2024年高考物理第一轮复习课件：第八章 第1讲　静电力的性质

这是一份2024年高考物理第一轮复习课件：第八章 第1讲　静电力的性质，共60页。PPT课件主要包含了第1讲静电力的性质，摩擦起电，接触起电，得失电子，电荷量的乘积，二次方，×109，点电荷，正电荷，静电力等内容，欢迎下载使用。
【素养解读·评价要求】1．本章中的库仑定律、电场强度、点电荷的电场、电场线、电势能、等势面、带电粒子在电场中的运动等知识点都是高考命题的重点。素养方面着重落实电场的分布特点、电势、电势能等物理观念和带电粒子在电场中运动的常用分析方法的科学思维。2．本章涉及的知识点多且抽象难懂，包含的思想方法多，综合性强，考查面广。比如常用到的思想方法有：对称法、等效法、微元法等。
3．抓住力和能这两条主线，一要以电场强度、电势、电势能、电势差、静电力做功等基本概念入手，建构知识体系，透析电场规律；二要善于利用类比法把复杂、抽象的电场问题转化为较熟悉的力学问题，将牛顿运动定律、动能定理、整体法和隔离法、运动的合成与分解等力学规律迁移应用到解决静电场综合问题中，培养学生的综合应用能力。
[自主落实]一、点电荷　电荷守恒定律1．点电荷有一定的电荷量，忽略形状和____的一种理想化模型。2．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体____到另一个物体，或者从物体的一部分____到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持____。
(2)起电方式：________、________、感应起电。(3)带电实质：物体带电的实质是________。二、库仑定律1．内容：____中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的____________成正比，与它们的距离的______成反比。作用力的方向在它们的连线上。
4．方向：规定______在电场中某点所受______的方向为该点的电场强度方向。5．电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的____和，遵从__________定则。四、电场线1．定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的____及____，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的________都跟该点的电场强度方向一致，曲线的____表示电场强度的大小。
二、选择题1．某电场区域的电场线如图所示，a、b是其中一条电场线上的两点，下列说法错误的是(　　)A．负电荷在a点受到的静电力一定小于它在b点受到的静电力B．a点的场强方向一定沿着a点的电场线向右C．正电荷在a点受到的静电力一定大于它在b点受到的静电力D．a点的场强一定大于b点的场强
2．如图甲所示，在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出)，O、A、B为轴上三点，放在A、B两点的检验电荷受到的静电力跟检验电荷所带电荷量的关系如图乙所示。以x轴的正方向为静电力的正方向，则下列说法错误的是(　　)
A．点电荷Q一定为正电荷B．点电荷Q在A、B之间C．A点的电场强度大小为2×103 N/CD．同一电荷在A点受到的静电力比B点的大
1．库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用。2．对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离。3．对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示。
【例1】　 如图所示，两个带电金属小球中心距离为r，所带电荷量大小相等且均为Q，则关于它们之间电荷的相互作用力F大小的说法正确的是(　　)
1．(库仑力的叠加)(2018·全国Ⅰ卷)如图所示，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5 cm，bc＝3 cm，ca＝4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则(　　)
1．电场强度的性质(1)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受静电力的方向为该点电场强度的方向。(2)唯一性：电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置。
　电场强度的理解与计算　　
(3)叠加性：如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的电场强度是各场源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和。2．电场强度的三个计算公式
