1、第1节 电场力的性质一、元电荷及电荷守恒定律1元电荷：科学实验发现的最小电荷量是电子的电荷量，质子、正电子所带的电荷量与它相同，但符号相反人们把这个最小的电荷量叫做元电荷，用e表示，e.2电荷守恒定律(1)起电方式：、(2)带电实质：物体带电的实质是(3)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；在转移的过程中，电荷的总量1.601019C摩擦起电接触起电感应起电电荷的转移保持不变(1)当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电荷量平均分配，异种电荷先中和后平分(2)任何带电体的电荷量皆为元电荷的整数倍二、点电荷及库仑定律1点电荷：忽
2、略形状、大小和电荷分布状况的可看成一个点的带电体，是一种理想化的模型2库仑定律(1)内容：中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的成正比，与它们的反比，作用力的方向在当两带电体离得较近时，它们不能视为点电荷，库仑定律不再适用，但它们之间仍存在库仑力真空电荷量的乘积距离的二次方成它们的连线上9.0109正电荷3几种典型电场的电场线分布(1)正点电荷的电场如图甲所示：电场线由出发，到终止(2)负点电荷的电场如图乙所示：电场线由出发，到终止(3)等量同种和异种点电荷的电场正电荷无穷远处无穷远处负电荷两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较如下：(4)匀强电场的电场线分布如图丙所示特点：间隔相等
3、的平行直线(5)点电荷与带电金属板的电场线的分布如图丁所示,解析：根据库仑定律分析可得，通过改变电荷量和电荷之间的距离即可改变库仑力的大小，故答案为A、D.答案：AD2某电场的电场线的分布如图所示一个带电粒子只在电场力作用下由M点沿图中虚线所示的路径运动通过N点则下列判断正确的是()A粒子带负电B粒子在M点的加速度大C粒子在N点的速度大D电场力对粒子做正功解析：根据电场线的分布和带电粒子在电场中运动的轨迹即可判断粒子带正电，电场力做正功，动能增大所以正确答案为C、D.答案：CD解析：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，而均匀的球体可将其质量集中在球心考虑；库仑定律适用于点电荷，两球壳带等量
4、异种电荷但由于电荷间的相互作用力使其电荷集中在两球壳的内侧，它们之间距离小于l，故此时的库仑力大于电荷集中在球心时的库仑力答案：D4如图所示，A为带正电的金属板，沿金属板的垂直平分线距板r处有一质量为m、电荷量为q的小球(小球受水平向右的电场力偏转角而静止，小球用绝缘丝线悬挂于O点)，试求小球所在处的电场强度对库仑定律的进一步理解1适用条件只适用于真空中的两个静止点电荷之间的相互作用力或者静止点电荷对运动点电荷的作用力的计算，r0时，公式不适用，因为这时两电荷已不能再看做点电荷了2三个点电荷的平衡问题如图所示在一条直线上的A、B、C三点，自由放置点电荷QA、QB、QC，每个电荷在库仑力作用下均
5、处于平衡状态的条件是：(1)正、负电荷必须相互间隔(两同夹异)(2)QAQB，QCQB(两大夹小)(1)计算库仑力大小时，只代入电荷量的绝对值，不需要代入符号(2)库仑力的方向单独判断例1真空中有两个完全相同的金属小球，A球带qA6.41016C的正电荷，B球带qB3.21016C的负电荷，均可视为点电荷求：(1)当它们相距为0.5 m时，A、B间的库仑力为多大？(2)若将两球接触后再分别放回原处，A、B间的库仑力又为多大？思路点拨本题考查库仑定律的应用注意两球所带电荷的分布情况，及两球接触后电荷的重新分配答案(1)7.371021 N(2)9.221022 N1如图所示，在光滑绝缘水平面上放
6、置3个电荷量均为q(q0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质绝缘弹簧连接当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l，已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为()答案：C场强的公式、电场的叠加1场强的公式三个公式2电场的叠加(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场场强的矢量和(2)计算法则：平行四边形定则电场强度是静电学中重要的物理量，也是高考考查重点，三个公式有不同的意义及使用范围，应用时应根据具体问题选用相应的公式例2如图所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷Q，在x轴上C点有点电荷Q，且COOD，ADO60.下列
7、判断正确的是()AO点电场强度为零BD点电场强度为零C若将点电荷q从O移向C，电势能增大D若将点电荷q从O移向C，电势能增大思路点拨O点的场强应为A、B、C三处点电荷在O处形成的合场强，将点电荷从O移向C时，电势能如何变化取决于电场力做什么功答案BD2如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，将带有等量电荷q的正、负电点荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点电荷Q，则该点电荷Q应放在()AA点 BB点CC点DD点解析：由电场的叠加原理和对称性可知，q、q在O点的合场强方向应沿OD方向，要使O点的合场强为零，放上的电荷Q
