电场力的性质
电场力的性质
电场力的性质一、电场强度 1．静电场（1）电场是存在于电荷周围的一种物质，静电荷产生的电场叫静电场．（2）电荷间的相互作用是通过电场实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用． 2．电场强度（1）物理意义：表示电场的强弱和方向．（2）定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F 跟它的电荷量q 的比值叫做该点的电场强度． （3）定义式：E ＝Fq．（4）标矢性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从平行四边形定则． 二、电场线 1．定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的大小及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场强度的大小． 2．特点：（1）电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处； （2）电场线在电场中不相交；（3）在同一电场里，电场线越密的地方场强越大； （4）电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向； （5）沿电场线方向电势逐渐降低； （6）电场线和等势面在相交处互相垂直． 3．几种典型电场的电场线（如图所示）．4．电场线与电荷运动的轨迹（1）电荷运动的轨迹与电场线一般不重合．若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合： ①电场线是直线．②电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行． （2）由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：①粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切． ②由电场线的疏密判断加速度大小．③由电场力做功的正负判断粒子动能的变化． 基础测试1．[对电场强度概念的理解]关于电场强度的概念，下列说法正确的是（ ）A ．由E ＝Fq可知，某电场的场强E 与q 成反比，与F 成正比B ．正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关C ．电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关D ．电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零2．[对电场线概念的理解]以下关于电场和电场线的说法中正确的是（ ）A ．电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅能在空间相交，也能相切B ．在电场中，凡是电场线通过的点，场强不为零，不画电场线区域内的点场强为零C ．同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大D ．电场线是人们假想的，用以表示电场的强弱和方向，客观上并不存在3．[电场强度的矢量合成]如图所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 点为半圆弧的圆心，∠MOP ＝60°．电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M 、N 两点，这时O 点电场强度的大小为E 1；若将N 点处的点电荷移至P 点，则O 点电场强度的大小变为E 2．E 1与E 2之比为 （ ）A ．1∶2B ．2∶1C ．2∶ 3D ．4∶ 34．[带电粒子在电场中的运动分析]实线为三条方向未知的电场线，从电场中的M 点以相同的速度飞出a 、b 两个带电粒子，a 、b 的运动轨迹如图中的虚线所示（a 、b 只受电场力作用），则（ ）A ．a 一定带正电，b 一定带负电B ．电场力对a 做正功，对b 做负功C ．a 的速度将减小，b 的速度将增大D ．a 的加速度将减小，b 的加速度将增大考点一 电场强度的叠加与计算 1．场强的公式三个公式⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧E ＝F q ⎩⎪⎨⎪⎧ 适用于任何电场与检验电荷是否存在无关E ＝kQr 2⎩⎪⎨⎪⎧ 适用于点电荷产生的电场Q 为场源电荷的电荷量E ＝U d ⎩⎪⎨⎪⎧适用于匀强电场U 为两点间的电势差，d 为沿电场方向两点间的距离2．电场的叠加（1）电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和．（2）运算法则：平行四边形定则．例1如图所示，分别在A 、B 两点放置点电荷Q 1＝＋2×10－14C 和Q 2＝－2×10－14C．在AB 的垂直平分线上有一点C ，且AB ＝AC ＝BC ＝6×10－2m ．求：（1）C 点的场强；（2）如果有一个电子静止在C 点，它所受的库仑力的大小和方向如何?突破训练1 如图所示，在水平向右、大小为E 的匀强电场中，在O 点固定一电荷量为Q 的正电荷，A 、B 、C 、D 为以O 为圆心、半径为r 的同一圆周上的四点，B 、D 连线与电场线平行，A 、C 连线与电场线垂直．则（ ）A ．A 点的场强大小为E2＋k 2Q 2r4B ．B 点的场强大小为E －k Qr 2C ．D 点的场强大小不可能为0D ．A 、C 两点的场强相同突破训练2 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场．如图所示，在半球面AB 上均匀分布正电荷，总电荷量为q ，球面半径为R ，CD 为通过半球顶点与球心O 的直线，在直线上有M 、N 两点，OM ＝ON ＝2R ．已知M 点的场强大小为E ，则N 点的场强大小为 （ ） A ．kq2R 2－EB ．kq4R 2 C ．kq4R2－ED ．kq4R 2＋E 考点二 两个等量点电荷电场的分布等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线的比较例2 如图所示，两个带等量负电荷的小球A 、B （可视为点电荷），被固定在光滑的绝缘水平面上，P 、N 是小球A 、B 连线的水平中垂线上的两点，且PO ＝ON ．