(课标通用版)2020版高考物理总复习第七章01第1讲电场力的性质精练(含解析)
2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义：第七章 第1讲 电场力的性质 Word版含解析
五年高考(全国卷)命题分析五年常考热点五年未考重点库仑定律及应用20181卷16题电场性质的理解201820172016201520141卷21题、2卷21题、3卷21题1卷20题、3卷21题1卷20题、3卷15题1卷15题1卷21题、2卷19题电容器201620151卷14题2卷14题带电粒子在电场中的运动201620152卷15题2卷24题带电体在电场和重力场中运动的多过程问题201720141卷25题、2卷25题1卷25题1.库仑定律的理解和库仑力作用下的平衡问题2.电场强度的矢量性及合成问题3.“三线问题”即电场线、等势线和轨迹线4.电场中的图象问题5.电容器两类动态问题的分析1.考查方式：本章内容在高考中单独命题较多，有选择题也有计算题．选择题主要考查对基本概念和物理模型的理解，如电场的分布特点、电势、电势能的理解；计算题主要考查带电粒子或带电体在电场中的运动，常与牛顿运动定律、功能关系、能量守恒综合考查.2.命题趋势：常与实际生活、科学研究联系密切，通过某些情景或素材如喷墨打印机、静电除尘、示波管、加速器等进行命题考查.第1讲 电场力的性质一、电荷 电荷守恒定律1．元电荷、点电荷(1)元电荷：e＝1.60×10－19 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍．(2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况的理想化模型．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．(2)三种起电方式：摩擦起电、感应起电、接触起电．(3)带电实质：物体得失电子．(4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体，接触后再分开，二者带等量同种电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分．自测1 如图1所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开( )图1A．此时A带正电，B带负电B．此时A带正电，B带正电C．移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合D．先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合答案 C解析 由静电感应可知，A左端带负电，B右端带正电，选项A、B错误；若移去C，A、B 两端电荷中和，则贴在A、B下部的金属箔都闭合，选项C正确；先把A和B分开，然后移去C，则A、B带的电荷不能中和，故贴在A、B下部的金属箔仍张开，选项D错误．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 ＝k ，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫做静电力常量．q 1q 2r 23．适用条件真空中的静止点电荷．(1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式．(2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷．4．库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．自测2 (2018·北京市大兴区上学期期末)关于真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，下列描述合理的是( )A ．该作用力一定是斥力B ．库仑通过实验总结出该作用力的规律C ．该作用力与两电荷之间的距离无关D ．电荷量较大的受到的力大答案 B解析 真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，同性电荷时是斥力，异性电荷时是吸引力，选项A 错误；库仑通过实验总结出该作用力的规律，称为库仑定律，选项B 正确；该作用力与两点电荷之间的距离的平方成反比，选项C 错误；两点电荷之间的作用力是相互作用力，故无论是电荷量较大的还是电荷量较小的受到的力都是相等的，选项D 错误．三、电场、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 ＝；单位：N/C 或V/m.Fq(3)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．点电荷的电场：真空中距场源电荷Q 为r 处的场强大小为E ＝k .Qr2自测3 如图2所示，电荷量为q 1和q 2的两个点电荷分别位于P 点和Q 点．已知在P 、Q 连线上某点R 处的电场强度为零，且PR ＝2RQ .则( )图2A ．q 1＝2q 2B ．q 1＝4q 2C ．q 1＝－2q 2D ．q 1＝－4q 2答案 B解析 设RQ ＝r ，则PR ＝2r ，有k ＝k ，q 1＝4q 2.q 1(2r )2q 2r 2四、电场线的特点1．电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷．2．电场线在电场中不相交．3．在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏．自测4 两个带电荷量分别为Q 1、Q 2的质点周围的电场线如图3所示，由图可知( )图3A ．两质点带异号电荷，且Q 1>Q 2B ．两质点带异号电荷，且Q 1<Q 2C ．两质点带同号电荷，且Q 1>Q 2D ．两质点带同号电荷，且Q 1<Q 2答案 A命题点一 库仑定律的理解和应用1．库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用．2．对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r 为球心间的距离．3．对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图4所示．图4(1)同种电荷：F ＜k ；(2)异种电荷：F ＞k .q 1q 2r 2q 1q 2r24．不能根据公式错误地认为r →0时，库仑力F →∞，因为当r →0时，两个带电体已不能看做点电荷了．例1 已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同．如图5所示，半径为R 的球体上均匀分布着电荷量为Q 的电荷，在过球心O 的直线上有A 、B 两个点，O 和B 、B 和A 间的距离均为R .现以OB 为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k ，球的体积公式为V ＝πr 3，则A 点处检验电荷q 受到的电场力的大小43为( )图5A. B.5kqQ36R 27kqQ 36R 2C. D.7kqQ 32R 23kqQ 16R 2答案 B解析 实心大球对q 的库仑力F 1＝，挖出的实心小球的电荷量Q ′＝Q ＝，实心小kqQ 4R 2(R 2)3R 3Q8球对q 的库仑力F 2＝＝，则检验电荷q 所受的电场力F ＝F 1－F 2＝，选项B 正kqQ8(32R )2kqQ 18R 27kqQ36R 2确．变式1 科学研究表明，地球是一个巨大的带电体，而且表面带有大量的负电荷．如果在距离地球表面高度为地球半径一半的位置由静止释放一个带负电的尘埃，恰好能悬浮在空中，若将其放在距离地球表面高度与地球半径相等的位置时，则此带电尘埃将( )A ．向地球表面下落B ．远离地球向太空运动C ．仍处于悬浮状态D ．无法判断答案 C例2 (2018·全国卷Ⅰ·16)如图6，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab ＝5 cm ，bc ＝3 cm ，ca ＝4 cm.小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线．