2013届新课标高考物理总复习学案
第六单元 电场 第1节 电场力的性质
回扣一 点电荷、电荷守恒定律 1．判断正误
(1)元电荷实质上是指电子和质子本身 ( ) (2)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍 ( )
(3)当两个带电体的形状和大小对它们间相互作用的影响可忽略时，这两个带电体就可看成点电荷 ( )
解析：(1)元电荷是物体所带的最小电荷量，不是实际的物质粒子； (2)物体所带电荷量为元电荷的整数倍；
(3)如果带电体的大小和形状可以忽略，则带电体可以看成点电荷。 答案：(1) × (2)√ (3)√
2. 如图6－1－1所示，左边是一个原来不 带电的导体，右边C是后来靠近的 带正电的导体球，若用绝缘工具沿
图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分， 这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，
( ) 图6－1－1 则下列结论正确的是
A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA＞QB
B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QB C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QA＜QB
D．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而 QA、 QB的值与所切的位置有关 解析：导体原来不带电，只是在C所带正电荷的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分多了电子而带负电；A部分少了电子而带正电。根据电荷守恒可知，A部分转移的电子数目和B部分多出的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，不过从不同位置切开时，QA、QB的值是变化的，故只有D正确。 答案：D
回扣二 库仑定律 3．关于库仑定律，下列说法中正确的是 ( ) A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体 B．根据F＝k向无穷大 C．若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力 D．库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律 q1q2，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋r2
解析：点电荷是实际带电体的模型，只有带电体的大小和形状对电荷的作用力影响很小时，实际带电体才能视为点电荷，故A错；当两个“点电荷”之间的距离趋近于零时，这两个“点电荷”已相对q1q2变成很大的带电体，不能再视为点电荷，公式F＝kr2已不能用于 计算此时的静电力，故B错；q1和q2之间的静电力是一对相互作用m1m2力，它们的大小相等，故C错；库仑定律与F＝Gr2的表达式相似，研究和运用的方法也很相似，都是平方反比定律，故D对。 D 答案： 回扣三 静电场、电场强度和点电荷的场强 4. 如图6－1－2是表示在一个电场 中a、b、c、d四点分别引入检 验电荷时，测得的检验电荷的 电荷量跟它所受电场力的函数
关系图像，那么下列叙述正确的是 ( ) 图6－1－2
A．这个电场是匀强电场
B．a、b、c、d四点的电场强度大小关系是Ed＞Ea＞Eb＞Ec C．a、b、c、d四点的电场强度大小关系是Ea＞Eb＞Ed＞Ec D．无法确定这四个点的电场强度大小关系
解析：本题以图像的方式考查了对电场强度及其定义式的理解，图中给出了a、b、c、d四个位置上电荷量和所受静电力大小的变化关系，由电场强度的定义式E＝可知，F—q图像的斜率代表电场强度。斜率大的电场强度大、斜率小的电场强度小，故选项B正确。A、C、D错误。 答案：B
5. 在真空中O点放一个场源电荷Q＝＋1.0×10－9 C，直线MN通过O点，OM的距离r
＝30 cm，M点放一个试探电荷q＝－1.0×10－10C，如图6－1－3所 示。求： (1)q在M点受到的作用力。 (2)M点位置的电场强度。
(3)拿走q后M点位置的电场强度。 (4)M、N两点的电场强度哪点大。
(5)如果把Q换成电荷量为－1.0×10－9 C的点电荷，情况又如 何。图6－1－3
解析：(1)电荷q在电场中M点所受到的作用力是电荷Q通过Qq它的电场对q的作用力，根据库仑定律，得FM＝kr2＝1.0×10－9×1.0×10－10－89.0×10× N＝1.0×10 N 20.39因为Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方 向沿MO指向Q。 FM(2)解法一：M点的电场强度EM＝q＝1.0×10－8/(1.0×10－10)N/C＝100 N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷所受电场力的方向相同。 QqFMkQ解法二：将FM＝kr2代入EM＝q，得EM＝r2＝1.0×10－99.0×10×0.32N/C＝100 N/C，方向沿OM连线背离Q。 9(3)在M点拿走检验电荷q，有的同学说M点的电场强度EM＝ 0，这是错误的。其原因在于电场强度是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的场源电荷Q决定的，与检验电荷q是否存在无关。 Q(4)据公式E＝k2知，M点电场强度较大。 r(5)如果把Q由正电荷换成负电荷，其电荷量不变，除q所受库仑力方向和电场强度方向变为原来的反方向外，其他情况不变。 (1)1.0×10－8 N，答案：方向沿MO指向Q (2)100 N/C，方向沿OM连线背离Q (3)100 N/C，方向沿OM连线背离Q (4)M (5)见解析 回扣四 电场线
6．如图6－1－4是某静电场的一部分电场线 分布情况，下列说法中正确的是( ) A．这个电场可能是负点电荷的电场 B．A点的电场强度小于B点的电场强度
C．A、B两点的电场强度方向不相同
D．负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向 图6－1－4
解析：本题考查了对电场线的正确理解。负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负点电荷的直线，故A错。电场线越密的地方电场强度越大，由图可知EA＞EB，故B错。电场强度的方向沿切线方向，故C正确。B点的切线方向即B点电场强度方向，而负电荷所受电场力方向与其相反，故D错。 答案：C
1．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。 q1q2(2) 表达式：F＝kr2，式中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫静电力常量。 ．应用方法 2
库仑定律严格地说只适用于真空中，在要求不很精确的情况下，空气可近似当作真空来处理。注意库仑力是矢量，计算库仑力可以直接运用公式，将电荷量的绝对值代入公式，根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来判断作用力F是引力还是斥力；也可将电荷量带正、负号一起运算，根据结果的正负，来判断作用力是引力还是斥力。 3．三个自由点电荷的平衡问题
(1) 条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合电场强度为零， 或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反。 (2) 规律：“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上； “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”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。 [名师点睛]
(1) 当两个均匀带电球体相距较远时，也可视为点电荷，r应 指两球体的球心距离。
(2)静电力遵循牛顿第三定律和力的平行四边形定则。 [典例必研]
[例1] (2011·海南高考)三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F。现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后
将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变。由此可知 ( )
A．n＝3 B．n＝4
C．n＝5 D．n＝6
[审题指导] 由“相同金属小球”可知：两金属球接触后电荷平分或先中和再平分；由“距离远大于小球的直径”可知：小球带电时可视为点电荷。
[解析] 由于各球之间距离远大于小球的直径，小球带电时可视为点电荷。由库仑定律F＝kQ1Q2知两点电荷间距离不变r2
时，相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比。又由于三小球相同，则接触时平分总电荷量，故有q×nq＝ nq×2?q＋2nq?2，解之可得n＝6，D正确。 [冲关必试] [答案] D 1．两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同金属小球(均可 视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大r小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为2，则两球间库仑力的大小为 ( ) 13A.12F B.4F 4C.3F D．12F 解析：两带电金属球接触后，它们的电荷量先中和后均分，
3Q2Q24Q2由库仑定律得：F＝kr2，F′＝kr＝kr2。联立得F′ ?2?24＝3F，C选项正确。 C 答案：
2013高考物理新课标总复习学案-第六单元第1节电场力的性质(精)
