2020届高三物理一轮复习第6章静电场第1节电场力的性质教师用书

第1节电场力的性质[浙江考试标准]第1节电场力的性质考点一| 电荷及其守恒定律1．两种电荷(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电．(2)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．2．三种起电方式：摩擦起电、感应起电和接触起电，它们的实质都是电子的转移．3．元电荷：最小的电荷量，e＝1.6×10－19_C.4．电荷守恒定律表述1：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．这个结论叫做电荷守恒定律．表述2：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变．1．电荷分配规律两个完全相同的金属球接触后，所带正、负电荷先“中和”，然后“平均分配”于两球．分配前后正、负电荷之和(代数和)不变．2．最小的电荷量叫做“元电荷”．电荷量都是元电荷的整数倍，所以电荷量不能连续变化．3．质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等，但不能说它们是元电荷．1．(2015·浙江1月学考)如图6­1­1所示，摩擦过的塑料刻度尺能够吸引轻小的纸片，这是由于它们之间存在( )图6­1­1A ．静电力B ．安培力C ．洛伦兹力D ．弹力A [摩擦过的塑料刻度尺带电，能吸引小纸片，吸引小纸片的力是静电力．故选A.] 2．毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为( )【导学号：】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A [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，所以选项A 正确．]3．关于元电荷，下列说法中不正确的是( ) 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e ＝1.60×10－19CD ．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A [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．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．故选A.]4．(加试要求)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 ，＋16QB ．＋8Q ，＋8QC ．＋4Q ，＋4QD ．－4Q ，－4QC [因两球带异种电荷，所以小球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 对．]考点二| 库仑定律1．点电荷当带电体的形状、大小及电荷分布对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看成点电荷．2．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 ＝kq 1q 2r2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫做静电力常量． (3)适用条件：真空中的点电荷．(2015·浙江10月学考)如图6­1­2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 ，则两球间的静电力为( )图6­1­2A.4kQ2l 2 B.kQ 2l2 C ．mg D.3mg A [根据库仑定律公式得F ＝kQQ l sin 30°2＝4kQ2l 2，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T sin 30°＝F ，T co s 30°＝mg ，联立上式解得F ＝33mg ，C 、D 选项错误．] (2016·浙江10月学考)如图6­1­3所示，质量为m 、电荷量为q 的带电小球A用绝缘细线悬挂于O 点，带有电荷量也为q 的小球B 固定在O 点正下方绝缘柱上，其中O 点与小球A 的间距为l ，O 点与小球B 的间距为3l ，当小球A 平衡时，悬线与竖直方向夹角θ＝30°，带电小球A 、B 均可视为点电荷，静电力常量为k ，则( )【导学号：】图6­1­3A ．A 、B 间库仑力大小F ＝kq 22l2B ．A 、B 间库仑力大小F ＝3mg 3C ．细线拉力大小F T ＝kq 23l2D ．细线拉力大小F T ＝3mgB [由题意做图，通过几何关系可计算出A 、B 间距离为l ，所以A 、B 间库仑力大小F＝kq 2l2，A 错误．对A 进行受力分析，做出受力示意图，库仑力与细线拉力呈60°，根据平衡条件可得F 库＝F T ，F 库cos 30°＋F T cos 30 °＝mg ，则F T ＝F 库＝3mg 3＝kq2l2，故选B.] 1．下列关于点电荷的说法中，正确的是( ) A ．只有体积很小的带电体才能看做点电荷 B ．体积很大的带电体一定不是点电荷C ．当两个带电体的形状和大小对它们相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷D ．任何带电球体，都可看做电荷全部集中于球心的点电荷C [本题考查点电荷的理想化条件：只有当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体才可以视为点电荷，所以选C.]2．下列哪一个是库仑定律的表达式( ) A ．F ＝kq 1q 2r B ．F ＝k q 1q 1r 2C ．