2、件真空中有两点电荷Q1、Q2相距r，若将Q2的电荷量增加为原来的3倍，并将两点电荷间的距离减为原来的一半，则在前后两种情况下，两电荷之间的作用力之比为()A116B112C121 D61解析：选B根据库仑定律，F1k，F2k，解得F1F2112，B正确。2库仑定律的公式有两个半径为r的金属球如图放置，两球表面间距离为r。今使两球带上等量的异种电荷Q，两球间库仑力的大小为F，那么()AFk BFkCFk，B正确。3库仑力的探究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
3、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，随距离的_而增大，随电荷量的_而增大。此同学在探究中应用的科学方法是_(选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。解析：对B球进行受力分析，受重力、库仑力和悬线的拉力，悬线与竖直方向间的夹角增大时，说明库仑力增大。电荷量不变时，两球距离减小，悬线偏角增大，库仑力增大；距离不变时，电荷量增大，悬线偏角增大，库仑力增大。在探究中应用的科学方法是控制变量法。
4、答案：减小增大控制变量法系统归纳1库仑定律的内容和公式(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k9.0109 Nm2/C2，称为静电力常量。2库仑定律的适用条件(1)适用条件：真空中静止的点电荷。(2)带电体看成点电荷的条件：带电体自身的大小比它们之间的距离小得多。即使是两个比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。必备知识(二)电场强度1电场强度的理解把q11.0109 C的检验电荷放入点电荷Q产生的电场中的P点，测得q1所受电场力大小为1.0106 N。则：
5、(1)若移走q1，而在P点放置一个q22.0108 C的点电荷，则q2所受电场力大小为_N，此时Q在P点产生的电场的场强大小为_N/C，方向与将q1放在P点时的场强方向_(“相同”或“相反”)。(2)若在P点不放任何检验电荷，则Q在P点产生的场强大小为_N/C，方向与将q1放在P点时的场强方向_(“相同”或“相反”)。2真空中点电荷场强的计算 (2021烟台模拟)(多选)如图所示，两等量异号的点电荷相距为2a。M与两点电荷共线，N位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到M和N的距离都为L，且La。略去(a/L)n(n2)项的贡献，则两点电荷的合电场在M点和N点的强度()A大小之比为2，方
6、向相反B大小之比为1，方向相反C大小均与a成正比，方向相反D大小均与L的平方成反比，方向相互垂直3. 匀强电场中的场强的计算(多选)如图所示，以O点为圆心，以R0.20 m为半径的圆与坐标轴交点分别为a、b、c、d，该圆所在平面内有一匀强电场，场强方向与x轴正方向成60角，已知a、b、c三点的电势分别为4 V、4 V、4 V，则下列说法正确的是()A该匀强电场的场强E40 V/mB该匀强电场的场强E40 V/mCd点的电势为2 VDd点的电势为4 V系统归纳1电场强度的理解(1)电场中某点的电场强度E的大小和方向是唯一的，且只由电场本身决定，与F、q的大小及是否存在试探电荷无关，即不能认为EF
7、或E。(2)电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正试探电荷所受电场力的方向相同，与负试探电荷所受电场力的方向相反。2电场强度的叠加(1)矢量性：电场强度有大小和方向，是矢量。若场源电荷Q为正电荷，场强方向沿Q和研究点的连线指向该点；若场源电荷Q为负电荷，场强方向沿Q和该点的连线指向Q。(2)叠加原理：空间某点的电场强度等于各个场源单独存在时所激发的电场在该点场强的矢量和。(3)合成法则：平行四边形定则。3电场强度三个表达式的比较公式适用条件说明定义式E任何电场某点的场强为确定值，大小及方向与q无关决定式Ek真空中点电荷的电场E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定关系式E匀强电场d是