现将一个电荷量很小的带正电的小球C （可视为质点）由P 点静止释放，在小球C 向N 点运动的过程中，下列关于小球C 的说法可能正确的是 （ ）A ．速度先增大，再减小B ．速度一直增大C ．加速度先增大再减小，过O 点后，加速度先减小再增大D．加速度先减小，再增大突破训练2如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷＋Q和－Q．直线MN是两点电荷连线的中垂线，O是两点电荷连线与直线MN的交点．a、b是两点电荷连线上关于O的对称点，c、d是直线MN上的两个点．下列说法中正确的是（）A．a点的场强大于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小B．a点的场强小于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大C．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小D．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大1．基本思路2．运动情况反映受力情况（1）物体静止（保持）：F合＝0．（2）做直线运动①匀速直线运动，F合＝0．②变速直线运动：F合≠0，且F合与速度方向总是一致．（3）做曲线运动：F合≠0，F合与速度方向不在一条直线上，且总指向运动轨迹曲线凹的一侧．（4）F合与v的夹角为α，加速运动：0°≤α<90°；减速运动：90°<α≤180°．（5）匀变速运动：F合＝恒量．例4如图所示，一根长为L＝1.5 m的光滑绝缘细直杆MN竖直固定在电场强度大小为E＝1.0×105 N/C、与水平方向成θ＝30°角的斜向上的匀强电场中，杆的下端M固定一个带电小球A，带电荷量为Q＝＋4.5×10－6 C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，带电荷量为q＝＋1.0×10－6C，质量为m＝1.0×10－2kg．现将小球B从杆的N 端由静止释放，小球B开始运动．（静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，g＝10 m/s2）（1）求小球B开始运动时的加速度a；（2）当小球B的速度最大时，求小球距M端的高度h1；（3）若小球B从N端运动到距M端的高度为h2＝0.61 m时，速度v＝1.0 m/s，求此过程中小球B电势能的改变量ΔE p．突破训练4 如图所示，在真空中一条竖直向下的电场线上有a 、b 两点．一带电质点在a 处由静止释放后沿电场线向上运动，到达b 点时速度恰好为零．则下列说法正确的是 （ ） A ．该带电质点一定带正电荷 B ．该带电质点一定带负电荷C ．a 点的电场强度大于b 点的电场强度D ．质点在b 点所受到的合力一定为零例3如图所示，光滑绝缘的水平桌面上，固定着一个带电量为＋Q 的小球P ，带电量分别为－q 和＋2q 的小球M 和N ，由绝缘细杆相连，静止在桌面上，P 与M 相距L ，P 、M 和N 视为点电荷，下列说法正确的是 （ ） A ．M 与N 的距离大于LB ．P 、M 和N 在同一直线上C ．在P 产生的电场中，M ，N 处的电势相同D ．M 、N 及细杆组成的系统所受合外力为零突破训练3 如图所示，两个质量均为m ，带电荷量均为＋q 的小球A 、B ，一个固定在O 点的正下方L 处，另一个用长为L 的细线悬挂在O 点，静止时，细线与竖直方向的夹角为60°，以下说法不正确的是 （ ）A ．O 点处的电场强度的大小为3kqL 2B ．A 在B 处产生的电场强度大小为kqL 2C ．细线上的拉力为3kq 2L2D ．B 球所受A 球的库仑力和线的拉力的合力方向竖直向上1．对于由点电荷Q 产生的电场，下列说法正确的是 （ ）A ．电场强度的定义式仍成立，即E ＝FQ ，式中的Q 就是产生电场的点电荷B ．在真空中，电场强度的表达式为E ＝kQr 2，式中Q 就是产生电场的点电荷C ．在真空中，电场强度的表达式E ＝kqr 2，式中q 是检验电荷D ．以上说法都不对 答案 B2．（2013·新课标全国卷Ⅱ）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 （ ）A B C ． 23kq l D ．3．一带电粒子只在电场力作用下从A 运动到B ，轨迹如图中虚线所示，由此可知 （ ）A ．粒子带正电B ．粒子的加速度不断减小C ．粒子在A 点的动能比B 点大D ．B 点的场强比A 点的小4．如图所示，空间存在着强度E ＝2.5×102N/C ，方向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为L ＝0.5m 的绝缘细线，一端固定在O 点，另一端拴着质量m ＝0.5kg 、电荷量q ＝4×10－2C 的小球．现将细线拉直到水平位置，使小球由静止释放，当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂．取g ＝10m/s 2．求：（1）小球的电性；（2）细线能承受的最大拉力；（3）当小球继续运动后与O 点水平方向距离为L 时，小球距O 点的高度． 答案 （1）正电 （2）15N （3）0.625 m►题组1 电场强度的概念及计算、电场线1．下列关于电场强度的两个表达式E ＝F /q 和E ＝kQ /r 2的叙述，正确的是（ ）A ．E ＝F /q 是电场强度的定义式，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是产生电场的电荷的电荷量B ．E ＝F /q 是电场强度的定义式，F 是放入电场中电荷所受的电场力，q 是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场C ．E ＝kQ /r 2是点电荷场强的计算式，Q 是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场D ．从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式F ＝k q 1q 2r 2，式kq 2r 2是点电荷q 2产生的电场在点电荷q 1处的场强大小，而kq 1r2是点电荷q 1产生的电场在q 2处场强的大小2．如图所示，真空中O 点有一点电荷，在它产生的电场中有a 、b 两点，a 点的场强大小为E a ，方向与ab 连线成60°角，b 点的场强大小为E b ，方向与ab 连线成30°角．