设小球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为k ，则( )图6A ．a 、b 的电荷同号，k ＝169B ．a 、b 的电荷异号，k ＝169C ．a 、b 的电荷同号，k ＝6427D ．a 、b 的电荷异号，k ＝6427答案 D解析 由小球c 所受库仑的合力的方向平行于a 、b 的连线知a 、b 带异号电荷．a 对c 的库仑力F a ＝①k 0q a q c(ac )2b 对c 的库仑力F b ＝②k 0q b q c(bc )2设合力向左，如图所示，根据相似三角形得＝③F a ac F bbc由①②③得k ＝＝＝，D 正确．|q a q b |(ac )3(bc )36427命题点二 库仑力作用下的平衡问题涉及库仑力的平衡问题，其解题思路与力学中的平衡问题一样，只是在原来受力的基础上多了库仑力，具体步骤如下：注意库仑力的方向：同性相斥，异性相吸，沿两电荷连线方向．例3 (2018·闽粤期末大联考)如图7甲所示，用OA 、OB 、AB 三根轻质绝缘绳悬挂两个质量均为m 的带等量同种电荷的小球(可视为质点)，三根绳子处于拉伸状态，且构成一个正三角形，AB 绳水平，OB 绳对小球的作用力大小为F T .现用绝缘物体对右侧小球施加一水平拉力F ，使装置静止在图乙所示的位置，此时OA 绳竖直，OB 绳对小球的作用力大小为F T ′.根据以上信息可以判断F T 和F T ′的比值为( )图7A.B.333C. D ．条件不足，无法确定233答案 A解析 题图甲中，对B 球受力分析，受重力、OB 绳的拉力F T 、AB 绳的拉力F T A 、AB 间的库仑力F A ，如图(a)所示：根据平衡条件，有：F T ＝＝mg ；mg cos 30°23题图乙中，先对小球A 受力分析，受重力、AO 绳的拉力，AB 间的库仑力以及AB 绳的拉力，由于A 处于平衡状态，则AB 绳的拉力与库仑力大小相等，方向相反，再对B 球受力分析，受拉力、重力、OB 绳的拉力、AB 间的库仑力以及AB 绳的拉力，而AB 间的库仑力与AB 绳的拉力的合力为零，图中可以不画，如图(b)所示．根据平衡条件，有：F T ′＝＝2mg ，可见＝，故选A.mg cos 60°F TF T ′33变式2 (多选)(2019·广东省汕头市质检)A 、C 是两个带电小球，质量分别是m A 、m C ，电荷量大小分别是Q A 、Q C ，用两条等长绝缘细线悬挂在同一点O ，两球静止时如图8所示，此时细线对两球的拉力分别为F T A 、F T C ，两球连线AC 与O 所在竖直线的交点为B ，且AB <BC ，下列说法正确的是( )图8A ．Q A >Q CB ．m A ∶mC ＝F T A ∶F T C C ．F T A ＝F T CD ．m A ∶m C ＝BC ∶AB答案 BD解析 利用相似三角形知识可得，A 球所受三个力F 、F T A 、m A g 构成的矢量三角形与三角形OBA 相似，＝＝；C 球所受三个力F 、F T C 、m C g 构成的矢量三角形与三角形OBC 相似，m A g OB F AB F T A AO ＝＝；因OA ＝OC ，所以m A ∶m C ＝F T A ∶F T C ；m A ∶m C ＝BC ∶AB ，选项B 、D 正确，C m C g OB F CB F T CCO错误；因两球之间的作用力是相互作用力，无法判断两球带电荷量的多少，选项A 错误．变式3 如图所示，甲、乙两带电小球的质量均为m ，所带电荷量分别为＋q 和－q ，两球间用绝缘细线2连接，甲球用绝缘细线1悬挂在天花板上，在两球所在空间有沿水平方向向左的匀强电场，场强为E ，且有qE ＝mg ，平衡时细线都被拉直．则平衡时的可能位置是哪个图( )答案 A解析 先用整体法，把两个小球及细线2视为一个整体．整体受到的外力有竖直向下的重力2mg 、水平向左的电场力qE 、水平向右的电场力qE 和细线1的拉力F T1，由平衡条件知，水平方向受力平衡，细线1的拉力F T1一定与重力2mg 等大反向，即细线1一定竖直．再隔离分析乙球，如图所示．乙球受到的力为：竖直向下的重力mg 、水平向右的电场力qE 、细线2的拉力F T2和甲球对乙球的吸引力F 引．要使乙球所受合力为零，细线2必须倾斜．设细线2与竖直方向的夹角为θ，则有tan θ＝＝1，θ＝45°，故A 图正确．qEmg命题点三 库仑力作用下的变速运动问题例4 (多选)(2018·河南省安阳市第二次模拟)如图9所示，光滑绝缘的水平面上有一带电荷量为－q 的点电荷，在距水平面高h 处的空间内存在一场源点电荷＋Q ，两电荷连线与水平面间的夹角θ＝30°，现给－q 一水平初速度，使其恰好能在水平面上做匀速圆周运动(恰好不受支持力)，已知重力加速度为g ，静电力常量为k ，则( )图9A ．点电荷－q 做匀速圆周运动的向心力为3kQq 4h 2B ．点电荷－q 做匀速圆周运动的向心力为3kQq 8h 2C ．点电荷－q 做匀速圆周运动的线速度为3ghD ．点电荷－q 做匀速圆周运动的线速度为3gh 2答案 BC解析 恰好能在水平面上做匀速圆周运动，点电荷－q 受到竖直向下的重力以及点电荷＋Q 的引力，如图所示，电荷之间的引力在水平方向上的分力充当向心力，两点电荷间距离R ＝，F ＝k ·cos θ，h sin θQq R 2联立解得F ＝，A 错误，B 正确；点电荷－q 做匀速圆周运动的半径r ＝，因为F ＝3kQq 8h 2htan θ，根据F ＝m ，可得v ＝，C 正确，D 错误．mg tan θv 2r3gh 变式4 (2018·湖北省武汉市部分学校起点调研)在匀强电场中，有一质量为m ，带电荷量为＋q 的带电小球静止在O 点，然后从O 点自由释放，其运动轨迹为一直线，直线与竖直方向的夹角为θ，如图10所示，那么下列关于匀强电场的场强大小的说法中正确的是( )图10A ．唯一值是mg tan θqB ．最大值是mg tan θq C ．最小值是mg sin θq D ．不可能是mg q答案 C解析 小球在重力和电场力的共同作用下做加速直线运动，其所受合力方向沿直线向下，由三角形定则知电场力最小为qE ＝mg sin θ，故场强最小为E ＝，故C 正确．mg sin θq命题点四 电场强度的理解和计算类型1 点电荷电场强度的叠加及计算1．电场强度的性质(1)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场强的方向；(2)唯一性：电场中某一点的电场强度E 是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q 无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置；(3)叠加性：如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和2．三个计算公式公式适用条件说明定义式E ＝Fq 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E ＝k Q r 2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 ＝U d匀强电场d 是沿电场方向的距离3.等量同种和异种点电荷的电场强度的比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线的分布图连线中点O 处的场强连线上O 点场强最小，指向负电荷一方为零连线上的场强大小(从左到右) 沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大沿连线的中垂线由O 点向外场强大小 O 点最大，向外逐渐变小O 点最小，向外先变大后变小关于O 点对称的A 与A ′，B 与B ′的场强 等大同向等大反向例5 (2018·天津市部分区上学期期末)如图11所示，E 、F 、G 、H 为矩形ABCD 各边的中点，O 为EG 、HF 的交点，AB 边的长度为d .E 、G 两点各固定一等量正点电荷，另一电荷量为Q 的负点电荷置于H 点时，F 点处的电场强度恰好为零．若将H 点的负电荷移到O 点，则F 点处场强的大小和方向为(静电力常量为k )( )图11A.，方向向右 B.，方向向左4kQd 24kQd 2C.，方向向右 D.