8、沿电场方向的距离精解详析1解析：(1)根据E，场强大小E1.0103 N/C，将q2放置在P点，F2q2E2.0105 N；场强的大小、方向与q1放置在P点时都相同。(2)若P点不放任何检验电荷，P点的场强大小、方向与将q1放在P点时都相同。答案：(1)2.01051.0103相同(2)1.0103相同2选AC 如图所示，根据点电荷的场强公式E，运用平行四边形定则，结合几何关系，M、N点的场强分别为EM，方向向右，EN，方向向左，所以M点的场强是N点场强的2倍，且方向相反，故A正确，B错误；由两式知，M点的场强与N点场强都与a成正比，与L的三次方成反比，故C正确，D错误。3选BDa、c间的电势
9、差为Uacac8 Va、c两点沿电场线方向的距离为：d2R sin m，故场强为E40 V/m，A错，B对；由于UbdEdE2R cos 8 Vbd可知d4 V，C错，D对。必备知识(三)电场线系统归纳1两等量点电荷的电场分析如图所示为两个等量点电荷的电场线，图中A点和B点、C点和D点皆关于两电荷连线的中点O对称，若将一电荷放在此电场中，则以下说法正确的是()A电荷在O点受力最大B电荷沿直线由A到B的过程中，电场力先增大后减小C电荷沿直线由A到B的过程中，电势能先增大后减小D电荷沿直线由C到D的过程中，电场力先增大后减小,等量点电荷电场特点对比等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图电荷连线上
10、的电场强度沿连线先变小后变大O点最小，但不为零O点为零中垂线上的电场强度O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小关于O点对称位置的电场强度A与A、B与B、C与C等大同向等大反向2电场线的应用(多选)如图所示，实线为三个电荷量相同的带正电的点电荷Q1、Q2、Q3的电场线分布，虚线为某试探电荷从a点运动到b点的轨迹，则下列说法正确的是()A该试探电荷为负电荷Bb点的电场强度比a点的电场强度大C该试探电荷从a点到b点的过程中电势能先增加后减少D该试探电荷从a点到b点的过程中动能先增加后减少电场线的妙用1判断电场强度的大小电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可判断电荷受力大小和加速
11、度的大小。(如第2题中判断a、b两点的电场强度的大小)2判断电场力的方向正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同，负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反。(如第2题中根据轨迹的弯曲方向判断受电场力的方向，从而确定试探电荷的电性)3判断电势的高低沿电场线的方向电势降低最快，且电场线密的地方比疏的地方降低更快。(如第2题中先判断a、b两点的电势高低，然后判断电势能的高低)4判断等势面的疏密电场线越密的地方，等差等势面越密集；电场线越疏的地方，等差等势面越稀疏。3电场线与轨迹 (2021北京丰台区期末)某带电粒子仅在电场力作用下由a点运动到b点，电场线及运动轨迹如图所示。由此可以判定粒子在a、
12、b两点()A在a点的加速度较大B在a点电势能较大C在b点的速率较大 D在b点所受电场力较大分析电场中运动轨迹问题的方法1“运动与力两线法”画出运动轨迹在初始位置的切线(“速度线”)与在初始位置电场线的切线(“力线”)方向，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情况。2“三不知时要假设”电荷的正负、场强的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面。若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知，则要用“假设法”分别讨论各种情况。精解详析1选D根据电场线的疏密特点，在AB直线上，O点电场强度最小，则受到电场力最小，而在CD直线上，O点的电场强度最大，则受到电场力
13、最大，因此电荷在O点受力不是最大，故A错误。根据电场线的疏密可知，从A到B的过程中，电场强度先减小后增大，则电场力也先减小后增大；同理从C到D的过程中，电场强度先增大后减小，则电场力也先增大后减小，故B错误，D正确。电荷沿直线由A到B的过程中，无法确定电荷做功的正负，因此无法确定电势能变化，故C错误。2选BC电场力方向指向轨迹曲线凹处，由题意及图像可知，该试探电荷为正电荷，故A错误；根据电场线的疏密可知，b点的电场强度比a点的电场强度大，选项B正确；该试探电荷从a点到b点的过程中，电场力与速度方向的夹角先是钝角后变成锐角，即电场力先做负功后做正功，试探电荷的电势能先増加后减少，动能先减少后增加
