章末素養(yǎng)提升物理觀念與電荷有關(guān)的概念1.點(diǎn)電荷：帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)2.場(chǎng)源電荷：激發(fā)電場(chǎng)的帶電體所帶的電荷3.試探電荷：放入后不影響要研究的電場(chǎng)及用來研究電場(chǎng)各點(diǎn)的性質(zhì)的電荷4.元電荷：最小的電荷量，即電子所帶電荷量的大小5.比荷：帶電體的電荷量與質(zhì)量的比值兩個(gè)定律1.電荷守恒定律：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變2.庫侖定律：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。這個(gè)規(guī)律叫作庫侖定律。這種電荷之間的相互作用力叫作靜電力或庫侖力電場(chǎng)強(qiáng)度1.定義式：E＝eq\f(F,q)(適用于一切電場(chǎng))決定式：E＝keq\f(Q,r2)(適用于點(diǎn)電荷)2.電場(chǎng)線：電場(chǎng)中畫出假想的曲線，每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，特點(diǎn)是不閉合、不相交科學(xué)思維理想化模型點(diǎn)電荷控制變量法庫侖定律的探究微小量放大法庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)比值定義法E＝eq\f(F,q)形象描述電場(chǎng)線科學(xué)探究1.通過實(shí)驗(yàn)觀察，了解靜電現(xiàn)象，探究物體帶電的本質(zhì)2.通過探究如何得出庫侖定律，體會(huì)庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)的科學(xué)思想和方法3.通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M和定量分析的方法，探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，獲得探究體驗(yàn)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.會(huì)從微觀的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì)2.通過實(shí)驗(yàn)觀察靜電現(xiàn)象，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度3.通過庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)的巧妙設(shè)計(jì)，體會(huì)科學(xué)思想和方法4.通過了解生活中關(guān)于靜電的利用和防護(hù)，能對(duì)利用和防護(hù)靜電的一些行為發(fā)表自己的觀點(diǎn)，有進(jìn)行科學(xué)普及的興趣和責(zé)任感例1如圖為真空中兩點(diǎn)電荷A、B形成的電場(chǎng)中的電場(chǎng)線，該電場(chǎng)線關(guān)于虛線對(duì)稱，O點(diǎn)為A、B點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，a、b為其連線的中垂線上對(duì)稱的兩點(diǎn)，則下列說法正確的是()A．A、B可能帶等量異種電荷B．A、B可能帶不等量的正電荷C．同一試探電荷在a、b兩點(diǎn)處所受靜電力大小相等，方向相反D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處無電場(chǎng)線，故其電場(chǎng)強(qiáng)度為零答案C解析由于電場(chǎng)線關(guān)于虛線對(duì)稱，O點(diǎn)為A、B點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，結(jié)合等量異種與等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線的分布特征，可知A、B帶等量正電荷，故A、B錯(cuò)誤；a、b為其連線的中垂線上對(duì)稱的兩點(diǎn)，根據(jù)等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線的分布特征，可知a、b兩點(diǎn)位置的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，則同一試探電荷在a、b兩點(diǎn)處所受靜電力大小相等，方向相反，故C正確；電場(chǎng)線是為了形象描述看不見、摸不著的電場(chǎng)而人為假想的，其分布的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，a、b兩點(diǎn)處雖然無電場(chǎng)線，但其電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，故D錯(cuò)誤。例2(2024·黑龍江省哈爾濱市第一中學(xué)高二質(zhì)檢)如圖所示，較厚的空腔球形導(dǎo)體殼中有一個(gè)正點(diǎn)電荷，則圖中a、b、c、d各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為()A．Ea>Eb>Ec>Ed B．Ea>Ec＝Ed>EbC．Ea>Ec>Ed>Eb D．Ea<Eb<Ec＝Ed答案C解析當(dāng)靜電平衡時(shí)，空腔球形導(dǎo)體殼內(nèi)壁感應(yīng)出負(fù)電荷，外壁感應(yīng)出正電荷，感應(yīng)電荷形成的電場(chǎng)與點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)疊加，導(dǎo)致空腔球形導(dǎo)體殼中電場(chǎng)強(qiáng)度為零。畫出電場(chǎng)線的大致分布如圖所示。由于a處電場(chǎng)線較密，c處電場(chǎng)線較疏，d處電場(chǎng)線最疏，b處電場(chǎng)強(qiáng)度為零，則Ea>Ec>Ed>Eb，故選C。例3如圖所示為兩個(gè)固定在同一水平面上的點(diǎn)電荷，距離為d，電荷量分別為＋Q和－Q，在它們連線的豎直中垂線上固定一根長為L、內(nèi)壁光滑的絕緣細(xì)管，有一電荷量為＋q的小球(直徑略比細(xì)管小)以初速度v0從上端管口射入，重力加速度為g，靜電力常量為k，則小球()A．受到的庫侖力先做正功后做負(fù)功B．下落過程中加速度始終為gC．速度先增大后減小，射出時(shí)速度仍為v0D．管壁對(duì)小球的彈力的最大值為2keq\f(qQ,d2)答案B解析根據(jù)電場(chǎng)線分布可知帶電小球受到水平向右的庫侖力，電荷量為＋q的小球以初速度v0從管口射入的過程，因庫侖力與速度相垂直，所以庫侖力不做功，故A錯(cuò)誤；小球在豎直方向上只受重力作用，所以下落過程中加速度始終為g，小球做勻加速運(yùn)動(dòng)，故B正確，C錯(cuò)誤；小球受到的庫侖力的合力水平向右，與管壁對(duì)小球的彈力大小相等，方向相反，所以當(dāng)庫侖力的合力最大時(shí)，彈力也就達(dá)到最大，在兩個(gè)電荷連線的中垂線的中點(diǎn)，庫侖力的合力最大，單個(gè)電荷在此點(diǎn)產(chǎn)生的庫侖力大小為F1＝F2＝4keq\f(Qq,d2)，根據(jù)矢量的合成法則，則庫侖力的合力的最大值為F＝2F1＝8keq\f(Qq,d2)，故D錯(cuò)誤。例4(2024·南陽市六校高二期中)如圖所示，半徑為R的帶電荷量為＋Q的絕緣圓環(huán)，圓心為O，電荷量均勻分布。A、B、C為圓環(huán)的三等分點(diǎn)，OD＝2R。現(xiàn)將A、B兩處長為Δl的電荷取走，D點(diǎn)放置一電荷量為q的點(diǎn)電荷，O處電場(chǎng)強(qiáng)度恰好為零，則()A．D處的點(diǎn)電荷一定帶正電B．C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零C．q的絕對(duì)值為eq\f(2Δl,πR)QD．A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同答案C解析圓環(huán)上的電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，取走A、B兩處電荷后，A、B兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)分別為A′、B′，產(chǎn)生的合電場(chǎng)強(qiáng)度水平向右，大小為keq\f(QΔl,2πR3)，與D點(diǎn)處的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度疊加后，O點(diǎn)電