，方向向左3kQd 23kQd 2答案 D解析 当负点电荷在H 点时，F 点处电场强度恰好为零，根据公式E ＝k 可得负点电荷在FQr 2点产生的电场强度大小为E ＝k ，方向水平向左，故两个正点电荷在F 点产生的电场强度大Qd 2小为E ＝k ，方向水平向右；负点电荷移到O 点，在F 点产生的电场强度大小为E 1＝k ，Q d 24Qd 2方向水平向左，所以F 点的合场强为k －k ＝k ，方向水平向左，故D 正确，A 、B 、C4Q d 2Q d 23Qd 2错误．变式5 (2018·山东省烟台市期末考试)如图12所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q ，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a ，则正方形两条对角线交点处的电场强度( )图12A ．大小为，方向竖直向上42kQa 2B ．大小为，方向竖直向上22kQa2C ．大小为，方向竖直向下42kQa 2D ．大小为，方向竖直向下22kQa 2答案 C解析 一个点电荷在两条对角线交点O 产生的场强大小为E ＝＝，对角线上的两异kQ (22a )22kQa 2种点电荷在O 处的合场强为E 合＝2E ＝，故两等大的场强互相垂直，合场强为E O ＝4kQa 2＝，方向竖直向下，故选C.E 合2＋E 合242kQa2类型2 非点电荷电场强度的叠加及计算1．等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．例如：一个点电荷＋q 与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个异种点电荷形成的电场，如图13甲、乙所示．图13例6 (2018·河南省中原名校第六次模拟)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14所示，已知＋Q 所在位置P 点到金属板MN 的距离为L ，a为OP 的中点，abcd 是边长为L 的正方形，其中ab 边平行于MN .则( )图14A ．a 点的电场强度大小为E ＝4k QL2B ．a 点的电场强度大小大于b 点的电场强度大小，a 点的电势高于b 点的电势C ．b 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答案 B解析 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E ＝k＋k ＝，A 错误；等量异种点电荷周围的电场线和Q (L 2)2Q (3L 2)240kQ 9L 2等势面分布如图所示由图可知E a >E b ，φa >φb ，B 正确；图中b 、c 两点的场强不同，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．2．对称法利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化．例如：如图15所示，均匀带电的球壳在O 点产生的场强，等效为弧BC 产生的场强，弧BC34产生的场强方向，又等效为弧的中点M 在O点产生的场强方向．图15例7 (2018·湖南省衡阳市第二次联考)如图16所示，一电荷量为＋Q 的均匀带电细棒，在过中点c 垂直于细棒的直线上有a 、b 、d 三点，且ab ＝bc ＝cd ＝L ，在a 点处有一电荷量为＋的固定点电荷．已知b 点处的场强为零，则d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)( )Q2图16A ．kB ．kC ．kD ．k 5Q 9L 23Q L 23Q 2L 29Q 2L 2答案 A解析 电荷量为＋的点电荷在b 处产生的电场强度为E ＝，方向向右，b 点处的场强为零，Q 2kQ 2L 2根据电场的叠加原理可知细棒与＋在b 处产生的电场强度大小相等，方向相反，则知细棒Q2在b 处产生的电场强度大小为E ′＝，方向向左．根据对称性可知细棒在d 处产生的电场kQ2L 2强度大小为，方向向右；而电荷量为＋的点电荷在d 处产生的电场强度为E ″＝＝kQ 2L 2Q 2kQ 2(3L )2，方向向右，所以d 点处场强的大小为E d ＝，方向向右，故选项A 正确．kQ 18L 25kQ9L 23．填补法将有缺口的带电圆环或圆板补全为圆环或圆板，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍．例8 如图17甲所示，半径为R 的均匀带电圆形平板，单位面积带电荷量为σ，其轴线上任意一点P (坐标为x )的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：E ＝，方向沿x 轴．现考虑单位面积带电荷量为σ0的无限大均匀带电平板，()122221x k R x σ⎡⎤⎢⎥π-⎢⎥⎢⎥+⎣⎦从其中间挖去一半径为r 的圆板，如图乙所示．则圆孔轴线上任意一点Q (坐标为x )的电场强度为( )图17A ．B ．012222()x k r x σπ+012222()r k r x σπ+C ．2πkσ0D ．2πkσ0xrr x解析 当R →∞时，＝0，则无限大带电平板产生的电场的场强为E ＝2πkσ0.当挖()1222xRx+去半径为r 的圆板时，应在E 中减掉该圆板对应的场强E r ＝，即E ′＝()0122221x k r x σ⎡⎤⎢⎥π-⎢⎥⎢⎥+⎣⎦，选项A 正确．()12222xk rxσπ+4．微元法将带电体分成许多元电荷，每个元电荷看成点电荷，先根据库仑定律求出每个元电荷的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强．1．三个相同的金属小球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的带电荷量为＋q ，球2的带电荷量为＋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，此时球1、2之间作用力的大小仍为F ，方向不变．由此可知( )A ．n ＝3 B ．n ＝4C ．n ＝5 D ．n ＝6答案 D解析 由于各球之间距离远大于小球的直径，小球带电时可视为点电荷．由库仑定律F ＝k 知两点电荷间距离不变时，相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比．又由于Q 1Q 2r 2三个小球相同，则两球接触时平分总电荷量，故有q ·nq ＝·，解得n ＝6，D 正确．nq2q ＋nq 222．(多选)在电场中的某点A 放一电荷量为＋q 的试探电荷，它所受到的电场力大小为F ，方向水平向右，则A 点的场强大小E A ＝，方向水平向右．下列说法正确的是( )Fq A ．在A 点放置一个电荷量为－q 的试探电荷，A 点的场强方向变为水平向左B ．在A 点放置一个电荷量为＋2q 的试探电荷，则A 点的场强变为2E A C ．在A 点放置一个电荷量为－q 的试探电荷，它所受的电场力方向水平向左D ．在A 点放置一个电荷量为＋2q 的试探电荷，它所受的电场力为2F解析 E ＝是电场强度的定义式，某点的场强大小和方向与场源电荷有关，与放入的试探电Fq 荷无关，故选项A 、B 错误；因负电荷受到的电场力的方向与场强方向相反，故选项C 正确；A 点场强E A 一定，放入的试探电荷所受电场力大小为F ′＝q ′E A ，当放入电荷量为＋2q 的试探电荷时，试探电荷所受电场力应为2F ，故选项D 正确．3．(多选)(2018·云南省大理市模拟)在光滑绝缘的水平桌面上，存在着方向水平向右的匀强电场，电场线如图1中实线所示．一初速度不为零的带电小球从桌面上的A 点开始运动，到C 点时，突然受到一个外加的水平恒力F 作用而继续运动到B 点，其运动轨迹如图中虚线所示，v 表示小球经过C 点时的速度，则( )图1A ．小球带正电B ．恒力F 的方向可能水平向左C ．恒力F 的方向可能与v 方向相反D ．在A 、B 两点小球的速率不可能相等答案 AB解析 由小球从A 点到C 点的轨迹可知，小球受到的电场力方向向右，带正电，选项A 正确；小球从C 点到B 点，所受合力指向轨迹凹侧，当水平恒力F 水平向左时，合力可能向左，符合要求，当恒力F 的方向与v 方向相反时，合力背离CB 段轨迹凹侧，不符合要求，选项B 正确，C 错误；小球从A 点到B 点，由动能定理，当电场力与恒力F 做功的代数和为零时，在A 、B 两点小球的速率相等，选项D 错误．