高考物理三轮冲刺突破训练专题12 电场力的性质（原卷版）.doc

专题12电场力的性质

目录

TOC\o1-2\h\u专题12电场力的性质 1

考向一电场力的性质 1

考查方式一库仑定律与电荷守恒定律的结合问题 2

考查方式二三个点电荷平衡问题 2

考查方式三库仑力作用下的平衡问题 3

考向二电场强度的理解与计算 3

考查方式一点电荷电场中场强的计算 4

考查方式二补偿法求电场强度 5

考查方式三对称法求电场强度 5

考查方式四等效法求电场强度 6

考查方式五微元法求电场强度 6

考向一电场力的性质

1．电场强度三个表达式的比较

表达式

比较

E＝eq\f(F,q)

E＝keq\f(Q,r2)

E＝eq\f(U,d)

公式意义

电场强度定义式

真空中点电荷的电场强度决定式

匀强电场中E与U关系式

适用条件

一切电场

①真空；②点电荷

匀强电场

决定因素

由电场本身决定，与q无关

由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定

由电场本身决定

2．“三个自由点电荷平衡”的问题

(1)平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零，或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置．

3．求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路

涉及库仑力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样，受力分析是基础，应用平衡条件是关键，都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题，但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点．具体步骤如下：

考查方式一库仑定律与电荷守恒定律的结合问题

【典例1】两个分别带有电荷量－Q和＋5Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为eq\f(r,2)，则两球间库仑力的大小为()

A．eq\f(5F,16)B．eq\f(F,5)C．eq\f(4F,5)D．eq\f(16F,5)

考查方式二三个点电荷平衡问题

(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．

【典例2】两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示．A处电荷带正电荷量Q1，B处电荷带负电荷量Q2，且Q2＝4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则()

A．Q3为负电荷，且放于A左方B．Q3为负电荷，且放于B右方

C．Q3为正电荷，且放于A、B之间D．Q3为正电荷，且放于B右方

考查方式三库仑力作用下的平衡问题

【典例3】如图所示，在光滑定滑轮C正下方与C相距h的A处固定一电荷量为Q(Q0)的点电荷，电荷量为q的带正电小球B，用绝缘细线拴着，细线跨过定滑轮，另一端用适当大小的力F拉住，使B处于静止状态，此时B与A点的距离为R，B和C之间的细线与AB垂直．若B所受的重力为G，缓慢拉动细线(始终保持B平衡)直到B接近定滑轮，静电力常量为k，环境可视为真空，则下列说法正确的是()

A．F逐渐增大B．F逐渐减小C．B受到的库仑力大小不变D．B受到的库仑力逐渐增大

考向二电场强度的理解与计算

1．电场强度的三个计算公式

2．求解电场强度的非常规思维方法

(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．

典例如：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，如图甲、乙所示．

(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．

如图丙所示，均匀带电的eq\f(3,4)球壳在O点产生的场强，等效为弧BC产生的场强，弧BC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．

(3)填补法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍．

(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．

考查方式一点电荷电场中场强的计算

【典例4】静电场可以用电场线和等势面形象描述．

(1)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；

(2)点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2.我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电