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(共75张PPT)
第1讲　库仑定律、电场强度、电场线
核心素养 重要考点
物理观念 （1）理解电场强度、电势、电势差、电势能、电场线、等势面；（2）理解场的物质性，运用场的观念分析静电场中的相互作用问题；（3）理解电容器及电容等基本概念，掌握平行板电容器的电容及带电粒子在电场中的运动等基本规律 1.静电场、点电荷的场强、电场
2.电场强度、电势能、电势、电势差
3.匀强电场中电势差与电场强度的关系
4.电容器的电压、电荷量和电容的关系
5.带电粒子在电场中的运动
科学思维 （1）运用重力场与静电场对比的方法研究静电场；（2）运用电场线、等势面等模型研究静电场；（3）运用力和运动、功和能等规律求解静电场相关问题
科学探究 通过实验探究平行板电容器的电容及充、放电现象
科学态度
与责任 （1）了解生产、生活中关于静电的利用与防护；（2）了解静电知识在生产、生活和高科技中的应用，认识到科学对社会进步的促进作用
一、电荷和电荷守恒定律
1.电荷.
（1）元电荷：物体所能携带的最小电荷量为e=　　　　　　，叫作元电荷.质子和电子所带电荷量均为该值.
（2）点电荷： 　　　　　　对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷.
1.60×10-19 C
形状和大小
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：摩擦起电、接触起电、感应起电.
（3）带电实质：物体带电的实质是　　　　　　　.
转移
转移
不变
电子的得失
二、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　　　　，与它们的　　　　　　成反比，作用力的方向在它们的连线上.
2.公式：　　　　，式中的k=9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量.
3.适用条件：　　　　；　　　　；真空中.
正比
距离二次方
静止
点电荷
电场力F
电荷量q　
正电荷　
2.点电荷场强的计算式.
（1）公式：设在场源点电荷Q形成的电场中，与Q相距r点的场强E=　　　　.
（2）适用条件：真空中的　　　　形成的电场.
3.匀强电场：各点场强的大小和方向都相同的电场，公式E=　　　　.
点电荷　

四、电场线及其特点
1.电场线：画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的　　　　方向表示该点的电场强度方向.
2.电场线的特点.
（1）电场线从　　　　或无限远处出发并终止于　　　　或无限远处.
（2）电场线不相交.
（3）电场线越密的地方场强越大.
切线
正电荷
负电荷
（1）元电荷是最小的电荷单位，不是带电体，也不是点电荷，任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，说明电荷量是不连续的.
（2）平方反比规律，类似于万有引力定律，不能错误地认为：当距离r接近于0时，F趋近于无限大，因为当r接近0时，两个带电体不能视为点电荷.
（3）比值定义法，电场强度是描述电场性质的物理量，与放入的试探电荷无关.
B
2.［电场强度］对于电场中的点P，下列说法正确的是 （　　）
A.若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半
B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零
C.P点场强越大，同一电荷在P点所受静电力越大
D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
C
3.［电场线］（多选）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，下列说法正确的是 （　　）
A.负电荷在a点受到的电场力一定小于它在b点受到的电场力
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点受到的电场力一定大于它在b点受到的电场力
D.a点的场强一定大于b点的场强
BCD
考点1　库仑定律的理解与平衡问题　［基础考点］
1.库仑定律适用条件的三点解释
（1）对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离.
（2）对于两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布.
（3）当r→0时，带电体不能看成点电荷，库仑力不趋于无穷大.
2.解决库仑力作用下平衡问题的步骤
3.点电荷平衡问题的三条规律
“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；
“两同夹异”——正负电荷相互间隔；
“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；
“近小远大”——中间电荷距电荷量小的电荷近，距电荷量大的电荷远.
B
1.（2024年新课标卷）如图所示，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上，下端分别系有均带正电荷的小球P、Q，小球处在某一方向水平向右的匀强电场中，平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等，则 （　　）
A.两绳中的张力大小一定相等
B.P的质量一定大于Q的质量
C.P的电荷量一定小于Q的电荷量
D.P的电荷量一定大于Q的电荷量
B
2.（2024年深圳中学校考）（多选）如图所示，两根绝缘细线挂着两个质量相同且不带电的小球A和B，此时上、下细线受力的大小分别为TA、TB.如果使A带正电，B带负电，上、下细线受力的大小分别是TA'，TB'.下列说法正确的是 （　　）
A.TA'>TB'
B.TA'=TA
C.TB'=TB
D.TA'>TA
AB
【解析】设A、B小球的质量均为m，将小球A、B看成一个整体进行研究，不管小球A、B是否带电，整体都受到重力与最上面绝缘细线的拉力而平衡，则由平衡条件可得TA=T'A=2mg，B正确，D错误；将小球B隔离出来进行研究，当两小球不带电时，根据平衡条件可得TB=mg，当A带正电，B带负电时，设两小球间相互作用的静电力的大小为F，显然A对B的静电力是向上的引力作用，则对小球B由平衡条件可得mg=F+T'B，因此可知T'BT'B，而T'A=2mg，因此T'A>T'B，A正确，C错误.