【例3】　如图所示，E、F、G、H为矩形ABCD各边的中点，O为EG、HF的交点，AB边的长度为d。E、G两点各固定一等量正点电荷，另一电荷量为Q的负点电荷置于H点时，F点处的电场强度恰好为零。若将H点的负电荷移到O点，则F点处场强的大小和方向为(静电力常量为k)(　　)
【例4】　如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a，则正方形两条对角线交点处的电场强度(　　)
3.(利用平衡条件求场强)如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中，已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为 (　　)
5．(2022·浙江金华模拟)硒鼓是激光打印机的核心部件，主要由感光鼓、充电辊、显影装置、粉仓和清洁装置构成，工作中充电辊表面的导电橡胶给感光鼓表面均匀的布上一层负电荷。我们可以用下面的模型模拟上述过程：电荷量均为－q的点电荷，均匀对称地分布在半径为R的圆周上，若某时刻圆周上P点的一个点电荷的电量突变成＋2q，则圆心O点处的电场强度为(　　)
6．已知均匀带电球壳内部电场强度处处为零，电势处处相等。如图所示，正电荷均匀分布在半球面上，Ox为通过半球顶点与球心O的轴线，A、B为轴上的点，且AO＝OB，则下列判断正确的是(　　)A．A、B两点的电势相等B．A、B两点的电场强度相同C．点电荷从A点移动到B点，静电力一定做正功D．同一个负电荷放在B点比放在A点的电势能小
解析：根据电场的叠加原理可知，x轴上电场线方向向右，则A点的电势高于B点的电势，故A错误。将半球壳补成一个完整的球壳，且带电均匀，设左、右半球在A点产生的场强大小分别为E1和E2，由题知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则知 E1＝E2；根据对称性可知，左、右半球在B点产生的场强大小分别为E2和E1，且 E1＝E2，则在图示电场中，A的场强大小为E1，方向向右，B的场强大小为E2，方向向右，所以A点的电场强度与B点的电场强度相同，故B正确。点电荷从A点移到B点，电势降低，由于点电荷的电性未知，则静电力不一定做正功，故C错误。A点的电势高于B点的电势，根据负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，知同一个负电荷放在B点比放在A点的电势能大，故D错误。
解析：三根相同的带电圆弧状棒AB、CD、EF等效成三个正点电荷如图：设在O点产生的场强的大小为E，则每个带电圆弧状棒在O点产生的场强大小E1＝E，现撤去AB棒，则O点的电场强度大小变为E，故选D。
8．如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面中心轴上的一点，OP＝L，试求P点的场强。
9．如图所示，一带电荷量为＋q、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止。重力加速度用g表示，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。求：
　电场线的理解与应用　　
2．两种等量点电荷的电场
【例5】　在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点电场强度相同的是(　　)
A．甲图中与点电荷等距的a、b两点B．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D．丁图中非匀强电场中的a、b两点
解析：由题图知，甲图中与点电荷等距的a、b两点，电场强度大小相等、方向不同，选项A错误；对乙图，根据对称性可判断，a、b两点的电场强度大小相等、方向相同，选项B正确；对丙图，根据对称性可判断，a、b两点的电场强度大小相等、方向相反，选项C错误；对丁图，由电场线的疏密可知Eb>Ea，选项D错误。
10．(电场线与带电粒子运动轨迹)(2022·山东潍坊模拟)如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是(　　)A．vM＜vN，aM＜aN　　　B．vM＜vN，φM＜φNC．φM＜φN，EpM＜EpN D．aM＜aN，EpM＜EpN
解析：因为N点的电场线密，所以场强大，受到的静电力大，加速度大，即aM＜aN。由虚线弯曲方向知，带负电的粒子受力指向运动轨迹的凹侧，电场方向由电场线稀疏一侧指向电场线密集一侧，沿电场线方向电势降低，即φM＞φN。又由Ep＝qφ知，带负电的粒子在电势越低的位置，具有的电势能越大，即EpM＜EpN。若带负电的粒子由M向N运动过程中静电力做负功，则动能减小，所以vM＞vN；若带负电的粒子由N向M运动过程中静电力做正功，则动能增大，也可得vM＞vN，故选D。
