专题7.1 电场力的性质【讲】学生版-高考物理一轮复习讲义（新高考）

专题7.1 电场力的性质【讲】 目录 一 讲核心素养1 二 讲必备知识1 【知识点一】 库仑定律的理解及其相关平衡问题1 【知识点二】库仑力作用下的平衡和变速运动4 【知识点三】电场强度的理解和计算6 【知识点四】电场线的理解和应用7 三．讲关键能力------会分析点电荷电场强度的叠加9 四．讲模型思想----“等效法”“对称法”和“填补法”思想求电场强度11 模型一 等效法11 模型二 对称法12 模型三 填补法13 一 讲核心素养 1.物理观念静电现象、库仑力、电场、电场强度、电场线。 1通过实验，了解静电现象。能用原子结构模型分析静电现象。 2知道电场是一种物质。了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。会用电场线描述电场。 2.科学思维电荷守恒定律、点电荷、库仑定律、电场的叠加原理。 1.知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。2了解静电现象，能用电荷守恒的观念分析静电现象 3掌握电场强度的概念和公式，会用平行四边形法则对电场进行叠加 3.科学探究库仑力与电荷量及电荷间距离的关系 学会利用控制变量法探究库仑定律，并从中体会其中的科学思想和方法。 4.科学态度与责任静电现象应用与安全。 了解生产生活中关于静电的利用与防护。 二 讲必备知识 【知识点一】 库仑定律的理解及其相关平衡问题 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＜k；2异种电荷F＞k. 【例1】多选2021浙江十校联盟测试如图所示，a、b、c为真空中三个带电小球，b球带电荷量为＋Q，用绝缘支架固定，a、c两小球用绝缘细线悬挂，处于平衡状态时三小球球心等高，且a、b和b、c间距离相等，悬挂a小球的细线向左倾斜，悬挂c小球的细线竖直，则 A．a、c两小球带同种电荷 B．a、c两小球带异种电荷 C．a小球带电荷量为－4Q D．c小球带电荷量为＋4Q 【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。 【方法技巧】三个孤立共线点电荷平衡问题 1条件每个点电荷所受合力为零． 2平衡规律 “两同夹异”正、负电荷相互间隔；“三点共线”三个点电荷分布在同一条直线上；“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． 【变式训练】 多选 2021山东省等级考试第二次模拟内半径为R，内壁光滑的绝缘球壳固定在桌面上。将三个完全相同的带电小球放置在球壳内，平衡后小球均紧靠球壳静止。小球的电荷量均为Q，可视为质点且不计重力。则小球静止时，以下判断正确的是 A. 三个小球之间的距离均等于R B.三个小球可以位于球壳内任一水平面内 C.三个小球所在平面可以是任一通过球壳球心的平面 D.每个小球对球壳内壁的作用力大小均为，k为静电力常量 【变式训练2】．2021黑龙江哈尔滨段考如图所示，三个完全相同的绝缘金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，c球在xOy坐标系的原点O上，a和c带正电，b带负电，a所带电荷量比b所带电荷量少．关于c受到a和b的静电力的合力方向，下列判断正确的是 A．从原点指向第Ⅰ象限 B．从原点指向第Ⅱ象限 C．从原点指向第Ⅲ象限 D．从原点指向第Ⅳ象限 【知识点二】库仑力作用下的平衡和变速运动 【例1】多选2021福建福州市4月模拟如图所示，两个带电小球A、B穿在同一根光滑绝缘的细绳上，细绳两端固定在天花板的O点，当整个系统保持平衡时，两小球连线恰好水平，且两小球与悬点O恰好构成一个正三角形，则下列判断正确的是 A.两小球质量一定相同 B.两小球带电荷量一定相同 C.细绳张力与两小球之间库仑力之比2∶3 D.A球在缓慢漏电过程，细绳张力始终保持不变 【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。要求考生对物体的运动状态或物理过程所遵循的物理规律，来研究和处理受力问题。 【必备知识】1.解题思路 1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 2变速运动若物体在包含库仑力作用下，做变速运动时，是非平衡状态，要用牛顿第二定律分析，当涉及多个带电体时，常用整体与隔离法。 2.特别提醒 注意库仑力的方向同性相斥，异性相吸，沿两电荷连线方向。 【变式训练】 多选2021广东汕头市教学质量监测质量均为m的三个带电小球A、B、C用三根长度均为l的绝缘丝线相互连接，放置在光滑绝缘的水平面上，A球的电荷量为＋q。在C球上施加一个水平向右的恒力F之后，三个小球一起向右运动，三根丝线刚好都伸直且没有弹力，F的作用线的反向延长线与A、B间的丝线相交于丝线的中点，如图所示。已知静电力常量为k，下列说法正确的是 A.B球的电荷量可能为＋2q B.C球的电荷量为－2q C.三个小球一起运动的加速度大小为 D.恒力F的大小为 【知识点三】电场强度的理解和计算 1．电场强度的性质 矢量性 规定正电荷受力方向为该点场强的方向 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试探电荷q无关，它决定于形成电场的电荷场源电荷及空间位置 2.电场强度的三个计算公式 【例1】多选2021肥城月考多选如图甲所示，在x轴上有一个点电荷Q图中未画出，O、A、B为轴上三点．放在A、B两点的试探电荷受到的电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示．以x轴的正方向为电场力的正方向，则 A．点电荷Q一定为正电荷 B．点电荷Q在A、B之间 C．A点的电场强度大小为2103 N/C D．同一电荷在A点受到的电场力比在B点的大 【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。 【变式训练】2021海南期末真空中有一点电荷Q，MN是这个点电荷电场中的一条水平直线，如图所示，A、B、C是直线MN上的三个点，B是A、C的中点，点电荷Q位于A点正上方O处未画出。设A、B、C三点场强大小分别为EA、EB、EC，且EB＝EA，则EC的值为 A．EA B．EA C．EA D．EA 【知识点四】电场线的理解和应用 1．电场线的应用 1在同一电场里，电场线越密的地方场强越大。 2电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。 3沿电场线方向电势逐渐降低。 4电场线和等势面在相交处互相垂直。 2．两种等量点电荷的电场线 比较 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布 中垂线上的电场强度 O点最大，向外逐渐减小 O点为零，向外先变大后变小 连线上