靜電場(chǎng)考 綱 要 求考 情 分 析物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒電勢(shì)能、電勢(shì)1.命題規(guī)律 從近幾年高考試題來看，高考對(duì)該部分內(nèi)容常從兩角度命題，以選擇題的形式考查靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)，以計(jì)算題的形式考查靜電場(chǎng)知識(shí)與動(dòng)力學(xué)、能量、曲線運(yùn)動(dòng)等知識(shí)的綜合應(yīng)用。2.考查熱點(diǎn)(1)電場(chǎng)的基本概念和性質(zhì)。(2)牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理及功能關(guān)系在靜電場(chǎng)中的應(yīng)用。(3)帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、偏轉(zhuǎn)等問題。靜電現(xiàn)象的解釋電勢(shì)差點(diǎn)電荷勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系庫(kù)侖定律帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)靜電場(chǎng)示波管電場(chǎng)強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)常見電容器電場(chǎng)線電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系第39課時(shí)電荷守恒定律和庫(kù)侖定律(雙基落實(shí)課)點(diǎn)點(diǎn)通(一)電荷、電荷守恒定律1電荷(1)三種起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。(2)兩種電荷：自然界中只存在兩種電荷正電荷和負(fù)電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。2對(duì)元電荷的理解(1)元電荷是自然界中最小的電荷量，用e表示，通常取e1.61019 C，任何帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍。(2)元電荷等于電子所帶的電荷量，也等于質(zhì)子所帶的電荷量，但元電荷沒有正負(fù)之分。(3)元電荷不是點(diǎn)電荷，電子、質(zhì)子等微粒也不是元電荷。3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。4電荷均分原理(1)適用于完全相同的導(dǎo)體球。(2)兩導(dǎo)體球接觸一下再分開，如果兩導(dǎo)體球帶同種電荷，總電荷量直接平分；如果兩導(dǎo)體球帶異種電荷，則先中和再平分。 小題練通1(魯科教材原題)下列現(xiàn)象中，不屬于摩擦起電的有()A將被毛皮摩擦過的塑料棒靠近碎紙屑，紙屑被吸起B(yǎng)在干燥的天氣中脫毛線衣時(shí)，會(huì)聽到輕微的噼啪聲C用干燥的毛刷刷毛料衣服時(shí)，毛刷上吸附有許多細(xì)微的臟物D把鋼針沿著磁鐵摩擦幾次，鋼針就能吸引鐵屑解析：選DA、B、C三個(gè)選項(xiàng)為摩擦起電，D選項(xiàng)為磁化現(xiàn)象，故D正確。2(多選)把兩個(gè)相同的金屬小球接觸一下再分開一小段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則這兩個(gè)金屬小球原來的帶電情況可能是()A兩球原來帶有等量異種電荷B兩球原來帶有同種電荷C兩球原來帶有不等量異種電荷D兩球中原來只有一個(gè)帶電解析：選BCD接觸后再分開，兩球相互排斥，說明分開后兩球帶同種電荷，兩球原來可能帶同種電荷、不等量的異種電荷或只有一個(gè)帶電，故B、C、D正確。3(魯科教材原題)將一物體跟一帶正電的驗(yàn)電器的金屬球接觸時(shí)，驗(yàn)電器的金屬箔先合攏然后又張開，從這一現(xiàn)象可知，接觸金屬球以前，物體()A帶正電荷B帶負(fù)電荷C不帶電荷 D都有可能解析：選B驗(yàn)電器的金屬箔先合攏后張開，說明接觸驗(yàn)電器金屬球的物體和驗(yàn)電器金屬球所帶電荷的種類不同，即物體帶負(fù)電荷。