11．(电场线与带电粒子运动轨迹)(2022·广东深圳质检)真空中静止点电荷Q1、Q2所产生的电场线分布如图所示，图中A、B两点关于点电荷Q2水平对称。某带电粒子(仅受静电力作用)在电场中的运动轨迹如图中虚线所示，C、D是轨迹上的两个点。以下选项正确的是(　　)A．A、B两点的场强大小相等B．A、B两点的电势相等C．该粒子带正电，在C点的加速度小于D点的加速度D．该粒子带负电，在C点的加速度大于D点的加速度
解析：根据电场线的方向，点电荷Q1带正电，Q2带负电，电场线的疏密表示电场的强弱，所以A处电场较强，A错误；在Q2的电场中，A、B两点的电势相等，在Q1的电场中，A点的电势大于B点电势，所以综合来看，A点的电势大于B点电势，B错误；静电力指向运动轨迹的凹侧，所以该粒子带正电，C点电场线较疏，电场较弱，静电力较小，加速度较小，所以在C点的加速度小于D点的加速度，C正确，D错误。
1．四步解决库仑力作用下的平衡问题
　库仑力作用下的平衡与加速问题　　
2．三个自由点电荷的平衡问题(1)平衡条件：每个点电荷受另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷平衡的位置是另外两个点电荷的合场强为零的位置。(2)平衡规律
【例6】　如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B，A带电＋Q，B带电－9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在静电力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为(　　)A．正，B的右边0.4 m处B．正，B的左边0.2 m处C．负，A的左边0.2 m处D．负，A的右边0.2 m处
【例7】　(2019·全国Ⅰ卷)如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则(　　)A．P和Q都带正电荷　　　　　B．P和Q都带负电荷C．P带正电荷，Q带负电荷 D．P带负电荷，Q带正电荷
[解析]　本题的题眼是“两细绳都恰好与水平天花板垂直”和“判断P和Q的电性”。细绳竖直，把P、Q看作整体，在水平方向上不受力，对外不显电性，P、Q带异种电荷，故A、B选项错误。如果P、Q带不同性质的电荷，受力如图所示，由图知，P带负电、Q带正电时符合题意，故C选项错误，D选项正确。
12．(多电荷平衡)(2021·江苏连云港模拟)如图所示，在真空中光滑绝缘的水平面上有三个相同的不带电的小球，小球之间由三根完全相同的轻弹簧连接构成等边三角形，弹簧处于原长l0，若让每个小球带上相同的电荷量q，小球可沿所在角的角平分线运动，当三角形的面积增大到原来的4倍时小球的加速度均为零，弹簧是绝缘体且劲度系数相同，真空中的静电力常量为k，则弹簧的劲度系数为(　　)
13．(多电荷加速)质量均为m的三个带电小球A、B、C用三根长度均为l的绝缘丝线相互连接，放置在光滑绝缘的水平面上，A球的电荷量为＋q。在C球上施加一个水平向右的恒力F之后，三个小球一起向右运动，三根丝线刚好都伸直且没有弹力，F的作用线的反向延长线与A、B间的丝线相交于丝线的中点，如图所示。已知静电力常量为k，下列说法正确的是(　　)
14．(2022·湖南四大名校联考)如图所示，用两段长度相同的绝缘细绳连接质量相同的A、B两小球，悬挂于天花板的O点。现在让A、B两小球分别带上＋2Q、－Q的电荷量，并且加上一水平向左的匀强电场。忽略A、B两小球的相互作用，则装置平衡时A、B两小球的位置可能是 (　　)
15．(2022·江苏南通模拟)如图，光滑绝缘圆环竖直放置，a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球。已知带正电荷的c位于圆环最高点，a、c连线与竖直方向成30°角，b、c连线与竖直方向成60°角，三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是(　　)
解析：对c，受到重力、环的支持力以及a与b的库仑力，其中重力与支持力的方向在竖直方向上，水平方向有a对c的库仑力的分力与b对c的库仑力的分力，由共点力平衡的条件可知，a与b对c的作用力都是吸引力或都是排斥力，则a与b的带电性必定是相同的，a与b带同种电荷，它们之间的库仑力是斥力。a受到重力、环的支持力以及b与c对a的库仑力，重力的方向在竖直方向上，水平方向有环的支持力的向右的分力、b对a的库仑力向左的分力、c对a的库仑力的分力，若a要平衡，则c对a的
16．(2022·广东清远模拟)如图，带正电的小球a在外力作用下静止在绝缘光滑竖直面上的P点，带正电的小球b用绝缘细线系住，挂在绝缘光滑竖直面上的O点，小球b静止时与小球a在同一水平面内。若将小球a从P点缓慢移到C点过程中，小球b所受的库仑力大小(　　)A．逐渐增大 B．逐渐减小C．保持不变 D．先减小后增大