4.(2018·四川省攀枝花市第二次统考)如图2所示，一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A →O →B 匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是( )图2A ．先变大后变小，方向水平向左B ．先变大后变小，方向水平向右C ．先变小后变大，方向水平向左D ．先变小后变大，方向水平向右解析 根据等量异种点电荷周围的电场线分布知，从A →O →B ，电场强度的方向不变，水平向右，电场强度的大小先增大后减小，则电子所受电场力的大小先变大后变小，方向水平向左，则外力的大小先变大后变小，方向水平向右，故B 正确，A 、C 、D 错误．5．(多选)如图3所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，箭头表示运动方向，a 、b 是轨迹上的两点．若粒子在运动中只受电场力作用．根据此图能作出的正确判断是( )图3A ．带电粒子所带电荷的符号B ．粒子在a 、b 两点的受力方向C ．粒子在a 、b 两点何处速度大D ．a 、b 两点电场的强弱答案 BCD解析 由题图中粒子的运动轨迹可知粒子在a 、b 两点受到的电场力沿电场线向左，由于电场线方向不明，无法确定粒子的电性，故A 错误，B 正确；由轨迹弯曲方向与粒子速度方向的关系分析可知，电场力对粒子做负功，粒子动能减小，电势能增大，则粒子在a 点的速度较大，故C 正确；根据电场线的疏密程度可判断a 、b 两点电场的强弱，故D 正确．6.(2018·陕西省黄陵中学考前模拟)如图4所示，一个绝缘圆环，当它的均匀带电且电荷量为＋14q 时，圆心O 处的电场强度大小为E ，现使半圆ABC 均匀带电＋2q ，而另一半圆ADC 均匀带电－2q ，则圆心O 处电场强度的大小和方向为( )图4A ．2E ，方向由O 指向D 2B ．4E ，方向由O 指向DC ．2E ，方向由O 指向B 2D ．0答案 A解析 当圆环的均匀带电且电荷量为＋q 时，圆心O 处的电场强度大小为E ，由如图所示的14矢量合成可得，当半圆ABC 均匀带电＋2q 时，在圆心O 处的电场强度大小为E ，方向由O 指向D ；当另2一半圆ADC 均匀带电－2q 时，同理，在圆心O 处的电场强度大小为E ，方向由O 指向D ；2根据矢量的合成法则，圆心O 处的电场强度的大小为2E ，方向由O 指向D .27.(2018·贵州省黔东南州一模)如图5，xOy 平面直角坐标系所在空间有沿x 轴负方向的匀强电场(图中未画出)，电场强度大小为E .坐标系上的A 、B 、C 三点构成边长为L 的等边三角形．若将两电荷量相等的正点电荷分别固定在A 、B 两点时，C 点处的电场强度恰好为零．则A 处的点电荷在C 点产生的电场强度大小为( )图5A ．E B.E 33C.E D.E332答案 B解析 C 点三个电场方向如图所示，根据题意可知E 1cos 30°＋E 2cos 30°＝E ，又E 1＝E 2，故解得E 2＝E ，B 正确．338．(多选)(2018·四川省德阳市一诊)如图6所示，带电质点P 1固定在光滑的水平绝缘面上，在水平绝缘面上距P 1一定距离处有另一个带电质点P 2，P 2在水平绝缘面上运动，某一时刻质点P 2以速度v 沿垂直于P 1 P 2的连线方向运动，则下列说法正确的是( )图6。
2020年高考物理一轮复习课件7.1 第1节 电场力的性质
第七章
第1节 电场力的性质
考点要求
基础夯实
基础夯实 自我诊断
(2)几种典型电场的电场线
多维课堂
-10-
第七章
基础夯实 自我诊断
第1节 电场力的性质
考点要求
基础夯实
多维课堂
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1.计算两个带电小球之间的库仑力时,公式中的r一定是指两个球 心之间的距离吗?为什么?
提示：不一定。当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小 时,两球不能看作点电荷,这时公式中的r大于(带同种电荷)或小于 (带异种电荷)两个球心之间的距离。
分
D.电子的电荷量与电子的质量之比叫作电子的比荷 关闭
静电力常量k的数值不是由库仑测得的,选项A错误;元电荷e的数值是由密
立根用油滴实验测得的,选项B错误;感应起电的实质是电荷从物体的一部
分转移到另一部分,摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体,
选项C错误;电子的电荷量与电子的质量之比叫作电子的比荷,选项D正确。关闭 D
考点要求
基础夯实
多维课堂
-3-
考点及要求
命题视角
电势能、电势 Ⅰ
电势差
Ⅱ
匀强电场中电势
差与电场强度的关系Ⅱ带电粒子在匀强电场中的运动 Ⅱ
示波管
Ⅰ
常见的电容器、
电容器的电压、
电荷量和电容的
关系
Ⅰ
3.本章内容的考 查有时也与实 际生活、科学 研究相联系,如 喷墨打印机、 静电除尘器、 示波管、串联 加速器等都有 可能成为高考 新情景综合问 题的命题素 材。
第七章
第1节 电场力的性质
考点要求
基础夯实
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基础夯实 自我诊断
2020版高考物理（江苏专用）新探究大一轮课件：第七章 第一节 电场力的性质
电场线、电势和电势差、等势面、 电势能、带电粒子在电场中的运 动等知识点考查的较频繁，尤其 是电场性质及带电粒子在电场中 的运动问题是近几年的重点.
高考对本章基本概念和规律 的考查以选择题为主，在计算题 中把电场力和能的性质与牛顿运 动定律、功能关系有机结合起来， 以带电粒子在电场中运动为模
型， 实现力电知识的系统化考
电场等效于电荷集中于球心处产生的
电场．如图所示，在半球面 AB 上均匀
分布正电荷，总电荷量为 q，球面半径为 R，CD 为通过半球
面顶点与球心 O 的轴线，在轴线上有 M、N 两点，OM＝ON
＝2R.已知 M 点的场强大小为 E，则 N 点的场强大小为( )
A.2kRq2－E
B．4kRq2
C.4kRq2－E D．4kRq2＋E
第七章 静电场
考点要求
静电现象
Ⅰ
电荷 电荷守恒定律
Ⅰ
点电荷 库仑定律
Ⅰ
静电场 电场线 电势能 电势 等 Ⅰ 势面
电场强度 点电荷的场强 电势差 Ⅱ
匀强电场中电势差和电场强度的关系 Ⅰ
带电粒子在匀强电场中的运动
Ⅱ
电容 电容器
Ⅰ
真题统计
高考命题点实况
近几年江苏卷对于库仑定
律、电场强度、点电荷的电场、
2018·T5 2018·T8 2017·T4 2017·T8 2016·T3 2016·T15 2015·T2 2015·T8 2014·T4
A.34kaQ2 ，沿 y 轴正向 C.54kaQ2 ，沿 y 轴正向
B．34kaQ2 ，沿 y 轴负向 D．54kaQ2 ，沿 y 轴负向
[审题指导] 由点电荷场强公式 E＝krQ2 可计算出各点的场强 大小，再由矢量合成原则分析场强的叠加．
2020高考物理人教通用版新一线学案课件第7章 第1讲 电场力的性质
C．F2≠Gml22，F2＝kQl22
D．F1＝Gml22，F2≠kQl22
• [解析] 虽然两球心间的距离l只有球壳外半径r的3倍，
层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作质量集中于
因此，可以应用万有引力定律求F1；而本题中由于a、
异种电荷相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，
一侧电荷分布比较密集，又因两球心间的距离l只有其 倍，不满足l远大于r的要求，故不能将两带电球壳看成
• [解析] 电场强度与试探电荷所带电荷量以及所受电场
只和电场本身的性质有关，A、D错误，C正确；电场 度的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相同， 点所受的电场力的方向相反，B错误。
• 2．(多选)如图所示的实验装置为库仑扭秤。细 银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个