关于a 、b 两点场强大小E a 、E b 的关系，以下结论正确的是 （ ）A ．E a ＝33E bB ．E a ＝13E bC ．E a ＝3E bD ．E a ＝3E b3．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 两点的试探电荷受到的电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示，则 （ ）A ．A 点的电场强度大小为2×103 N/CB ．B 点的电场强度大小为2×103 N/C C ．点电荷Q 在A 、B 之间D ．点电荷Q 在A 、O 之间4．某静电场中的电场线方向不确定，分布如图所示，带电粒子在电场中仅受静电力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M 运动到N ，以下说法正确的是 （ ）A ．粒子必定带正电荷B ．该静电场一定是孤立正电荷产生的C ．粒子在M 点的加速度小于它在N 点的加速度D ．粒子在M 点的速度小于它在N 点的速度 ►题组2 电场强度的矢量合成问题5．如图所示，a 、b 两点处分别固定有等量异种点电荷＋Q 和－Q ，c 是线段ab 的中点，d 是ac 的中点，e 是ab 的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在d 、c 、e 点，它所受的电场力分别为F d 、F c 、F e ，则下列说法中正确的是（ ）A ．F d 、F c 、F e 的方向都是水平向右B ．F d 、F c 的方向水平向右，F e 的方向竖直向上C ．F d 、F e 的方向水平向右，F c ＝0D ．F d 、F c 、F e 的大小都相等6．如图所示，A 、B 、C 、D 、E 是半径为r 的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A 点处的电荷量为－q 外，其余各点处的电荷量均为＋q ，则圆心O 处（ ）A ．场强大小为kqr 2，方向沿OA 方向B ．场强大小为kqr 2，方向沿AO 方向C ．场强大小为2kqr 2，方向沿OA 方向D ．场强大小为2kqr2，方向沿AO 方向7．在电场强度为E 的匀强电场中，取O 点为圆心，r 为半径作一圆周，在O 点固定一电荷量为＋Q 的点电荷，a 、b 、c 、d 为相互垂直的两条直线和圆周的交点．当把一检验电荷＋q 放在d 点恰好平衡（如图所示，不计重力）．问： （1）匀强电场电场强度E 的大小、方向如何？（2）检验电荷＋q 放在点c 时，受力Fc 的大小、方向如何？ （3）检验电荷＋q 放在点b 时，受力F b 的大小、方向如何？ 答案 （1）k Qr2 方向沿db 方向（2）2k Qqr 2 方向与ac 成45°角斜向左下（3）2k Qqr2 方向沿db 方向►题组3 应用动力学和功能观点分析带电体的运动问题8．在真空中上、下两个区域均有竖直向下的匀强电场，其电场线分布如图7所示．有一带负电的微粒，从上边区域沿平行电场线方向以速度v 0匀速下落，并进入下边区域（该区域的电场足够广），在如图所示的速度—时间图像中，符合粒子在电场内运动情况的是（以v 0方向为正方向）（ ）9．一根长为l 的丝线吊着一质量为m ，带电荷量为q 的小球静止在水平向右的匀强电场中，如图所示，丝线与竖直方向成37°角，现突然将该电场方向变为竖直向下且大小不变，不考虑因电场的改变而带来的其他影响（重力加速度为g ，cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6），求：（1）匀强电场的电场强度的大小； （2）小球经过最低点时丝线的拉力． 答案 （1）3mg 4q （2）4920mg10．如图所示，绝缘光滑水平轨道AB 的B 端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC 平滑连接，圆弧的半径R ＝0.40 m ．在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度E ＝1.0×104 N/C ．现有一质量m ＝0.10 kg 的带电体（可视为质点）放在水平轨道上与B 端距离s ＝1.0 m 的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的C 端时，速度恰好为零．已知带电体所带电荷量q ＝8.0×10－5 C ，取g ＝10 m/s 2，求：（1）带电体运动到圆弧形轨道的B 端时对圆弧轨道的压力；（2）带电体沿圆弧形轨道从B 端运动到C 端的过程中，摩擦力做的功． 答案 （1）5.0 N ，方向竖直向下 （2）－0.72 J。
电场力的性质
7.2 电场力的性质概念梳理： 一、静电场1．电场是存在于电荷周围的一种物质，静电荷产生的电场叫静电场．2．电荷间的相互作用是通过电场实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用． 二、电场强度1．物理意义：表示电场的大小和方向．2．定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F 跟它的电荷量q 的比值叫做该点的电场强度． 3．定义式：E ＝q F .4．单位：N/C 或V/m .5．矢量性：电场强度是矢量，正电荷受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从平行四边形定则．6.决定因素：电场强度决定于电场本身，与检验电荷q 无关. 三、真空中点电荷的电场强度 1．公式：E ＝k Qr2.2．方向：正电荷电场中某点的场强方向沿该点与电荷连线并背离电荷，负电荷电场中某点的场强方向沿该点与电荷连线并指向电荷． 四、匀强电场如果电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这个电场就叫匀强电场． 五、电场线1．定义：为了直观形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示电场的强弱． 2．性质：(1)始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远)； (2)任何两条电场线都不能相交； (3)电场线与等势面处处垂直； (4)由高电势指向低电势．考点一 电场强度1．