新高考物理一轮复习精讲精练第8章静电场第1讲 电场力的性质（原卷版）.docVIP

第一讲电场力的性质

知识梳理

一、电荷守恒定律

1．电荷

(1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷——正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

(2)电荷量：电荷的多少叫作电荷量，用Q(或q)表示。在国际单位制中，它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。

(3)元电荷：通常把e＝1.60×10－19C的电荷量叫做元电荷，电子和质子所带的电荷量与元电荷相同，电性相反。

2．电荷守恒定律

(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。

(2)三种起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。

(3)物体带电的实质：物体带电的实质是电子的得失。

二、库仑定律

1．点电荷

当带电体本身的形状和大小对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。

2．库仑定律

(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

(2)表达式：F＝keq\f(q1q2,r2)，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫做静电力常量。

(3)适用条件：①真空中；②点电荷。

三、电场、电场强度及电场线

1．电场：基本性质：对放入其中的电荷有电场力的作用。

2．电场强度

(1)定义式：E＝eq\f(F,q)，单位：N/C或V/m。

(2)方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。

(3)点电荷的电场强度：E＝keq\f(Q,r2)，适用于计算真空中的点电荷产生的电场。

(4)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矢量和。

(5)匀强电场：如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场叫作匀强电场。

3．电场线

(1)定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一些有方向的曲线，曲线上每点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱。

(2)电场线的特点

①电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。

②电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。

③电场线在电场中不相交、不闭合、不中断。

④在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏。

⑤沿电场线的方向电势逐渐降低。

⑥电场线和等势面在相交处垂直。

(3)几种典型电场的电场线

如图所示是几种典型电场的电场线分布图。

知识训练

考点一、库仑定律的理解与应用

1．对库仑定律的理解

(1)F＝keq\f(q1q2,r2)，r指两点电荷间的距离。对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球的球心间距。

(2)当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能再视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无穷大。

2．库仑力具有力的共性

(1)两个点电荷之间相互作用的库仑力遵从牛顿第三定律。

(2)库仑力可使带电体产生加速度。

(3)库仑力可以和其他力平衡。

(4)某个点电荷同时受几个点电荷的作用时，要用平行四边形定则求合力。

例1、如图是库仑做实验用的库仑扭秤．带电小球A与不带电小球B等质量，带电金属小球C靠近A，两者之间的库仑力使横杆旋转，转动旋钮M，使小球A回到初始位置，此时A、C间的库仑力与旋钮旋转的角度成正比．现用一个电荷量是小球C的三倍、其他完全一样的小球D与C完全接触后分开，再次转动旋钮M使小球A回到初始位置，此时旋钮旋转的角度与第一次旋转的角度之比为()

A．1B．eq\f(1,2)

C．2D．4

例2、(2018·全国卷Ⅰ)如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm。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()

A．a、b的电荷同号，k＝eq\f(16,9) B．a、b的电荷异号，k＝eq\f(16,9)

C．a、b的电荷同号，k＝eq\f(64,27) D．a、b的电荷异号，k＝eq\f(64,27)

例3、(多选)内半径为R，内壁光滑的绝缘球壳固定在桌面上。将三个完全相同的带电小球放

置在球壳内，平衡后小球均紧靠球壳静止。小球的电荷量均为Q，可视为质点且不计重力。则小球静止时，以下判断正确的是()

A.三个小球之间的距离均等于eq\r(2)R

B．三个小球可以位于球壳内任一水平面内

C．三个小球所在平面可以是任一通过球壳球心的平面

D．每个小球对球壳内壁的作用力大小