靜電場第七章主干內(nèi)容學(xué)科素養(yǎng)物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒1.庫侖定律、電場強(qiáng)度、點電荷的電場、電場線、電勢和電勢差、等勢面、電勢能、帶電粒子在電場中的運(yùn)動為歷年高考的重點和難點，常以選擇題和計算題的形式進(jìn)行考查2．高考對本章基本概念和規(guī)律的考查以選擇題為主，主要考查“物理觀念”素養(yǎng)；在計算題中把電場力和能的性質(zhì)與牛頓運(yùn)動定律、功能關(guān)系有機(jī)結(jié)合起來，以帶電粒子在電場中運(yùn)動為模型，實現(xiàn)力電知識的系統(tǒng)化考查．主要考查“科學(xué)思維”素養(yǎng)靜電現(xiàn)象的解釋點電荷庫侖定律靜電場電場強(qiáng)度、點電荷的場強(qiáng)電場線電勢能、電勢電勢差勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動示波管常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系第1講庫侖定律電場強(qiáng)度【備考指南】1.理解庫侖定律的含義及其表達(dá)式，會進(jìn)行有關(guān)計算.2.理解電場強(qiáng)度的定義、意義及表示方法.3.會分析、計算在電場力作用下的電荷的平衡及運(yùn)動問題．欄目導(dǎo)航01知識梳理回顧03核心素養(yǎng)提升02要點各個擊破04配套訓(xùn)練知識梳理回顧11．元電荷元電荷最小的電荷量，其值為e＝______________，所有帶電體的電荷量都是元電荷的__________，其中質(zhì)子、電子的電荷量與元電荷相同．電子的電荷量q＝______________.特別提醒：帶電體所帶的電荷量是不連續(xù)的，任何帶電體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍．一電荷、電荷守恒定律1.6×10－19C

整數(shù)倍－1.6×10－19C2．點電荷(1)本身的線度比相互之間的距離________的帶電體．(2)點電荷是理想化模型．3．電荷守恒定律(1)內(nèi)容：電荷既不能被創(chuàng)造，也不能消失，只能從物體的一部分________到另一部分，或者從一個物體________到另一個物體，在________的過程中電荷的代數(shù)和保持不變．(2)起電方法：__________、__________、__________.(3)帶電實質(zhì)：物體帶電的實質(zhì)是_____________．(4)兩個完全相同的導(dǎo)體球相接觸后電荷的分配規(guī)律：同種電荷總量________，異種電荷______后再平均分配．小得多轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電電子的得失平分中和【對點小練】1．關(guān)于元電荷，正確的說法是(

)A．元電荷就是點電荷B．1C電量叫元電荷C．元電荷就是質(zhì)子D．元電荷目前被認(rèn)為是自然界中電荷的最小單元【答案】D二庫侖定律真空點電荷正比反比9.0×1093．適用條件：________中的______________．(1)在空氣中，兩個點電荷的作用力近似等于真空中的情況，可以直接應(yīng)用公式；(2)當(dāng)兩個帶電體的間距遠(yuǎn)大于本身的大小時，可以把帶電體看成點電荷．4．庫侖力的方向：由相互作用的兩個帶電體決定，且同種電荷相互________，異種電荷相互________．真空靜止點電荷排斥吸引1．電場電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)．電場對放入其中的電荷有__________．靜止電荷產(chǎn)生的電場稱為__________．2．電場強(qiáng)度(1)物理意義：描述電場的______和______的物理量．(2)定義：放入電場中某點的電荷所受的電場力F與它的________的比值．(3)定義式：________，單位：______或______．三電場、電場強(qiáng)度力的作用靜電場強(qiáng)弱方向電荷量N/C