带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B， B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属 球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作
除此之外，也可能考查一种类斜抛运动，此时带 度与场强方向夹角为锐角或者钝角，不是平行或 利用“化曲为直”的思想，依据运动的合成和分
考点内容 示波管
要求 Ⅰ
常见电容器、电 容器的电压、电 Ⅰ 荷量和电容的关系
说明
要点解读
了解示波管具体结构及其
考查电容的定义式和决定 的因素，平行板电容器的 荷量保持不变和电压保持 时结合牛顿运动定律、动 力做功进行命题。
以库仑定律不适用，D正确。
2 〔类题演练 〕
• (2018·山东师大附中诊断)如图所示，在一条直线上有
0.4m的点电荷A、B，A带电＋Q，B带电－9Q。现引 电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平 C的带电性质及位置应为( )
• A．正，B的右边0.4m处
2020版物理高考新素养总复习新高考(鲁京津琼)讲义：第七章+静电场+第1讲和答案
[高考导航]第1讲 电场的力的性质知识排查点电荷、电荷守恒定律1.点电荷有一定的电荷量，忽略形状和大小的一种理想化模型。
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。
(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。
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 ＝k q 1q 2r 2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫静电力常量。
3.适用条件：(1)真空中；(2)点电荷。
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 的比值。
2.定义式：E ＝Fq。
单位：N/C 或V/m3.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 ＝k Qr 2。
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。
电场线1.定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，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。
小题速练1.思考判断(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍。
( ) (2)根据公式F ＝k q 1q 2r 2得，当r ―→0时，有F ―→∞。
( )(3)相互作用的两个点电荷，电荷量大的，受到库仑力也大。
( ) (4)电场中某点的场强方向与负电荷在该点所受的电场力的方向相反。
( ) (5)电场线的方向即为带电粒子的运动方向。
( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× 2.(多选)下列关于电场强度的叙述正确的是( ) A.电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力 B.电场中某点的场强与该点试探电荷所受的电场力成正比 C.电场中某点的场强方向就是试探电荷在该点所受电场力的方向 D.电场中某点的场强与该点有无试探电荷无关解析 由电场强度的定义E ＝Fq 可知，选项A 正确；场强的大小和方向与试探电荷无关，选项B 错误，D 正确；正电荷所受电场力的方向才是场强的方向，选项C 错误。
2020届高考物理总复习第七章静电场核心素养提升练二十7.1库仑定律电场力的性质(含解析)新人教版
库仑定律电场力的性质（45分钟100分）订二翌屋迤h （20分钟50分）一、选择题（本题共5小题，每小题7分，共35分，1〜4题为单选题，5题为多选题）1. 如图所示，两个带电均匀分布的小球半径均为a，两球心相距为d，如果它们分别带有等量的同种电荷Q贝陀们之间相互作用力的大小为（）kQ2A. r斗次叮kQB.C「:D.两球距离太近，不能看作点电荷，无法计算kQ2【解析】选B。
两个小球均电荷均匀分布，电荷中心间距为d，根据库仑定律得，故A、C D错误，B正确。
2. （创新预测）带有等量异种电荷的一对平行金属板，如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大，即使在两极板之间，它的电场线也不是彼此平行的直线，而是如图所示的曲线，关于这种电场，下列说法正确的是（）B. 电场内部A 点的电场强度等于 B 点的电场强度C. 若将一正电荷从电场中的 A 点由静止释放，它将做匀加速直线运动D.若将一正电荷从电场中的 A 点由静止释放，它将做变加速直线运动【解析】选D 。
从电场线分布看， A 点的电场线比B 点密，所以A 点的电场强度大于 B 点的电 场强度，故A 、B 错误；由于电场不是匀强电场，所以从 A 点由静止释放的正电荷做变加速直线运动，故C 错误，D 正确。
3.(2019 •大连模拟)如图所示，在粗糙绝缘的水平面上有一物体 A 带正电，另一带正电的物体B 沿着以A 为圆心的圆弧由P 到Q 缓慢地从A 的正上方经过，若此过程中 A 、B 两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用，则下列说法正确的是 A. 物体A 受到地面的支持力先增大后减小 B. 物体A 受到地面的支持力保持不变 C. 物体A 受到地面的摩擦力先增大后减小 D. 库仑力对物体B 先做正功后做负功【解析】选A 。
当物体B 由P 点运动到最高点的过程中，物体A 受力如图甲所示，由平衡条件得，水平方向 Fsin 0 -F f =0,竖直方向FwFcos B -mg=0,解得F N =mg +Fcos B, F f =Fsin 0,由于 G 与F 不变，0逐渐减小为零，因而支持力F N 逐渐变大，F f 逐渐变小。
2020届高考物理一轮复习鲁科版第七章第1讲电场力的性质PPT课件(169张)
知识点
静电场 Ⅰ
电场强度、点电荷的场强 Ⅱ
1．电场
(1)定义：存在于_□0_1__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___□0_2_有__力__的__作_用______。
主干梳理 对点激活
考点细研 悟法培优
高考模拟 随堂集训
配套课时作业
2．电场强度
主干梳理 对点激活
考点细研 悟法培优
高考模拟 随堂集训
配套课时作业
A．把 C 移近导体 A 时，A、B 上的金属箔片都张开 B．把 C 移近导体 A，再把 A、B 分开，然后移去 C，A、B 上的金属 箔片仍张开 C．把 C 移近导体 A，先把 C 移走，再把 A、B 分开，A、B 上的金属 箔片仍张开 D．把 C 移近导体 A，先把 A、B 分开，再把 C 移走，然后重新让 A、 B 接触，A 上的金属箔片张开，而 B 上的金属箔片闭合
答案 C
主干梳理 对点激活
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高考模拟 随堂集训
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答案
解析 正点电荷的电场线是从正电荷出发的直线，故 A 错误；电场线是 为了更形象描述电场而人为画出的，没有电场线的地方，电场强度不一定为 零，故 B 错误；由图知 B 点处电场线比 A 点处电场线密集，故 EB>EA，所 以点电荷在 A 处所受的电场力小于在 B 处所受的电场力，故 C 正确；负电 荷在 C 点所受电场力方向与 C 点切线方向相反，故 D 错误。
答案 AB
主干梳理 对点激活
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配套课时作业
答案
解析 虽然 A、B 起初都不带电，但带正电的小球 C 对 A、B 内的电荷
2020高考人教版物理第一轮总复习练习：第七章 静电场 基础课1