8、在O点的场强方向应与q、q在O点的合场强大小相等方向相反，所以D正确答案：D电场线的特点及应用1特点(1)不闭合：电场线起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无穷远处(或负电荷)，即电场线不能形成闭合曲线(2)不中断、不相交：在没有电荷的空间，电场线不中断，两条电场线也不能相交(3)不是电荷在电场中的运动轨迹：只有当电场线为直线、电荷初速度为零或初速度平行于电场线、电荷仅受电场力作用时，电荷的运动轨迹才与电场线重合2应用(1)表示场强的方向电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致(2)比较场强的大小电场线的疏密程度反映了场强的大小即电场的强弱同一幅图中，电场线越密的地方场强越大，电场线越疏的地
9、方场强越弱(3)判断电势的高低在静电场中，顺着电场线的方向电势越来越低(1)电场线是人为引入的，不是客观存在的(2)虽然电场线是用来描述电场的强弱和方向的，但只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况(3)沿电场线的方向电势虽然越来越低，但场强不一定越来越小例3如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示则()Aa一定带正电，b一定带负电Ba的速度将减小，b的速度将增加Ca的加速度将减小，b的加速度将增加D两个粒子的动能，一个增加一个减小思路点拨 解答本题应把握以下三点：(1)注意电场线的疏密，但方
10、向未知；(2)仅受电场力作用且速度垂直电场线；(3)粒子运动轨迹一定向电场力方向偏，电场力做正功自主解答 设电场线为正点电荷的电场线，则由轨迹可判定a带正电，b带负电；若电场线为负点电荷的电场线，则a带负电，b带正电，A错由粒子的偏转轨迹可知电场力对a、b均做正功，动能增加，B、D错；但由电场线的疏密可判定，a受电场力逐渐减小，加速度减小，b正好相反，故选项C正确答案C3一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的vt图象如图所示，则两点A、B所在区域的电场线分布情况可能是下图中的()解析：该电荷为负电荷，所受电场力方向与电场线方向相反，所以，将电荷由静止释放不
11、可能顺着电场线移动，故A、D错误由vt图象可知，电荷由A到B运动过程中，加速度逐渐增大，即电场力增大，即A处电场线较B处稀疏故B项错误、C项正确答案：C带电体的力电综合问题的分析方法1解答思路2运动情况反映受力情况(1)物体静止(保持)：F合0.(2)做直线运动匀速直线运动，F合0.变速直线运动：F合0，且F合与速度方向总是一致(3)做曲线运动：F合0，F合与速度方向不在一条直线上，且总指向曲线凹的一侧(4)加速运动：F合与v的夹角为，090；减速运动：90180.(5)匀变速运动：F合恒量例4 如图所示，一根长L1.5 m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E1.0105 N/C、与水平方
12、向成30角的倾斜向上的匀强电场中杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q4.5106C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q1.0106C，质量m1.0102kg.现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动(静电力常量k9.0109 Nm2/C2，取g10 m/s2)求：(1)小球B开始运动时的加速度为多大？(2)小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大？思路点拨通过分析B球所受合力求解其加速度利用当a0时速度最大来求h1.答案(1)3.2m/s2(2)0.9 m4如图所示，把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球B.现给B一个沿垂直AB方向的速度v0，
13、下列说法中正确的是()A若A、B为异性电荷，B球一定做圆周运动B若A、B为异性电荷，B球可能做匀变速曲线运动C若A、B为同性电荷，B球一定做远离A的变加速曲线运动D若A、B为同性电荷，B球的动能一定会减小解析：如果A、B为异种电荷，当A对B的库仑引力恰好提供B做圆周运动所需要的向心力时，B绕A做匀速圆周运动；当A对B的库仑引力大于或者小于B做圆周运动所需要的向心力时，则B将做向心运动或者做离心运动由于库仑力是变力，故不可能做匀变速曲线运动，A、B均错如果A、B为同种电荷，则B受到A的库仑斥力将做远离A的变加速曲线运动，电场力做正功动能增大，所以选项C正确、D错答案：C1(2011年高考新课标全
14、国卷)一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)()解析：因质点做减速运动，故其所受电场力F的方向与v的方向夹角为钝角，又因为质点带负电荷，其所受电场力F与电场强度E方向相反，故只有选项D正确，选项A、B、C错误答案：D2在雷雨云下沿竖直方向的电场强度约为104 V/m.已知一半径为1 mm的雨滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为10 m/s2，水的密度为103 kg/m3.这雨滴携带的电荷量的最小值约为()A2109CB4109CC6109C D8109C答案：B3三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变由此可知()An3Bn4Cn5 Dn6答案：D4(2011年高考重庆理综)如图所示，电量为q和q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有()A体中心、各面中心和各边中点B体中心和各边中点C各面中心和各边中点D体中心和各面中心答案：D
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