金屬箔先合攏是因?yàn)檎姾膳c負(fù)電荷先中和；后又張開是因?yàn)槲矬w上剩余的負(fù)電荷有一部分傳導(dǎo)給了驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的金屬箔因帶同種電荷而張開，故B正確。 融會(huì)貫通物體帶電現(xiàn)象都是電子轉(zhuǎn)移造成的，解答此類問題一定要依據(jù)電荷守恒定律，既不能憑空創(chuàng)生電荷，也不能任意消滅電荷。點(diǎn)點(diǎn)通(二)庫(kù)侖定律1庫(kù)侖定律的內(nèi)容和公式(1)內(nèi)容：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。(2)公式：Fk。式中k9.0109 Nm2/C2，稱為靜電力常量。2庫(kù)侖定律的適用條件(1)適用條件：真空中靜止的點(diǎn)電荷。(2)帶電體看成點(diǎn)電荷的條件：帶電體自身的大小比它們之間的距離小得多。即使是兩個(gè)比較大的帶電體，只要它們之間的距離足夠大，也可以視為點(diǎn)電荷。 小題練通1(教科教材原題)真空中有兩點(diǎn)電荷Q1、Q2相距r，若將Q2的電荷量增加為原來的3倍，并將兩點(diǎn)電荷間的距離減為原來的一半，則在前后兩種情況下，兩電荷之間的作用力之比為()A116 B112C121 D61解析：選B根據(jù)庫(kù)侖定律，F(xiàn)1k，F(xiàn)2k，解得F1F2112，B正確。2.(滬科教材原題)有兩個(gè)半徑為r的金屬球如圖放置，兩球表面間距離為r。今使兩球帶上等量的異種電荷Q，兩球間庫(kù)侖力的大小為F，那么()AFk BF>kCF<k D無法判定解析：選B兩球帶異種電荷，由于相互吸引，電荷會(huì)向兩球正對(duì)球面的中間靠近，故F>k，B正確。3(教科教材原題)如圖所示，兩條不等長(zhǎng)的細(xì)線一端拴在同一點(diǎn)，另一端分別拴兩個(gè)帶同種電荷的小球，電荷量分別是q1、q2，質(zhì)量分別為m1、m2，當(dāng)兩小球處于同一水平面時(shí)恰好靜止，且>，則造成、不相等的原因是()Am1<m2 Bm1>m2Cq1<q2 Dq1>q2解析：選A庫(kù)侖力作用符合牛頓第三定律，即兩小球所帶電荷量不相等時(shí)，相互作用的庫(kù)侖力大小相等，因此>不是電荷量不相等造成的。根據(jù)受力平衡條件及>，可得m1<m2，故A正確。4.在探究?jī)呻姾砷g相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，一同學(xué)猜想可能與兩電荷的間距和電荷量有關(guān)。他選用帶正電的小球A和B，A球放在可移動(dòng)的絕緣座上，B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點(diǎn)，如圖所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先保持兩球電荷量不變，使A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，B球懸線的偏角越大；再保持兩球距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，B球懸線的偏角越大。實(shí)驗(yàn)表明：兩電荷之間的相互作用力，隨距離的_而增大，隨電荷量的_而增大。此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是_(選填“累積法”“等效替代法”“控制變量法”或“演繹法”)。解析：對(duì)B球進(jìn)行受力分析，受重力、庫(kù)侖力和懸線的拉力，懸線與豎直方向間的夾角增大時(shí)，說明庫(kù)侖力增大。電荷量不變時(shí)，兩球距離減小，懸線偏角增大，庫(kù)侖力增大；距離不變時(shí)，電荷量增大，懸線偏角增大，庫(kù)侖力增大。在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是控制變量法。答案：減小增大控制變量法 融會(huì)貫通(1)電荷量和電荷之間的距離都是決定庫(kù)侖力大小的因素。(2)均勻帶電的絕緣球可以視為點(diǎn)電荷，而距離較近的帶電金屬球不能視為點(diǎn)電荷，因?yàn)榻饘偾蛳嗷タ拷鼤r(shí)表面所帶電荷要重新分布。