14、，选项C正确，D错误。3选A电场线疏密程度代表场强大小，故EaEb，依据加速度a，因此带电粒子在a点的电场力较大，其对应的加速度也较大，故A正确，D错误；粒子只受电场力作用，故电场力方向指向运动轨迹凹的一侧，那么，电场力指向左侧，所以，粒子带负电，而等势面垂直电场线，且沿着电场线电势降低，故ab，因此在a点电势能较小，故B错误；粒子带负电，电场力方向指向左侧，粒子由a运动到b，电场力做负功，故由动能定理可知：粒子速率减小，即vavb，故C错误。课堂巩固落实计算电场强度的五种方法叠加法多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和平衡法带电体受力平衡时可根据平衡条件求解等
15、效法在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景对称法空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性补偿法将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面等1.叠加法一边长为r的正三角形的三个顶点，固定有3个点电荷，电荷量分别为q、q和2q，如图，静电力常量为k，则三角形中心处O点的电场强度大小和方向分别为()A.，指向电荷量为2q的点电荷B.，指向电荷量为2q的点电荷C.，背离电荷量为2q的点电荷D.，背离电荷量为2q的点电荷解析：选BO点是三角形的中心，到三个点电荷的距离均为lr，两个电荷量为q的点电荷在O处产生的场强大小为E1E2k，根据对称性和几何知识得知两个电荷量
16、为q的点电荷在O处产生的合场强为E12E1k；再与电荷量为2q的点电荷在O处产生的场强合成，得到O点的合场强为EE12E3kkk，方向指向电荷量为2q的点电荷，故B正确。2. 对称法如图所示，一圆盘上均匀分布着电荷，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点处场强为()Ak水平向左Bk水平向右Ck水平向左 Dk水平向右解析：选D电荷量为q的点电荷在b点处产生的电场强度为Ek，而b点处的场强为零，则圆盘在此处产生电场强度也为Ek。由对称性可知圆盘在d点处产生电场强度大小仍为Ek。
17、而电荷量为q的点电荷在d点处产生的电场强度大小为Ekk，由于两者在d点处产生电场强度方向相同，所以d点处合场强大小为EEk，方向水平向右，故选项D正确，A、B、C错误。3补偿法如图所示，正电荷q均匀分布在半球面ACB上，球面半径为R，CD为通过半球面顶点C和球心O的轴线。P、M为轴线上的两点，距球心O的距离均为，在M右侧轴线上O点固定一带正电的点电荷Q，O、M点间的距离为R，已知P点的场强为零，若均匀带电的封闭球壳内部场强处处为零，则M点的场强为()A0 B.C. D.解析：选C根据P点的场强为零，得带电半球面在P点的场强和点电荷Q在P点的场强等大反向，即带电半球面在P点的场强大小为E1，方向
18、沿轴线向右。现补全右半球面，如图所示，根据均匀带电的封闭球壳内部场强处处为零，球面在M点产生的场强为零，即左半球面在M点场强和右半球面在M点场强等大反向，又由对称性知左半球面在P点的场强和右半球面在M点的场强等大反向，即左半球面在M点场强为E2，方向向右，点电荷Q在M点场强为E3，方向向左，故M点的合场强为EM，方向向左。4等效法一无限大接地导体板MN前面放有一点电荷Q，它们在周围产生的电场可看作是在没有导体板MN存在的情况下，由点电荷Q与其像电荷Q共同激发产生的。像电荷Q的位置就是把导体板当作平面镜时，电荷Q在此镜中的像点位置。如图所示，已知Q所在位置P点到金属板MN的距离OP为L，a为OP的中点，abcd是边长为L的正方形，其中ad边与OP所在的直线重合，则()Aa点的电场强度大小为E4kBa点的电场强度大小大于b点的电场强度大小Cb点的电场强度和c点的电场强度相同D一正点电荷从a点经b、c运动到d点的过程中电势能的变化量为零解析：选B由题意可知，点电荷Q和金属板MN周围空间电场与等量异种点电荷产生的电场等效， 所以a点的电场强度Ekk，A错误；等量异种点电荷周围的电场线分布如图所示，由图可知EaEb，B正确；图中b、c两点的电场强度方向不同，C错误；由于a点的电势大于d点的电势，所以一正点电荷从a点经b、c运动到d点的过程中电场力做正功，电荷的电势能减小，D错误。