V/m

(4)矢量性：電場強(qiáng)度是矢量，方向與正電荷在該點所受的電場力方向______，與負(fù)電荷在該點所受的電場力方向______．(5)唯一性：電場中某點的電場強(qiáng)度是唯一的，由電場本身決定，與檢驗電荷無關(guān)．(6)真空中點電荷電場強(qiáng)度的決定式：________，其中Q是形成電場的場源電荷．(7)電場的疊加：某點的電場等于各個電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的電場的________．一致相反矢量和【答案】C【解析】負(fù)電荷從靜止開始由A向B做勻加速運(yùn)動，說明負(fù)電荷受到的電場力保持不變，所以從A到B電場強(qiáng)度保持不變；負(fù)電荷受到的電場力方向向右，所以電場強(qiáng)度向左．故A、B、D錯誤，C正確．1．電場線為了形象地描述電場中各點場強(qiáng)的______和______，在電場中畫出的一些曲線，曲線上每一點的________都跟該點的場強(qiáng)方向一致，曲線的______表示電場的強(qiáng)弱．電場線不是實際存在的線，而是為了描述電場而假想的線．特別提醒：電場雖然抽象，但實際存在；電場線雖然形象，但實際并不存在．四電場線強(qiáng)弱方向切線方向疏密2．電場線的特點(1)電場線始于__________(或無窮遠(yuǎn))，終于負(fù)電荷(__________)．(2)同一電場中，電場線密的地方__________，電場線疏的地方________．(3)電場線密的地方等差等勢面______；等差等勢面______的地方電場線也______．(4)電場線互不相交．(5)電場線和等勢面在相交處___________．(6)電場線的方向是電勢________的方向，電勢降低的方向__________電場線的方向．(7)切線方向表示該點______的方向，也是________的受力方向．正電荷或無窮遠(yuǎn)電場強(qiáng)電場弱密疏疏互相垂直降低不一定是場強(qiáng)正電荷【對點小練】4．(2019年銅仁模擬)關(guān)于同一電場的電場線，下列表述正確的是(

)A．電場線是客觀存在的B．電場線越密，電場強(qiáng)度越小C．沿著電場線方向，電勢越來越低D．電荷在沿電場線方向移動時，電勢能減小【答案】C【解析】電場線是人為引入、假想的線，并非真實存在的，選項A錯誤；電場線的疏密表示場強(qiáng)的強(qiáng)弱，電場線密的地方電場強(qiáng)，疏的地方電場弱，選項B錯誤；沿電場線電勢降低，電勢的高低與電場線的疏密無關(guān)，選項C正確；電勢能的高低通過電場力做功來判斷，沿電場線運(yùn)動，電場力不一定做正功，電勢能不一定減小，選項D錯誤．要點各個擊破2要點1對點電荷和庫侖定律的理解1．點電荷點電荷是一種理想化的模型，當(dāng)帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的相互作用力的影響可以忽略時，帶電體就可以看成點電荷．所以點電荷可以說是“帶電的質(zhì)點”．2．庫侖定律適用條件的三點理解(1)對于兩個均勻帶電絕緣球體，可以將其視為電荷集中于球心的點電荷，r為兩球心之間的距離．(2)對于兩個帶電金屬球，要考慮金屬球表面電荷的重新分布．(3)不能根據(jù)公式錯誤地推論：當(dāng)r→0時，F(xiàn)→∞.其實，在這樣的條件下，兩個帶電體已經(jīng)不能再看成點電荷了．求解涉及庫侖力的平衡問題的解題思路涉及庫侖力的平衡問題與純力學(xué)平衡問題分析方法一樣，受力分析是基礎(chǔ)，應(yīng)用平衡條件是關(guān)鍵，都可以通過解析法、圖示法或兩種方法相結(jié)合解決問題，但要注意庫侖力的大小隨著電荷間距變化的特點．具體步驟如下：要點2對電場強(qiáng)度的理解1．三個場強(qiáng)公式的比較2．電場的疊加(1)疊加原理：多個電荷在空間某處產(chǎn)生的電場為各電荷在該處所產(chǎn)生的電場場強(qiáng)的矢量和．(2)運(yùn)算法則：平行四邊形定則．電場強(qiáng)度求解的特殊方法1．補(bǔ)償法：求解電場強(qiáng)度，常用的方法是根據(jù)問題給出的條件建立起物理模型．如果這個模型是一個完整的標(biāo)準(zhǔn)模型，則容易解決．但有時由題給條件建立的模型不是一個完整的標(biāo)準(zhǔn)模型，比如模型A，這時需要給原來的問題補(bǔ)充一些條件，由這些補(bǔ)充條件建立另一個容易求解的模型B，并且模型A與模型B恰好組成一個完整的標(biāo)準(zhǔn)模型．這樣求解模型A的問題就變?yōu)榍蠼庖粋€完整的標(biāo)準(zhǔn)模型與模型B的差值問題．2．極值法：物理學(xué)中的極值問題可分為物理型和數(shù)學(xué)型兩類．物理型主要依據(jù)物理概念、定理、定律求解．?dāng)?shù)學(xué)型則是根據(jù)物理規(guī)律列出方程后，依據(jù)數(shù)學(xué)中求極值的知識求解．3．微元法：微元法就是將研究對象分割成許多微小的單位，或從研究對象上選取某一“微元”加以分析，從而可以化曲為直，使變量、難以確定的量轉(zhuǎn)化為常量、容易確定的量．4．等效替代法：等效替代法是指在效果一致的前提下，從A事實出發(fā)，用另外的B事實來代替，必要時再由B到C…直至實現(xiàn)所給問題的條件，從而建立與之相對應(yīng)的聯(lián)系，得以用有關(guān)規(guī)律解之．如以模型替代實物，以合力(合運(yùn)動)替代兩個分力(分運(yùn)動)．5．對稱法：對稱法是利用帶電體(如球體、薄板等)產(chǎn)生的電場具有對稱性的特點來求電場強(qiáng)度的方法．要點3對電場線的理解和應(yīng)用1．幾種典型電場的電場線分布(1)孤立點電荷的電場線呈空間球狀對稱分布如圖甲、乙所示；勻強(qiáng)電場如圖丙所示；點電荷與帶電金屬板的電場線分布如圖丁所示．(2)等量同(異)種電荷的電場2．應(yīng)用電場線進(jìn)行以下判斷(1)電場力的方向——正電荷的受力方向和該點的電場線方向相同，負(fù)電荷的受力方向和該點的電場線方向相反．(2)電場強(qiáng)度的大小(定性)——用電場線的疏密可定性判斷電場強(qiáng)度的大小．(3)電勢的高低與電勢降低的快慢——沿電場線的方向電勢逐漸降低，電場強(qiáng)度的方向是電勢降低最快的方向．(4)等勢面的疏密——電場越強(qiáng)的地方，等差等勢面越密集；電場越弱的地方，等差等勢面越稀疏．3．電場線與帶電粒子在電場中運(yùn)動軌跡的關(guān)系一般情況下帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡不會與電場線重合，只有同時滿足以下三個條件時，兩者才會重合：(1)電場線為直線．(2)電荷初速度為零或速度方向與電場線平行．(3)電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向與電場線平行．例3