第七章基础课 1 电场力的性质跟踪检测一、选择题1．如图所示为静电力演示仪，两金属极板分别固定于绝缘支架上，且正对平行放置．工作时两板分别接高压直流电源的正负极，表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间，则()A．乒乓球的左侧感应出负电荷B．乒乓球受到扰动后，会被吸在左极板上C．乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用D．用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞解析：选D乒乓球在两极板中间时，其左侧会感应出正电荷，A错误；电场力和库仑力是同一个力的不同称谓，C错误；乒乓球与右极板接触则带正电，在电场力作用下向左运动与左极板相碰，碰后带上负电，又向右运动与右极板相碰，如此往复运动，D正确，B错误．2.两点电荷Q1、Q2产生的电场的电场线如图所示．根据电场线的分布情况，下列判断正确的是()A．Q1的电荷量小于Q2的电荷量B．Q1的电荷量大于Q2的电荷量C．Q1、Q2一定均为正电荷D．Q1、Q2一定均为负电荷解析：选A 由电场线的分布情况可知，Q 1的电荷量小于Q 2的电荷量，A 项正确，B 项错误；因为电场线没有标出方向，不能断定电荷的正负，可能均为正电荷或负电荷，C 、D 项错误．3.如图所示，半径相同的两个金属球A 、B 带有相等的电荷量，相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是F .今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A 、B 两球接触后移开．这时，A 、B 两球之间的相互作用力的大小是( )A.F 8B.F 4C.3F 8D.3F 4解析：选A A 、B 两球互相吸引，说明它们必带异种电荷，设它们带的电荷量分别为＋q 、－q .当第三个不带电的C 球与A 球接触后，A 、C 两球带电荷量平分，每个球带电荷量为q 1＝＋q 2，当再把C 球与B 球接触后，两球的电荷先中和再平分，每球带电荷量q 2＝－q 4.由库仑定律F ＝k q 1q 2r 2知，当移开C 球后，A 、B 两球之间的相互作用力的大小变为F ′＝F 8，A 项正确．4．下列选项中的各14圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各14圆环间彼此绝缘．坐标原点O 处电场强度最大的是( )解析：选B 将圆环分割成微元，根据对称性和矢量叠加，D 项O 点的场强为零，C 项等效为第二象限内电荷在O 点产生的电场；大小与A 项的相等，B 项正、负电荷在O 点产生的场强大小相等，方向互相垂直，合场强是其中一个的 2 倍，也是A 、C 项场强的 2 倍，因此B 项正确．5．(多选)如图所示为在同一电场中a 、b 、c 、d 四点分别引入检验电荷时，测得的检验电荷所受电场力跟它的电荷量的函数关系图象，那么下列叙述正确的是()A．这个电场是匀强电场B．a、b、c、d四点的场强大小关系是E d>E a>E b>E c C．a、b、c、d四点的场强大小关系是E a>E c>E b>E d D．a、b、d三点的强场方向相同解析：选CD由场强的定义式E＝Fq，并结合图象的斜率可知电场强度的大小，则E a>E c>E b>E d，此电场不是匀强电场，选项A、B错误，选项C正确；图象斜率的正负表示电场强度的方向，a、b、d三点相应图线的斜率为正，三点的场强方向相同，选项D正确．6.将两个质量均为m的小球a、b用绝缘细线相连，竖直悬挂于O点，其中球a带正电、电荷量为q，球b不带电，现加一电场强度方向平行纸面的匀强电场(没画出)，使整个装置处于平衡状态，且绷紧的绝缘细线Oa与竖直方向的夹角为θ＝30°，如图所示，则所加匀强电场的电场强度大小可能为()A.mg4q B.mgqC.mg2q D.3mg4a解析：选B取小球a、b整体作为研究对象，则受重力2mg、悬线拉力F T 和电场力F作用处于平衡，此三力满足如图所示的三角形关系，由图知F的最小值为2mg sin30°＝mg，由F＝qE知A、C、D错，B对．7．(多选)P 、Q 两电荷的电场线分布如下图所示，a 、b 、c 、d 为电场中的四点，c 、d 关于PQ 连线的中垂线对称．一个离子从a 运动到b (不计重力)，轨迹如图所示，则下列判断正确的是( )A.P 带正电B ．c 、d 两点的电场强度相同C ．离子在运动过程中受到P 的吸引力D ．离子从a 到b ，电场力做正功解析：选AC 由电场线的方向可知P 带正电，Q 带负电，A 正确；c 、d 两点场强大小相同，但方向不同，B 错误；离子所受电场力的方向应该指向曲线的凹侧，故可以判断出离子在运动过程中受到P 电荷的吸引力，C 正确；离子从a 到b ，电场力的方向和离子速度方向的夹角大于90°，电场力做负功，D 错误．8．两点电荷A 、B 带电量Q A >Q B ，在真空中相距r ，现将检验电荷C 置于某一位置时，所受静电力恰好为零，则( )A ．A 和B 为异种电荷时，C 在AB 之间连线上靠近B 一侧B ．A 和B 为异种电荷时，C 在AB 之间连线的延长线上A 外侧C ．A 和B 为同种电荷时，C 在AB 之间连线上靠近B 一侧D ．A 和B 无论为同种还是异种电荷，C 都不在AB 连线以及延长线上 解析：选C 若Q A 和Q B 为固定的异种电荷，只要放入的电荷q 受到的合力为0即可，则对C 有k Q A q r A 2＝k Q B q r B 2，因为Q A >Q B ，所以r A >r B ，而且保证两个力的方向相反，所以应将C 置于AB 连线的延长线上，且靠近B ；若Q A 和Q B 均为固定的同种电荷，则对C 有k Q A q r A 2＝k Q B q r B2，因为Q A >Q B ，所以r A >r B ，而且保证两个力的方向相反，所以应将C 置于AB 线段上，且靠近B ，故C 正确，A 、B 、D 错误．9.(2018年全国卷Ⅰ)如图，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab ＝5 cm ，bc ＝3 cm ，ca ＝4 cm.小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线．设小球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为k ，则( )A ．a 、b 的电荷同号，k ＝169B ．a 、b 的电荷异号，k ＝169C ．a 、b 的电荷同号，k ＝6427D ．a 、b 的电荷异号，k ＝6427解析：选D 若a 、b 的电荷同号，则c 所受库仑力的合力指向2或4区域；若a 、b 的电荷异号，则c 所受库仑力的合力指向1或3区域；故只有a 、b 的电荷异号，合力方向才能与a 、b 连线平行．设a 带正电荷，b 、c 带负电荷，c 受力如图，tan β＝tan α＝34，F b F a ＝tan β，由库仑定律得F b F a ＝r ac 2·|Q b |r b c 2·|Q a |，联立得k ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪Q a Q b ＝6427.故A 、B 、C 项错误，D 项正确．10.(多选)用细绳拴一个质量为m 带正电的小球B ，另一带正电小球A 固定在绝缘竖直墙上，A 、B 两球与地面的高度均为h ，小球B 在重力、拉力和库仑力的作用下静止不动，如图所示．现将细绳剪断后( )A．小球B在细绳剪断瞬间开始做平抛运动B．小球B在细绳剪断瞬间加速度大于gC．小球B落地的时间小于2h gD．小球B落地的速度大于2gh解析：选BCD将细绳剪断瞬间，小球受到重力和库仑力的共同作用，合力斜向右下方，因此剪断瞬间开始，小球B的初速度为零，不可能做平抛运动，小球的加速度大于g，故选项A错误，B正确；小球在落地过程中，除受到重力外，还受到库仑斥力，那么竖直方向的加速大于g，因此球落地的时间小于2h g，落地的速度大于2gh，故选项C、D正确．二、非选择题11.(2017年北京卷)如图所示，长l＝1 m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ＝37°.已知小球所带电荷量q＝1.0×10－6 C，匀强电场的场强E＝3.0×103 N/C，取重力加速度g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)小球所受电场力F的大小；(2)小球的质量m；(3)将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小．