F ＝k q r2 D ．F ＝q 1q 2r 2B3．电荷量分别为q 1、q 2的两个点电荷，相距r 时相互作用力为F ，则下列说法正确的是( )【导学号：】A ．如果q 1、q 2恒定，当距离变为r /2时作用力将变为2FB ．如果其中一个电荷的电荷量和它们的距离都减半时，作用力变为4FC ．如果将它们的电荷量和距离都加倍时，作用力变为2FD ．如果它们的电荷量都加倍，距离变为2r 时，作用力变为2F D [根据公式F ＝kq 1q 2r 2，当距离减少为原来的12时，相互作用力变为原来的4倍；若其中一个电荷的电荷量和它们的距离都减半时，作用力变为2F ；如果将它们的电荷量和距离都加倍时，作用力不变；如果它们的电荷量都加倍，距离变为2r 时，作用力变为2F .选项D 正确．]4.一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性良好，内部有两个完全相同的可看做点电荷的弹性金属小球A 和B ，电荷量分别为＋9Q 和－Q ，两小球从图示位置由静止释放，那么，两小球再次经过图中原静止释放位置时，A 球的瞬时加速度为释放时的( )图6­1­4A.169 B.916 C.203 D.320A [释放时A 受到的库仑力为：F ＝k 9Q2r 2，其加速度a ＝F m ＝k 9Q 2mr2，当两球碰撞后，所带电荷量为q ＝9Q －Q 2＝4Q .故小球A 再经过原位置时，受到的库仑力为F ＝k 16Q2r2，所以加速度为a ′＝F ′m ＝k 16Q 2mr 2＝169a，故选项A 正确．]考点三| 电场强度1．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． 2．电场强度(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. (3)单位：N/C 或V/m.(4)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向． 3．场强公式的比较 4．电场的叠加(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和．(2)运算法则：平行四边形定则． 5．电场线 (1)特点①电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远处或负电荷； ②电场线在电场中不相交；③在同一电场里，电场线越密的地方场强越大； ④电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向； ⑤沿电场线方向电势逐渐降低； ⑥电场线和等势面在相交处相互垂直． (2)几种典型电场的电场线图6­1­5(2016·浙江10月学考)如图6­1­6为某一电场的电场线，M 、N 、P 为电场线上的三个点，M 、N 是同一电场线上两点，下列判断正确的是( )图6­1­6A ．M 、N 、P 三点中N 点的场强最大B ．M 、N 、P 三点中N 点的电势最高C ．负电荷在M 点的电势能大于在N 点的电势能D ．正电荷从M 点自由释放，电荷将沿电场线运动到N 点A [电场线越密集处场强越大，三点中N 点处电场线最密集，故N 点场强最大，A 选项正确；沿电场线方向电势降低，N 点电势小于M 点电势，B 选项错误；负电荷在电势高的地方电势能低，所以负电荷在M 点的电势能小于在N 点的电势能，C 选项错误；电场线弯曲不是直线，正电荷自由释放时无法沿电场线运动，D 选项错误．]1．描述电场有两种方法电场线和电场强度．电场线较形象、直观，疏密程度反映电场的强弱，方向为电场线上该点的切线方向．2．电场强度的大小及方向 (1)电场强度的大小可以用公式计算(2)电场强度的大小可以用电场线的疏密程度表示，电场越强的地方，电场线越密；电场强度是矢量，它的方向跟正电荷在该点受的电场力的方向相同，即沿着电场线的切线方向．3．等量同种和异种点电荷的电场强度的比较A ．由E ＝Fq可知，某电场的场强E 与q 成反比，与F 成正比B ．正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关C ．电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关D ．电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零C [电场中某点场强的大小和方向由电场本身决定，与试探电荷的受力情况及电荷性质无关，故A 、D 错误，C 正确；电场强度的方向与正电荷所受电场力方向相同，与负电荷所受电场力方向相反，但场强方向与放入试探电荷的正负无关，B 错误．]2．在电场中的某点A 放一个试探电荷，其电荷量为q ，受到的电场力为F ，则A 点的电场强度为E ＝Fq，下列说法正确的是( )【导学号：】A ．若移去试探电荷，则A 点的电场强度为0B ．若试探电荷的电荷量变为4q ，则A 点的场强变为4EC ．若放置到A 点的试探电荷的电荷量变为－2q ，则场中A 点的场强大小和方向均不变D ．若放置到A 点的试探电荷的电荷量变为－2q ，则场中A 点的场强大小不变，但方向相反C [电场强度是描述电场性质的物理量，只与电场本身有关，与试探电荷无关，故C 正确．]3．如图所示的各电场中，A 、B 两点电场强度相同的是( ) A B C DC [电场强度是矢量，电场强度相同是指电场强度大小和方向均相同，C 正确．] 4．如图6­1­7所示，一电场的电场线分布关于y 轴(沿竖直方向)对称，O 、M 、N 是y 轴上的三个点，且OM ＝MN .P 点在y 轴右侧，MP ⊥MN .则O 、M 、N 、P 四点中电场强度最大的是( )图6­1­7A ．O 点B ．M 点C ．N 点D ．P 点A [电场线的疏密程度表示场强大小，由此可知场强最大的点为O 点，故选A.]。