(2020屆浙江名校聯(lián)考)小強(qiáng)在學(xué)習(xí)了《靜電場》一章后，來到實驗室研究如圖所示的電場，實線和虛線分別表示該電場的電場線和等勢線，若a、b

兩點所處的等勢線電勢為0，相鄰等勢線間的電勢差為2V，則(

)A．a(chǎn)處電場強(qiáng)度等于b處電場強(qiáng)度B．c、b兩點間的電勢差大于c、a

兩點間的電勢差C．電子在c處具有的電勢能為20eVD．若將一電子在d處由靜止釋放，則運(yùn)動至c點對應(yīng)等勢線時，具有的動能為2eV【答案】D【解析】a處電場線較b處密集，a處電場強(qiáng)度大于b處電場強(qiáng)度，故A錯誤；

a、b

兩點在同一等勢面上，c、b兩點間的電勢差等于c、a兩點間的電勢差，故B錯誤；電子在c處具有的電勢能為－20eV，故C錯誤；電子在d處由靜止釋放，運(yùn)動至c點對應(yīng)等勢線時，電場力做功2eV，電子的電勢能減少2eV，動能增加2eV，故D正確．練3

(2020屆北京名校一模)如圖所示，實線為方向未知的三條電場線，虛線1,2,3分別為三條等勢線，三條等勢線與其中一條電場線的交點依次為M、N、Q點，已知MN＝NQ，電荷量相等的a、b兩帶電粒子從等勢線2上的O點以相同的初速度飛出，僅在電場力作用下，兩粒子的運(yùn)動軌跡如圖中虛線a′、b′所示，則(

)A．a(chǎn)粒子一定帶正電，b粒子一定帶負(fù)電B．MN兩點電勢差|UMN|等于NQ兩點電勢差|UNQ|C．a(chǎn)粒子的加速度逐漸增大，b粒子的加速度逐漸減小D．a(chǎn)粒子從出發(fā)到等勢線3過程的動能變化量比b粒子從出發(fā)到等勢線1過程的動能變化量小【答案】D【解析】由圖可知，a粒子的軌跡方向向右彎曲，a粒子所受電場力方向向右，b粒子的軌跡向左彎曲，b粒子所受電場力方向向左，由于電場線方向未知，無法判斷粒子的電性，故A錯誤；由題可知，a所受電場力逐漸減小，加速度減小，b所受電場力增大，加速度增大，故C錯誤；已知MN＝NQ，因為MN段場強(qiáng)大于NQ段場強(qiáng)，所以MN兩點電勢差|UMN|大于NQ兩點電勢差|UNQ|，故B錯誤；根據(jù)電場力做功公式W＝Uq，|UMN|＞|UNQ|，a粒子從等勢線2到3電場力做功小于b粒子從等勢線2