高考物理三轮冲刺突破训练专题12 电场力的性质（解析版）.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 6

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 7

【题型演练】 8

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)

【答案】D.

【解析】两球相距r时，根据库仑定律F＝keq\f(Q·5Q,r2)，两球接触后，带电荷量均为2Q，则F′＝keq\f(2Q·2Q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r,2)))\s\up12(2))，由以上两式可解得F′＝eq\f(16F,5)，D正确．

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

【答案】A.

【解析】因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用，且已知Q1和Q2是异种电荷，对Q3的作用力一为引力，一为斥力，所以Q3要平衡就不能放在A、B之间．根据库仑定律知，由于B处的电荷Q2电荷量较大，Q3应放在离Q2较远而离Q1较近的地方才有可能处于平衡，故应放在Q1的左侧．要使Q1和Q2也处于平衡状态，Q3必须带负电，故选项A正确．

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

【答案】BC

【解析】对B进行受力分析，如图所示，根据几何关系和三力平衡可得，eq\f(G,h)＝eq\f(kQq,R3)＝eq\f(F′,L)(F1＝eq\f(kQq,R2))，F′＝eq\f(LG,h)，且F＝F′，当L逐渐减小时，F逐渐减小，选项A错误，B正确；在B缓慢移动过程中，设B与A点的距离为x，在整个过程中，x都满足eq\f(G,h)＝eq