考点2　电场线与运动轨迹问题　［能力考点］
1.几种典型的电场线
2.电场线的应用
例2　（2023年全国甲卷）在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集.下列四幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是 （　　）
A
【解析】因电子在电场中只受电场力，电场力沿电场线切线方向，与电场线方向相反.因此电子在电场中做曲线运动，所受电场力指向轨迹凹侧，A正确；对电子受力分析如图甲、乙、丙，可见与电场力的受力特点相互矛盾，B、C、D错误.
题后思考　电场线中带电粒子的运动分析
1.“运动与力两线法”——画出“速度线”（运动轨迹在初始位置的切线）与“力线”（在初始位置电场线的切线方向），从二者的夹角情况来分析曲线运动的情况.
2.“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向（或等势面电势的高低）、电荷运动的方向是题意中相互制约的三个方面.若已知其中的任一个，可逐个分析判定各待求量；若三个都不知（三不知），则要用“假设法”分别讨论各种情况.
1.（2024年梅州一模）如图，新风系统除尘由机械除尘和静电除尘两部分构成，其中静电除尘是通过电离空气后使空气中的粉尘微粒带电，从而被电极吸附的空气净化技术.下图虚线为一带电粉尘（不计重力）在静电除尘管道内的运动轨迹，实线为电场线（未标方向），下列判定正确的是 （　　）
A.带电粉尘带正电
B.带电粉尘在除尘管道内做匀变速曲线运动
C.带电粉尘在a点的加速度小于在b点的加速度 D.带电粉尘在a点的电势能大于在b点的电势能
C
【解析】带电粉尘向正极板弯曲，说明带电粉尘带负电，A错误；管道内的电场不是匀强电场，带电粉尘在除尘管道内受变力作用，做变加速曲线运动，B错误；电场线的疏密表示场强强弱，可知Ea2.（2024年惠州期末）电子透镜两极间的电场线分布如图，中间的一条电场线为直线，其他电场线对称分布.a、b、c、d为电场中的四个点，其中b、d点和b、c点分别关于x、y轴对称.一离子仅在电场力作用下从a运动到b，轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是 （　　）
A.该离子带正电
B.离子在a、b两点的电势能满足EpaC.bd直线是等势面
D.b、c两点的场强相同
B
【解析】由图中轨迹的弯曲方向可知，离子带负电，沿着电场线电势降低可知a点电势大于b点电势，根据电势能Ep=qφ，可知离子在a、b两点的电势能满足Epa考点3　电场强度的计算　［能力考点］
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电场力的方向为该点场强的方向.
（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，而由形成电场的电荷（场源电荷）及空间位置决定.
（3）叠加性：如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生场强的矢量和.
2.电场强度的三个公式的比较
A
D
1.如图，四根彼此绝缘带电导体棒围成一个正方形线框（忽略导体棒的形状大小），线框在正方形中心O点产生的电场强度大小为E0，方向竖直向下；若仅撤去导体棒C，则O点场强大小变为E1，方向竖直向上，则若将导体棒C叠于A棒处，则O点场强大小变为 （　　）
A.E1-E0 B.E1-2E0
C.2E1+E0 D.2E1
C
【解析】正方形线框在O点产生的电场竖直向下，则表明左右带电导体棒产生的电场强度为零.A、C产生的电场竖直向下.撤去C，O点处的场强竖直向上，表明A带负电，C带负电.则C在O点产生的电场强度为EC=E1+E0，将C叠于A棒处，则O点处场强大小为E'=2E1+E0，故C正确.
C
3.（2024年北京卷）如图所示，两个等量异种点电荷分别位于M、N两点，P、Q是MN连线上的两点，且MP=QN.下列说法正确的是 （　　）
A.P点电场强度比Q点电场强度大
B.P点电势与Q点电势相等
C.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P点电场强度大小也变为原来的2倍
D.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P、Q两点间电势差不变
C
考点4　带电体的力、电综合应用　［能力考点］
1.带电体在电场中做加速运动的两种情境
（1）做直线运动：垂直直线方向的合力一定为零，而沿直线方向合力可能为零，也可能不为零.
（2）做曲线运动：有抛体运动、圆周运动和一般曲线运动三种情况，对于一般曲线运动往往采用能量的知识求解.
2.解决力、电综合问题的一般思路
（2）判断油滴a和油滴b所带电荷正负，并求a、b所带电荷量的绝对值之比.