解析：(1)F＝qE＝3.0×10－3N.(2)由qEmg＝tan37°解得m＝4.0×10－4kg.(3)由mgl(1－cos37°)＝12m v2解得v＝2gl(1－cos37°)＝2.0 m/s.答案：(1)3.0×10－3 N(2)4.0×10－4 kg(3)2.0 m/s12.(2019届山西晋中名校联考)如图所示，长L＝0.12 m的绝缘轻杆上端固定在O点，质量m＝0.6 kg、电荷量q＝0.5 C的带正电金属小球套在绝缘轻杆上，空间存在水平向右的匀强电场，球与杆间的动摩擦因数μ＝0.75.当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，g取10 m/s2.(1)求匀强电场的电场强度大小；(2)改变轻杆与竖直方向的夹角，使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为零，并将小球从O点由静止释放，求小球离开杆时的速度大小．解析：(1)当杆竖直固定放置时，F N＝Eq，mg＝F f，F f＝μF N解得E＝mgμq＝16 N/C.(2)小球与杆之间摩擦力为零，说明小球与杆之间的弹力为零，则有Eq cosθ＝mg sinθ所以tanθ＝Eqmg＝43，θ＝53°设小球的加速度为a，则mg cos53°＋Eq sin53°＝ma解得a＝503m/s2由v2＝2aL，解得小球离开杆时的速度大小为v＝2 m/s. 答案：(1)16 N/C(2)2 m/s。
2020高考物理第七章第1讲电场的力的性质课件鲁科版选修3_1
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。
电场线 1.定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的_强__弱___及__方__向__，在电场中画出一些
有方向的曲线，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。
(5)美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量，获得诺贝尔奖。
()
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
2.电场中有一点P，下列说法正确的是( ) A.若放在P点的电荷的电荷量减半，则P点的场强减半 B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零 C.P点场强越大，则同一电荷在P点所受静电力越大 D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 解析 公式 E＝Fq是电场强度的定义式，E 与 F、q 无关，A、B 项错误；由 F＝qE 知， C 项正确；场强方向与正电荷受力方向相同，与负电荷受力方向相反，D 项错误。 答案 C
点的电场强度如图甲所示，则由几何关系可得 E＝2E0cos 30°；如果将 C 点的电荷改为 与 B 点所放电荷的电荷量大小相同的负电荷，则 A 点的电场强度如图乙所示，则由几何
关系可知 E′＝E0，由以上可解得 E′＝ 33E。选项 D 正确。 答案 D
1.[平衡法]用一条绝缘细线悬挂一个带电小球，小球质量为m＝
1.电场强度的性质
电场强度的叠加与计算
矢量性 规定正电荷受力方向为该点场强的方向 电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的
唯一性 电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置
(京津鲁琼版)2020版高考物理总复习第七章第1节电场力的性质课件
第七章 静电场
新课程标准 知道匀强电场中电势差及其与电场强度的关系． 能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的 物理现象． 观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的 充、放电现象．能举例说明电容器的应用．
做一做 (多选)(人教版选修 3－1·P15·T5 改编)某电场区域的电场线如图 所示，a、b 是其中一条电场线上的两点，下列说法正确的是 ()
A．负电荷在 a 点受到的电场力一定小于它在 b 点受到的电场 力 B．a 点的场强方向一定沿着 a 点的电场线向右 C．正电荷在 a 点受到的电场力一定大于它在 b 点受到的电场 力 D．a 点的场强一定大于 b 点的场强 提示：BCD
库仑定律的理解及应用 【知识提炼】 1．库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用． 2．对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心 的点电荷，r 为球心间的距离． 3．对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图 所示．
(1)同种电荷：F＜kqr1q2 2； (2)异种电荷：F＞kqr1q2 2. 4．不能根据公式错误地认为 r→0 时，库仑力 F→∞，因为当 r →0 时，两个带电体已不能看做点电荷了．
(4)电场中某点的场强方向与负电荷在该点所受的电场力的方
向相反．( )
(5)在真空中，点电荷的场强公式 E＝krQ2 中的 Q 是产生电场的 场源电荷的电荷量，E 与试探电荷无关．( ) (6)带电粒子的运动轨迹一定与电场线重合．( )
提示：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×
对电场线的理解及应用 【知识提炼】 1．电场线的作用 (1)判断电场强度的方向 电场线上任意一点的切线方向即为该点电场的方向． (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．
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1 第1讲 电场力的性质 A组 基础过关 1.根据科学研究表明,地球是一个巨大的带电体,而且表面带有大量的负电荷。如果在距离地球表面高度为地球半径一半的位置由静止释放一个带负电的尘埃,恰好能悬浮在空中,若将其放在距离地球表面高度与地球半径相等的位置时,则此带电尘埃将( )
A.向地球表面下落 B.远离地球向太空运动 C.仍处于悬浮状态 D.无法判断 答案 C 地球表面带负电,故可等效为一个带负电的且位于地球球心处的点电荷,这样地球和带电尘埃间的作用就可等效为点电荷间的作用,可以用库仑定律进行定量分析。由于尘埃与地球之间的位置变化很大,故尘埃的重力是变化的,所以需要先将地球与尘埃等效为两质点,才可用万有引力定律进行定量分析。设带电尘埃的质量为m,电荷量为q;地球的质量为M,地球所带负电荷总量为Q,地球半径为R。当尘埃放在距离地球表面高度为地球半径一半时,恰好悬浮,由库仑定律和万有引力定律可得:
=G ,得kQq=GMm① 当尘埃放在距离地球表面高度与地球半径相等时,受到的万有引力F= ;受到的库仑力F'= 则 = ② 联立①②可知: =1,故C正确。 2.(2019河南商丘质检)在如图所示的四种电场中,分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电场强度大小相等、方向相反的是( ) 2
A.甲图中与点电荷等距的a、b两点 B.乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 C.丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 D.丁图中非匀强电场中的a、b两点 答案 C 甲图中与点电荷等距的a、b两点,电场强度大小相等、方向不相反,选项A不合题意;乙图中,根据等量异种点电荷电场分布的对称性可判断,a、b两点的电场强度大小相等、方向相同,选项B不合题意;丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点,电场强度大小相等、方向相反,选项C符合题意;丁图中,根据电场线的疏密可判断,b点的电场强度大于a点的电场强度,选项D不合题意。