(3)庫(kù)侖力和其他力一樣，也符合牛頓第三定律，也可以和其他力達(dá)到平衡。1三個(gè)點(diǎn)電荷的平衡問題(1)平衡條件：每個(gè)點(diǎn)電荷受到另外兩個(gè)點(diǎn)電荷的合力為零或每個(gè)點(diǎn)電荷處于另外兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零的位置。(2)平衡規(guī)律2庫(kù)侖力和其他力的平衡問題庫(kù)侖力作用下的平衡問題，可以是只有庫(kù)侖力，也可以結(jié)合其他力，但其本質(zhì)都是平衡問題。解題的關(guān)鍵是進(jìn)行受力分析并列出平衡方程。3“三步”處理庫(kù)侖力作用下的平衡問題庫(kù)侖力作用下電荷的平衡問題與力學(xué)中物體的平衡問題處理方式相同，也就是將力進(jìn)行合成與分解。 課堂綜合訓(xùn)練1. (2018全國(guó)卷)如圖，三個(gè)固定的帶電小球a、b和c，相互間的距離分別為ab5 cm，bc3 cm，ca4 cm。小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平行于a、b的連線。設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對(duì)值為k，則()Aa、b的電荷同號(hào)，kBa、b的電荷異號(hào)，kCa、b的電荷同號(hào)，kDa、b的電荷異號(hào)，k解析：選D由于小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平行于a、b的連線，根據(jù)受力分析知，a、b的電荷異號(hào)，根據(jù)庫(kù)侖定律，a對(duì)c的庫(kù)侖力為Fak0，b對(duì)c的庫(kù)侖力為Fbk0，設(shè)合力向左，如圖所示，根據(jù)相似三角形，得，解得k，D正確。2(多選)如圖所示，a、b、c三球分別用三根絕緣細(xì)線懸掛在同一點(diǎn)O，細(xì)線的長(zhǎng)度關(guān)系為OaOb<Oc，讓三球帶電后它們能靜止在圖中位置。此時(shí)細(xì)線Oc沿豎直方向，a、b、c連線恰構(gòu)成一等邊三角形，則下列說法正確的是()Aa、b、c三球質(zhì)量一定相等Ba、b兩球所帶電荷量一定相等C細(xì)線Oa、Ob所受拉力大小相等Da、b、c三球所受庫(kù)侖力大小一定相等解析：選BC由于細(xì)線Oc沿豎直方向，而c所受重力及細(xì)線拉力均沿豎直方向，所以a對(duì)c的庫(kù)侖力與b對(duì)c的庫(kù)侖力關(guān)于Oc對(duì)稱，即qaqb，B正確；對(duì)a、b整體受力分析可得：因?yàn)閍、b連線水平，則mamb，但與c的質(zhì)量關(guān)系不能確定，A錯(cuò)誤；因c對(duì)a、b的庫(kù)侖力關(guān)于Oc對(duì)稱，由受力分析知，細(xì)線Oa、Ob所受拉力大小相等，C正確；c所帶電荷量與a、b所帶電荷量不一定相等，所以a、b、c所受庫(kù)侖力大小不一定相等，D錯(cuò)誤。3如圖所示，光滑絕緣平面上固定一金屬小球A，用原長(zhǎng)為l0的絕緣彈簧將小球A與另一金屬小球B連接，兩球大小不計(jì)，讓它們帶上等量同種電荷，彈簧伸長(zhǎng)量為x1，若兩球電荷量各漏掉一半，彈簧伸長(zhǎng)量變?yōu)閤2，則有()Ax2x1Bx2x1Cx2>x1 Dx2<x1解析：選C由題意知，漏電前、后兩球最終均受力平衡，于是有k0x1，k0x2，則，因?yàn)閘0x2<l0x1，所以<4，故C正確。4.(滬科教材原題)兩個(gè)質(zhì)量都為3.0104 kg的導(dǎo)體球，分別被兩根長(zhǎng)0.04 m的絲線吊在同一點(diǎn)上。讓它們帶上等量同種電荷后，兩球互相排斥，至如圖所示位置平衡。(1)試求兩球間靜電力的大小和導(dǎo)體球所帶的電量。(2)如果讓其中一個(gè)小球的電荷量減少一半，而另一個(gè)小球的電荷量加倍，小球還能在原位置平衡嗎？解析：(1)左邊導(dǎo)體球受力如圖所示，則Fmgtan 30根據(jù)庫(kù)侖定律Fk，r2Lsin 30L，解得：F103 Nq108 C。(2)由于兩球電荷量乘積不變，則庫(kù)侖力的大小不變，小球還能在原位置平衡。答案：(1)103 N108 C(2)能