1.口罩是人们预防呼吸道传染病的一种常见防护物品，口罩对病毒起阻隔作用的是一层熔喷无纺布层，布层纤维里加有一种驻极体材料，驻极体材料分子中的正、负电荷原本不重合且杂乱分布（如图甲所示），经过静电处理后分布会变得较为规则（如图乙所示），从而具有静电吸附作用.以下说法中正确的是 （　　 ）
A.熔喷无纺布是通过静电屏蔽阻隔病毒侵入
B.口罩熔喷布不能阻挡不带电的中性微小颗粒物
C.若将甲图中杂乱无章的驻极体材料变为乙图有规律的情况，需将无纺布放入向左的强电场中进行静电处理
D.静电处理过程，驻极体材料分子中的电荷电势能增加
C
【解析】静电屏蔽是把一个电学仪器放在封闭的金属壳内，即使外部有电场，但由于壳内电场强度保持为0，外电场对壳内的电学仪器也不会产生影响的现象，熔喷无纺布不是通过这种作用阻隔病毒侵入的，A错误；口罩熔喷布静电处理后的静电能使不带电的微小颗粒物极化并对其吸附，如同橡胶棒摩擦毛皮后能吸附小纸屑一样，B错误；若将甲图中杂乱无章的驻极体材料变为乙图中有规律的情况，由于静电作用后，驻极体材料分子中的正电荷在左，负电荷在右，所以无纺布应放入向左的强电场中进行处理，C正确；静电处理过程中，驻极体材料分子变得较为规则的分布，是电场力对其做正功的结果，电场力做正功，驻极体材料分子中的电荷电势能减少，D错误.
（2）k的取值满足什么条件时，能使A与B发生第二次碰撞？
（3）k的取值满足（2）问的条件下，求A和B两次碰撞间隔的时间.
知识巩固练
1.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
（本栏目对应学生用书P397~398）
D
【解析】受力分析可知，P和Q两小球，不能带同种电荷，A、B错误；若P球带负电，Q球带正电，恰能满足题意，则C错误，D正确.
2.如图所示，在绝缘水平面上固定三个带电小球a、b和c，相互之间的距离ab=4 cm，bc=2 cm，bc垂直于ac.已知小球b所受的库仑力的合力方向平行于ac边，设小球a和c的带电量的比值为k，则 （　　）
A.a和c带同种电荷，k=4
B.a和c带异种电荷，k=4
C.a和c带同种电荷，k=8
D.a和c带异种电荷，k=8
D
A
4.（2024年汕头一中模拟）如图，某同学为研究静电力大小的影响因素，用轻质绝缘细线将带电小球A悬挂在铁架台上B点，细线长度远大于小球直径，在B点正下方固定一带电小球C.两球静止时，细线与竖直方向呈一定夹角.某时刻起，小球A缓慢漏电，开始在竖直平面内缓慢运动，在小球A运动过程中，细线的拉力大小变化情况是 （　　）
A.一直增大 B.一直减小
C.一直不变 D.先增大后减小
C
D
6.如图所示，质量分别是m1、m2，电荷量分别为q1、q2的两个带电小球Q1、Q2，分别用长为l的绝缘细线悬挂于同一点，已知q1>q2，m1>m2，当两球静止平衡时的图可能是 （　　）
D
AC
8.在真空中一个点电荷Q的电场中，让x轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3 m和0.6 m（如图甲）.在A、B两点分别放置带正电的试探电荷，试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同，其受到的静电力大小跟试探电荷的电荷量的关系如图乙中直线a、b所示.下列说法正确的是 （　　）
A.A点的电场强度大小为2.5 N/C
B.B点的电场强度大小为40 N/C
C.点电荷Q是负电荷
D.点电荷Q的位置坐标为0.2 m
D
9.如图所示，竖直平面内有一圆形光滑绝缘细管，细管截面半径远小于半径R，在中心处固定一电荷量为+Q的点电荷.一质量为m，电荷量为+q的带电小球在圆形绝缘细管中做圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力，求当小球运动到最低点时，对管壁的作用力是多大？
10.如图中A、B是绝缘水平面上相距d=2 m的两点，A、B间存在一个水平向右的匀强电场，场强大小E=4×104 V/m.一带电量q=+5×10-5 C，质量m=1 kg的绝缘滑块Q静置在A点，滑块Q与水平面的动摩擦因数μ=0.1.用长L=0.4 m的轻绳将不带电小球P悬挂在A点正上方的O点，保持绳子绷紧，将P球拉至与点O等高的水平位置，如图所示.现给P球竖直向下的初速度v0=1 m/s，此后P球下摆与Q发生弹性正碰.已知P球的质量也为m，整个过程没有电荷转移，P、Q体积大小均可忽略不计，轻绳不被拉断.（g取10 m/s2）求：
（1）P与Q第一次碰撞后瞬间，P与Q的速度大小；
（2）P与Q第一次碰撞后，滑块Q离A点的最远距离；
（3）若场强E可变，试讨论在轻绳不松弛的前提下，滑块Q在AB段滑行的路程与电场强度E的关系.

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