3.(多选)如图所示为在同一电场中a、b、c、d四点分别引入试探电荷时,测得的试探电荷所受电场力跟它的电荷量的函数关系图像,那么下列叙述正确的是( )
A.这个电场是匀强电场 B.a、b、c、d四点的场强大小关系是Ed>Ea>Eb>Ec C.a、b、c、d四点的场强大小关系是Ea>Ec>Eb>Ed D.a、b、d三点的场强方向相同 答案 CD 由场强的定义式E= 并结合F-q图像中图线的斜率可知电场强度的大小,则Ea>Ec>Eb>Ed,此电场不是匀强电场,选项A、B错误,选项C正确;F-q图线斜率的正负表示电场强度的方向,a、b、d三点相应图线的斜率为正,三点的场强方向相同,选项D正确。 3
4.如图,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上:a、b带正电,电荷量均为q,c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态,则匀强电场电场强度的大小为( )
A. B. C. D. 答案 B 以小球c为研究对象,其受力如图甲所示,其中F库a=F库b= ,由平衡条件得:2F库acos 0°=E c。
即 =Eqc,E= 此时a的受力如图乙所示,由平衡条件得 + = 解得qc=2q 即当qc=2q时a可处于平衡状态,同理b亦恰好平衡,故选项B正确。 5.(2019四川绵阳期末)如图所示,等量异种点电荷A、B固定在同一水平线上,竖直固定的光滑绝缘杆与A、B连线的中垂线重合,C、D是绝缘杆上的两点,ACBD构成一个正方形。一带负电的小球(可视为点电荷)套在绝缘杆上自C点无初速度释放,由C运动到D的过程中,下列说法正确的是( ) 4
A.小球的速度先减小后增大 B.小球的速度先增大后减小 C.杆对小球的作用力先减小后增大 D.杆对小球的作用力先增大后减小 答案 D C、D连线上各点的电场强度的方向垂直于CD水平向右,从C到D各点的电场强度先增大后减小,小球所受电场力先增大后减小,小球从C点由静止开始释放,重力做正功,电场力不做功,动能增大,速度增大,A、B错误;杆对小球的作用力与电场力平衡,杆对小球的作用力水平向右,先增大后减小,C错误,D正确。
6.(2019湖北武汉调研)如图所示,以O点为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、 f。等量正、负点电荷分别放置在a、d两点时,在圆心O处产生的电场强度大小为E。现仅将放于a点的正点电荷改放于其他等分点上,使O点的电场强度改变,则下列判断正确的是( )
A.移至c点时,O点的电场强度大小仍为E,沿Oe方向 B.移至b点时,O点的电场强度大小为 E,沿Oc方向 C.移至e点时,O点的电场强度大小为 ,沿Oc方向 D.移至f点时,O点的电场强度大小为 E,沿Oe方向 答案 C 由题意可知,等量正、负点电荷在O点处产生的电场强度大小均为 ,方向水平向右。当将放于a点的正点电荷移至c点时,两点电荷在O点处产生的电场强度方向的夹角为 0°,则O点处的合电场强度大小为 ,沿Oe方向,故A项错误;同理,当将放于a点的正点电荷移至b点时,O点处的合电场强度大
小为E'= cos 0°× = E,沿Od与Oe的夹角的角平分线方向,故B项错误;当将放于a点的正点电荷移至5
e点时,正电荷产生的场强为 ,沿Ob方向,负电荷产生的场强为 ,沿Od方向,二者成 0°角,合场强为 ,沿Oc方向,C项正确;当将放于a点的正点电荷移至f点时,O点的电场强度大小为 E,沿Oc和Od的夹角的角平分线方向,D项错误。
7.如图所示,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,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(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零,则d点处场强的大小为(k为静电力常量)( )
A.k B.k 0 C.k D.k 答案 B 由b点处的合场强为零可得,圆盘在b点处的场强与点电荷q在b点处的场强大小相等、方向相反,所以圆盘在b点处的场强大小为Eb=k ;再根据圆盘产生的电场的对称性和电场强度叠加原理可得出
d点处的场强为Ed=Eb+k =k 0 ,B项正确。
8.(多选)体积相同、带同种电荷的两个小球A、B(可视为点电荷),质量分别为m1、m2。将A、B用绝缘轻质细绳悬挂在同一水平天花板上,因静电力作用而使A、B两球分离,且静止在同一水平面上,L1、L2分别与竖直方向成 0°角、4 °角,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.两球质量的比值为 = B.两球质量的比值为 = C.若将L1和L2同时剪断,剪断瞬间两球加速度大小的比值为 = D.若将L1和L2同时剪断,剪断瞬间两球加速度大小的比值为 = 6
答案 AC 小球静止时,m1gtan 0°=m2gtan4 °=F库,得两球质量的比值为 = ,选项A正确,B错误;将两绳同时剪断,两球所受的合力分别为F1= 库s n 0°=2F库,F2= 库s n4 °= F库,由牛顿第二定律得,剪断细绳瞬间两球加速度大小的比值为 = = ,选项C正确,D错误。 9.(多选)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示。c是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则( )
A.a点的电场强度比b点的大 B.a点的电势比b点的高 C.c点的电场强度比d点的大 D.c点的电势比d点的低
答案 ACD 观察题中图可知a点附近电场线比b点附近电场线密,所以Ea>Eb,A项正确;由沿电场线方向电势逐渐降低可知φb>φa,B项错;由场强公式E=k 和场强叠加原理可知Ec>Ed,C项正确;当取无穷远处电势为0时,φc为负值,φd为正值,所以φd>φc,D项正确。 10.(2018山东潍坊二中月考)如图所示,A、B为两个等量的正点电荷,在其连线中垂线上的P点放一个负点电荷q(不计重力),由静止释放后,下列说法中正确的是( )
A.点电荷在从P点到O点运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大 B.点电荷在从P点到O点运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大 C.点电荷运动到O点时加速度为零,速度达最大值 7
D.点电荷越过O点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到点电荷速度为零 答案 C 在两电荷连线中垂线上电场强度方向O→P,负点电荷q从P点到O点运动的过程中,电场力方向P→O,速度越来越大;但电场线的疏密情况不确定,电场强度大小变化情况不确定,则电荷所受电场力大小变化情况不确定,加速度变化情况无法判断。故A、B错误。越过O点后,负点电荷q做减速运动,则点电荷运动到O点时速度最大,电场力为零,加速度为零,故C正确。根据电场线的对称性可知,越过O点后,负点电荷q做减速运动,加速度的变化情况无法判断,故D错误。
11.(多选)用细绳拴一个质量为m、带正电的小球B,另一也带正电小球A固定在绝缘竖直墙上,A、B两球与地面的高度均为h,小球B在重力、拉力和库仑力的作用下静止不动,如图所示。现将细绳剪断后( )
A.小球B在细绳剪断瞬间起开始做平抛运动 B.小球B在细绳剪断瞬间加速度大于g C.小球B落地的时间小于 D.小球B落地的速度大于
答案 BCD 将细绳剪断瞬间,小球B受到重力和库仑力的共同作用,合力斜向右下方,并不是只有重力的作用,因此从剪断细绳瞬间起开始,小球B不可能做平抛运动,且加速度大于g,故A错误,B正确;小球在落地过程中,除受到重力外,还受到库仑斥力,那么竖直方向的加速度大于g,因此小球B落地的时间小于
,落地的速度大于 ,故C、D正确。
12.(2019福建泉州检测)如图,一半径为r的圆环上均匀分布着电荷量为+Q的电荷,在垂直于圆环面且过圆心O的轴线上有A、B、C三个点,C和O、O和A间的距离均为d,A、B间距离为2d。在B点处有一电荷量为+q的固定点电荷。已知A点处的场强为零,k为静电力常量,求: