高考物理一轮复习讲义第9章第1课时　静电场中力的性质（教师版）.doc

考情分析

试题情境

生活实践类

人体带电头发散开，尖端放电，避雷针，静电吸附，直线加速器，示波器，静电加速器

学习探究类

观察静电感应现象，探究电荷间的作用力的影响因素，库仑扭秤实验，模拟电场线，观察电容器的充、放电现象

第1课时静电场中力的性质

目标要求1.掌握库仑定律的内容及条件，并会用来解决问题。2.理解电场强度的定义，并会计算电场强度的大小，判断电场强度方向。3.理解电场线的特点，会用电场线的特点解决相关问题。

考点一电荷守恒定律库仑定律

1．元电荷、点电荷

(1)元电荷：e＝1.60×10－19C，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对它们之间的作用力的影响的理想化模型。

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。公式：q1′＝q2′＝eq\f(q1＋q2,2)。

3．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＝keq\f(q1q2,r2)，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫作静电力常量。

(3)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。

(4)说明

①F＝keq\f(q1q2,r2)，r指两点电荷间的距离。对于可视为点电荷的两个均匀带电绝缘球体，r为两球的球心间距。

②当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大。

思考两个带电金属球带电荷量分别为q1、q2，相距为r，距离较近，不能看成点电荷，它们之间的库仑力会受到什么影响？

答案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：Fkeq\f(q1q2,r2)；②异种电荷：Fkeq\f(q1q2,r2)。

1．某带电体所带的电荷量可以是5×10－19C。(×)

2．体积很大的带电体有时也可以看作点电荷。(√)

3．两个带异种电荷的金属球接触时，正电荷从一个球转移到另一个球。(×)

4．相互作用的两个点电荷，电荷量大的受到的库仑力也大。(×)

5．根据公式F＝keq\f(q1q2,r2)，当r→0时，F→∞。(×)

6．根据公式F＝keq\f(q1q2,r2)，当r→∞时，F→0。(√)

例1(2023·重庆市南开中学期中)分别带有电荷量－Q和＋2Q的两相同金属小球(均可视为点电荷)相距为d，它们之间库仑力的大小为F。设法让两小球接触后再分开一定的距离，它们之间库仑力大小依然为F，则此时两小球相距()

A.eq\f(\r(2),4)dB.eq\f(1,8)dC.eq\f(1,4)dD．d

答案A

解析两小球接触前，由库仑定律得F＝keq\f(2Q·Q,d2)＝eq\f(2kQ2,d2)，两小球接触后再分开，正负电荷中和后电荷量均分，设分开的距离为x，

则有F＝keq\f(\f(1,2)Q·\f(1,2)Q,x2)＝eq\f(kQ2,4x2)，

解得x＝eq\f(\r(2),4)d，故选A。

例2(2023·湖北宜昌市调研)如图所示，在边长为l的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中a和b电荷量均为＋q，c和d电荷量均为－q，静电力常量为k，则a电荷受到的其他三个电荷的库仑力的合力大小是()

A．0B.eq\f(\r(2)kq2,l2)C.eq\f(kq2,l2)D.eq\f(3kq2,2l2)

答案D

解析a和b电荷量为＋q，c和d电荷量为－q，则c、d电荷对a电荷的库仑力为引力，b电荷对a电荷的库仑力为斥力，根据库仑定律，库仑力大小分别为Fca＝eq\f(kq2,?\r(2)l?2)，Fba＝Fda＝keq\f(q2,l2)；根据力的合成法则，a电荷所受的库仑力大小为F＝eq\f(3kq2,2l2)，故A、B、C错误，D正确。

例3(多选)(2023·云南曲靖市模拟)如图所示，绝缘的斜面体ABC静止于水平面上，∠B＝37°，∠C＝53°，两个可视为质点的带电物体P和Q分别在AB和AC面上静止不动，且P、Q连线水平。AB面和AC面光滑，设斜面体和P、Q的质量分别为M、m1、m2，重力加