对三个电场强度公式E ＝q F 、E ＝k Q r 2和E ＝Ud 的正确理解表达式比较 E ＝q FE ＝k Q r 2E ＝U d公式意义 电场强度的 定义式 真空中点电荷的 电场强度的决定式 匀强电场E 与U 的关系式 适用条件 一切电场 ①真空；②点电荷 匀强电场 比较决定因素 电场本身决定，与q 无关场源电荷Q 和场源电荷到该点的距离r 共同决定 电场本身决定相同点矢量，1 N/C ＝1 V/m注意针对电场中某点的电场强度，公式E ＝qF 只是电场强度的定义式而非决定式，q 是引入的试探电荷，E 与q 无关，不能说E 与F 成正比、E 与q 成反比，电场中某点的场强和放入的试探电荷无关，是由电场本身的性质决定的．孤立点电荷Q 的电场中，E ＝kQr 2是电场的决定式，可以说E 与Q 成正比、E 与r 2成反比．E ＝U d表达式中d 是沿电场线方向上的距离,不能说E 与U 成正比、E 与d 成反比．2.场强叠加原理和应用(1)当空间有几个点电荷同时存在时，它们的电场就互相叠加，形成合电场，这时某点的场强就是各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和．(2)场强是矢量，遵守矢量合成的平行四边形定则，注意只有同时作用在同一区域的电场才能叠加．(3)电场中某点处的电场强度E 是唯一的，它的大小和方向与放入该点的点电荷q 无关，它决定于形成电场的电荷(源电荷)及空间位置，电场中每一点对应的电场强度与放入该点的电荷无关．【例1】点电荷A 电量为Q ，在其电场中的P 点放置另一电量为q 的点电荷B ，下面关于P 点的场强的判断正确的是( ) A .若将A 的电量加倍，则P 的场强加倍 B .若将B 的电量加倍，则P 的场强加倍 C .若改变A 的电性，则P 的场强反向 D .若改变B 的电性，则P 的场强反向【练习】如图所示，一带电荷量为q的金属球，固定在绝缘的支架上，这时球外P点的电场强度为E0.当把一电荷量也是q的点电荷放在P点时，测得点电荷的受到的静电力为F1；当把电荷量为aq的点电荷放在P点时，测得这个点电荷的受到的静电力为F2，则在国际单位制中( )A.F1的数值等于qE0B. F2的数值等于aF1C. a比1小得越多，F2的数值越接近aqE0D. a比1小得越多，F2的数值越接近aF1【例2】如图所示，位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷A、B、C、D，四个点电荷的带电量均为q，其中点电荷A、C带正电，点电荷B、D带负电，试确定过正方形中心O并与正方形垂直的直线上到O点距离为x的P点处的电场强度的大小和方向．【练习】如图所示，带电荷量为＋q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心．若图中a点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b 点处产生的电场强度大小为____________________，方向__________________．(静电力常量为k)【例3】ab是长为l的均匀带电细杆，P1、P2是位于ab所在直线上的两点，位置如图所示．ab 上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1，在P2处的场强大小为E2．则以下说法正确的是( )A.两处的电场方向相同，E1＞E2B.两处的电场方向相反，E1＞E2C.两处的电场方向相同，E1＜E2D.两处的电场方向相反，E1＜E2【练习】如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称．要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点电荷＋Q，则该点电荷＋Q应放在()A．A点B．B点C．C点D．D点考点二电场线几种典型电场的电场线分布1．等量同种和异种点电荷的电场两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较比较项目等量同种电荷等量异种电荷在连线上最小交点O处的场强为零在中垂线上最大向外先增大向外逐渐减小由O沿中垂线向外场强的变化后减小关于O点对称的两点A与A′，等大、反向等大、同向B与B′场强的关系2.电场线与带电粒子运动轨迹的关系一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合：(1)电场线为直线；(2)电荷初速度为零，或速度方向与电场线平行；(3)电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行．【例1】法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法中正确的是()A．a、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量B．a、b为异种电荷，a的电荷量小于b的电荷量C．a、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量D．a、b为同种电荷，a的电荷量小于b的电荷量【练习】法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是( )A．a、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量B．a、b为异种电荷，a的电荷量等于b的电荷量C．a、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量D．a、b为同种电荷，a的电荷量等于b的电荷量【例2】如图所示，正电荷q在电场力作用下由P向Q做加速运动，而且加速度越来越大，那么可以断定，它所在的电场是图中哪一个( )【练习】一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的。
电场力的性质-电场强度
四.电场线 为形象描述电场而引入的 假想曲线.
几种典型的电场线
1、孤立点电荷周围电场的电场线
2、等量的异号电荷产生的电场的电场线
3、等量的同号电荷产生的电场的电场线
4、匀强电场的电场线：平行等距的直线
5、点电荷与带电平板的电场线分布
电场线的特点
（1）电场线的疏密表示场强的强弱；电 场线上每一点的切线方向表示该点的场 强方向. （2）电场线从正电荷出发到负电荷终止. •或者从正电荷出发终止于无穷远处； •或者从无穷远处出发终止于负电荷.
（3）电场线不能相交,也不能相切； 更不能认为是电荷在电场中的运动轨迹.
（4）顺着电场线的方向电势逐渐降 低,而且降落得最快； （5）电场线与等势面处处垂直.
【高考佐证 2】 (2010· 新课标全国卷)静电 除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器． 某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属 板，图 3 中直线 ab 为该收尘板的横截面． 工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分 图 3 布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运 动， 最后落在收尘板上． 若用粗黑曲线表示原来静止于 P 点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列 4 幅图中可能正确 的是(忽略重力和空气阻力) ( )
【高考佐证 1】 (2009· 海南)如图 1 所 示，两等量异号的点电荷相距为 2a. M 与两点电荷共线，N 位于两点电 荷连线的中垂线上，两点电荷连线 中点到 M 和 N 的距离都为 L，且 L≫a.略去(a/L)n(n≥2)项的贡献，则 两点电荷的合电场在 M 和 N 点的强度 A．大小之比为 2，方向相反 B．大小之比为 1，方向相反 C．大小均与 a 成正比，方向相反 D．大小均与 L 的平方成反比，方向相互垂直 ( ) 图 1
§1 电场的力的性质
第九章 电场 §1 电场的力的性质一、库仑定律真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。
即：221rqkq F = 其中k 为静电力常量， k =9．0×10 9 N m 2/c 21．成立条件①真空中（空气中也近似成立），②点电荷。
即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。
（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r 都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r ）。
2．同一条直线上的三个点电荷的计算问题【例1】 在真空中同一条直线上的A 、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和-Q 的点电荷。
①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？【例2】已知如图，带电小球A 、B 的电荷分别为Q A 、Q B ，OA=OB ，都用长L 的丝线悬挂在O 点。
静止时A 、B 相距为d 。
为使平衡时AB 间距离减为d /2，可采用以下哪些方法A ．将小球A 、B 的质量都增加到原来的2倍 B ．将小球B 的质量增加到原来的8倍C ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半D ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B 的质量增加到原来的2倍3．与力学综合的问题。
【例3】 已知如图，光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球A 、B ，带电量分别为-2Q 与-Q 。
现在使它们以相同的初动能E 0（对应的动量大小为p 0）开始相向运动且刚好能发生接触。
接触后两小球又各自反向运动。
当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为E 1和E 2，动量大小分别为p 1和p 2。
有下列说法：①E 1=E 2> E 0，p 1=p 2> p 0 ②E 1=E 2= E 0，p 1=p 2= p 0③接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点 ④两球必将同时返回各自的出发点。
电场的力、能的性质
电场的两个重要性质 1电场的力的性质例1有三个完全相同的金属球A 、B 、C ，A 带电量7Q ，B 带电量-Q ，C 不带电．将A 、B 固定，且A 、B 间距离远大于其半径．然后让C 反复与A 、B 接 触，最后移走C 球．试问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍？ 解答 C 球反复与A 、B 接触，最后三个球带相同的电量，其电量7()'23+-==Q Q Q Q . 设A 、B 球间距离为r ，其原先的相互作用力大小 21222277===q q Q Q Q F k kk r r r ． A 、B 球碰后的相互作用力大小 212222''22'4===q q Q Q Q F k k k r r r，4'7=F F . 故A 、B 间的相互作用力变为原来的47倍． 点评：本题涉及中和、接触起电等现象及电荷守恒定律、库仑定律等知识，在审题时，能从“C 反复与A 、B 接触”这句话中挖掘出最终三球带电量相同这一隐含条件是至关重要。
例2 有一个点电荷Q 的电场中，Ox 坐标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2.0m 和5.0m.已知放在A 、B 两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x 轴的正方向相同，电场力的大小跟试探电荷所带电荷量大小的关系如图中直线A 、B 所示，放在A 点的电荷带正电，放在B 点的电荷带负电.求： (1）B 点的电场强度的大小和方向；(2）试判断点电荷Q 的电性，并确定点电荷Q 的位置坐标.解析：（1）由图可得B 点电场强度的大小5.2==qF E B N/C ． 因B 点的试探电荷带负电，而受力指向x 轴的正方向，故B 点场强的方向沿x 轴的负方向. (2）因A 点的正电荷受力和B 点的负电荷受力均指向x 轴的正方向， 故点电荷Q 位于A 、B 两点之间，带负电.设点电荷Q 的坐标为x ，则2)2(-=x Q kE A ，2)5(x Q kE B -=由图可得40=A E N/C ，解得x=2.6m.2 电场的能的性质例3．两个带等量正电的点电荷，固定在图中P 、Q 两点，MN 为PQ 连线的中垂线，交PQ 于O 点，A 点为MN 上的一点。
电场力的性质
大小 （1）定义式：E=F/q
（2）决定式： E=kQ/r2 （3）匀强电场：E =U/d
大小（1）定义式：E=F/q 比值定义法特点： ①普遍适用 ②与F、q无关，不能说正比和反比 ③数值上等于单位--------F E
q
F
（2）决定式： E=kQ/r2 条 件：点电荷 Q: 场源电荷
第1讲 电场力的性质
（第二课时） 学习要求： 1、了解电场的定义和基本性质 2、掌握电场强度的定义及叠加方法 3、掌握电场线的特点及其应用
一、电场 四、
1、客观存在：
存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用 的一种特殊物质．非分子态
2、基本性质：
对放入其中的电荷有力的作用
3、电场强度：
描述电场力的性质的物理量 方向（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.
1 江苏卷]下列选项中的各 圆环 小试身手 [2013· 4 大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分 1 布，各 圆环间彼此绝缘．坐标原点 O 处电场强度最 4 大的是( )
1 解析 设所带电荷量为 q 的 圆环在 O 点处产生的场强大小 4 为 E0，根据对称性可得四种情况下，O 点处的场强大小分别为 EA＝E0、EB＝ 2E0、EC＝E0、ED＝0，B 项正确． 答案 B
小试身手 A、B 是一条电场线上的两个点， 一带负电的粒子仅在电场力作用下以一 定的初速度从 A 点沿电场线运动到 B 点， 其速度 v 和时间 t 的关系图象如图甲所示． 则此电场的电场线分布可能是下图中的( A )
【解析】由图象可知，粒子做加速度增大的减速 运动，故从 A 到 B：(1)电场强度应逐渐变大，电场线 逐渐变密；(2)负电荷所受电场力的方向与电场线的方 向相反．所以，带负电的粒子是顺电场线方向运动， 而且是由电场线疏处到达密处．
电场的力的性质
1.(多选)如图6－2－4所示，A、B、 C、D、E、F、G、H分别为圆的直径与 圆的交点，且直径AB、CD、EF、GH 把圆周等分成八份．现在A、B两点分别 放等量异种点电荷．对于圆周上的各点， 其中电场强度相同的两点是( )AC A．C和D B．E和H
C．G和H
D．E和G
2.(多选)(2010·盐城调研)如图6－2－5所示， 两个等量同种点电荷分别固定于光滑绝缘水平 面上A、B两点．一个带电粒子由静止释放，仅 受电场力作用，沿着AB中垂线从C点运动到D 点(C、D是关于AB对称的两点)．下列关于粒子 运动的v－t图象中可能正确的是( CD )
3.(多选)如图6－2－6所示，把一个带电小球A 固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放 置带电小球B.现给B一个沿垂直AB方向的速度v0 ， 下列说法中正确的是( BC ) A．若A、B为异性电荷，B球一定做圆周运动 B．若A、B为异性电荷，B球可能做圆周运动 C．若A、B为同性电荷，B球一定做远离A的 变加速曲线运动
A 带电粒子在电场中运动，如只受电场力作 用，其加速度方向一定与电场线方向相同 B 带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场 线重合 C 带电粒子只受电场力作用，由静止开始运 动，其运动轨迹一定与电场线重合 D 带电粒子在电场中运动轨迹可能与电场线 重合
几种常见的电场线：
（1）点电荷场 （2）匀强电场
六、知识小结
两种电荷
库仓定律 电荷守恒定律 公式 适用条件
力的性质
电场 能的性质
电场强度
电场线 电势 等势面
电场力
电势能
直观描述
二、描述电场的性质的物理量——电场 强度和电势 1、电场：电荷周围存在的一种特殊物质， 它会对放入其中的电荷产生力的作用， 并使其具有能量，电荷间的相互作用是 通过电场来实现的。
电场力的性质(含答案)
1专题 电场力的性质【考情分析】1.能解释静电感应现象，会利用电荷守恒定律解答有关静电问题。
2.掌握库仑定律，会利用平衡条件或牛顿第二定律解答电荷平衡或运动问题。
3.电场强度的叠加问题4.电场线的理解与应用 【重点知识梳理】知识点一、点电荷 电荷守恒定律 库仑定律 1．点电荷 元电荷(1)点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响可以忽略不计时，可以将带电体视为点电荷。
点电荷是一种理想化模型。
(2)元电荷：把最小的电荷量叫做元电荷，用e 表示，e ＝1.60×10－19C 。
所有带电体的电荷量或者等于e ，或者等于e 的整数倍。
2．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创生，也不能消失，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。
(2)物体的带电方式：⎭⎪⎬⎪⎫摩擦起电接触带电感应起电――→实质电子转移，电荷重新分配，遵循电荷守恒定律。
(3)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的导体，接触后再分开，二者带相同电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分。
23．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，与它们的距离的平方成反比。
作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式：F ＝k q 1q 2r 2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫静电力常量。
(3)适用条件：真空中静止的点电荷。
【方法技巧】应用库仑定律的三条提醒(1)作用力的方向判断根据：同性相斥，异性相吸，作用力的方向沿两电荷连线方向。
(2)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反。
(3)库仑力存在极大值，在两带电体的间距及电荷量之和一定的条件下，当q 1＝q 2时，F 最大。
知识点二、静电场 电场强度 电场线 1．静电场(1)定义：静电场是客观存在于电荷周围的一种物质。
电场的力的性质
在物理学中，就用比值 F/q来表示电场的强弱。
2.电场强度：
1）、 定义：
放入电场中某点的电荷受到的电场力与 它所带电荷量的比值，叫做这一点的电 场强度，简称场强。
2）、 公式： E ? F q
3）、 单位：牛顿/库仑（N/C）
为 q ，方向为 向左 ；若将A处放点
电荷为－2q，则该处电场强度大小
F
为
q
，方向为 向左 。
5）、电场强度的物理意义：
电场强度是描述电场本身的力的性质的物 理量，反映电场中某一点的电场性质，其大小 表示电场的强弱，由产生电场的场源电荷和点 的位置决定，与检验电荷无关。数值上等于单 位电荷在该点所受的电场力。
如图，在电荷 Q周围跟Q距离相 等的不同点 A、B放上试探电荷 q， 电荷 q受到的电场力的大小是否相 等？ A、B两点的电场强度是否相同？
A.
+q
+Q .
+q
.B
[解析] 试探电荷 q在A、B两点所受的电场力大 小相等，但方向不同，所以 A、B两点的电场强 度不相同。
? 关于电场，下列叙述正确的是( ) A.以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点
[解析]在点电荷Q形成的电场中，在距离 Q为r的P
点放一试探电荷 q 根据库仑定律， q受到的库仑力的大小 : F = k Qq 又由电场强度的定义可得出 P点的场强 E的大小：r 2
F E= q
=k Q r2
2、E ? F q
和
E?
k
Q r2
的区别：
适用范围 电荷的意义
E? F q
E
高中物理电场力知识点
高中物理电场力知识点【高中物理电场力知识点】一、电场的定义和性质1、电场（Electric field）是一种以电荷为源放射出的力场，电场作用于某物体上，可使该物体上的质点受到加速或减速的作用力，这种作用力叫作电场力。
2、电场的性质：（1）电场强度的方向是加速度的方向，电场强度的大小与加速度大小成正比。
（2）电场受电荷大小和排列影响，电荷大小越大，电场强度越大。
（3）电场的特性受物理环境影响，如金属、绝缘体等。
二、电场力的定义和性质1、电场力（Electric force）是一种由电场产生的力，是一种两个电荷间产生的相互作用力，两个电荷的符号相同时吸引，否则排斥。
2、电场力的性质：（1）电场力是沿电场线方向的，其大小和两电荷间距离的平方成反比，而且其方向和两电荷间的位置关系有关；（2）同样的两个电荷间的电场力是由其电荷大小以及两电荷间距离决定的；（3）电场力是一种短程相互作用力，只有当两个电荷间的距离很小时，才明显存在电场力的作用，因此电场力是一种短程的相互作用力；（4）电场力是一种不可见的力，但可以通过实验检测其存在及其作用的结果。
三、静电场的定义1、静电场(electric field)是由一个静止的电荷产生的一种力场，它定义在某个空间点上，用来描述该空间点处有多大的电场力来作用于一个测试电荷。
2、静电场的特性：（1）静电场的强度和方向是由电荷的大小和排列决定的；（2）静电场受物理环境的影响，如金属、绝缘体等；（3）两个电荷间的静电场强度是由其极性和距离决定的；（4）静电场传播的速度是光速；（5）静电场由多个电荷和电荷对组成，即静电场是一个诸多电荷组成的复杂体系。
电场力的性质
第六章 静电场第1节 电场力的性质(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍。
(√) (2)点电荷和电场线都是客观存在的。
(×) (3)根据F ＝k q 1q 2r2，当r →0时，F →∞。
(×)(4)电场强度反映了电场力的性质，所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比。
(×)(5)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向。
(√) (6)真空中点电荷的电场强度表达式E ＝kQr 2中，Q 就是产生电场的点电荷。
(√)(7)在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同。
(×) (8)电场线的方向即为带电粒子的运动方向。
(×)(1)1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。
(2)1837年，英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。
(3)1913年，美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e 的电荷量，获得诺贝尔奖。
突破点(一) 库仑定律及库仑力作用下的平衡1．对库仑定律的两点理解(1)F ＝k q 1q 2r 2，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 为两球心间距。
(2)当两个电荷间的距离r →0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大。
2．解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多了电场力。
具体步骤如下：3．“三个自由点电荷平衡”的问题(1)平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置。
(2)[典例] (多选)如图所示，把A 、B 两个相同的导电小球分别用长为0.10m 的绝缘细线悬挂于O A 和O B 两点。
用丝绸摩擦过的玻璃棒与A 球接触，棒移开后将悬点O B 移到O A 点固定。
库仑定律电场力地性质
库仑定律电场力的性质一、库仑定律电荷守恒定律1点电荷有一定的电荷量，忽略形状和大的二种理想化模型.2 •电荷守恒定律(1) 起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电.(2) 带电实质：物体带电的实质是得失电子.(3) 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.3. 库仑定律(1) 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.⑵表达式：F = k q J q2，式中k= 9.0 x 109N• m2/C2，叫做静电力常量.(3)话用条件：①真空中；②静止；点电荷.［深度思考］计算两个带电小球之间的库仑力时，公式中的r一定是指两个球心之间的距离吗？为什么？答案不一定.当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小时，两球不能看做点电荷，这时公式中的r大于(带同种电荷)或小于(带异种电荷)两个球心之间的距离.二、电场、电场强度1. 电场(1) 定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质.(2) 基本性质：对放入其中的电荷有力的作用.2. 电场强度(1) 定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值.(2) 定义式：E= ：，q为试探电荷.(3) 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电场强度的方向.3. 场强公式的比较适用于任何电场戶万［与试探电荷是否存在无关=八I F=iQ.f适用丁•点屯荷产牛的电场八:丿汗(Q为场源电荷的迫荷址公■式|适用于匀强电场弓;17为曲点间的电外差7为沿电场方向曲I丨点间的麗离4. 电场的叠加(1) 电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和.(2) 运算法则：平行四边形定则.5•等量同种和异种点电荷的电场强度的比较三、电场线1. 定义为了形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，卫电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱. _____2. 电场线的三个特点(1) 电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远或负电荷处；(2) 电场线在电场中不相交；(3) 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. _______1•如图所示，两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触•把一带正电荷的物体C置于A 附近，贴在A、B下部的金属箔都开（）A .此时A带正电，B带负电B .此时A电势低，B电势高C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合D .先把A和B分开，然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合2. （教科版选修3- 1P15第1题）把检验电荷放入电场中的不同点a、b、c、d,测得的检验电荷所受电场力F与其电荷量q之间的函数关系图象如图2所示，贝U a、b、c、d四点场强大小的关系为（）A . E a>E b>E c>E dB . E a>E b>E d>E cC. E d>E a>E b>E cD .E c>E a>E b>E d3. （人教版选修3- 1P5演示实验改编）在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和电荷量有关.他选用带正电的小球A和B, A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图3所示.实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大.图3实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的__________ 而增大，随其所带电荷量的_________ 而增大.此同学在探究中应用的科学方法是___________ （选填“累积法” “等效替代法” “控制变量法”或“演绎法” ）.4. （人教版选修3- 1P15第6题）用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为 1.0X 10-2 kg,所带电荷量为+ 2.0X 10「8 C .现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与铅垂线成 的电场强度.5.(人教版选修3- 1P15第7题)如图5所示，真空中有两个点电荷Q i =+ 4.0X 10「8 C 和Q 2 = - 1.0X 10「8C ,分别固定在 x 坐标轴的x = 0和x = 6 cm 的位置上.(1)x 坐标轴上哪个位置的电场强度为零？⑵x 坐标轴上哪些地方的电场强度方向是沿x 轴向的?命题点一库仑定律的理解及应用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6所示.(1)同种电荷：F v k^f 2； (2)异种电荷：F > k^. 4.不能根据公式错误地认为 r T 0时，库仑力F TB ，因为当r T 0时，两个带电体已不能看做点电荷了.30°夹角(图4).求这个匀强电场I例1 (多选)如图7所示，把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于O A和O B两点•用丝绸摩擦过的玻璃棒与 A 球接触，棒移开后将悬点 O B 移到O A 点固定.两球接触后分开，平衡时距离为0.12 m •已测得每个小球质量是 8.0X 10-4 kg ,带电小球可视为点电荷，重力加速度g = 10 m/s 2,静电力常量 k = 9.0X 109 N • m 2/C 2，则（）A .两球所带电荷量相等B . A 球所受的静电力为 1.0X 10「2 NC . B 球所带的电荷量为 4.6X 10「8 CD . A 、B 两球连线中点处的电场强度为Z /：|^'<①用丝绸摩擦过的玻璃棒接触；②平衡；③可视为点电荷.两个完全相同的带电金属球接触时电荷的分配规律量都等于1.（多选）两个半径相同的金属小球（视为点电荷），带电荷量之比为1 : 7,相距为r ，两者相互接触后再放回 原来的位置上，则相互作用力可能为原来的 （）2.根据科学研究表明，地球是一个巨大的带电体，而且表面带有大量的负电荷.如果在距离地球表面高度1. 如果接触前两金属球带同种电荷，电荷量分别为q 1和q 2，两球接触时，总电荷量平均分配，两球的电荷2. 如果接触前两金属球带异种电荷，电荷量分别为 q 1和q 2，且q 1> q 2,接触时，先中和再将剩余的电荷量（q 1 — q 2）平均分配，两球的电荷量都等于 q 1—q 22代7B .3C.9D. 16 7图7为地球半径一半的位置由静止释放一个带负电的尘埃，恰好能悬浮在空中，若将其放在距离地球表面高度 与地球半径相等的位置时，则此带电尘埃将 ()A .向地球表面下落B .远离地球向太空运动C .仍处于悬浮状态D •无法判断命题点二 电场强度的理解及叠加 1.求解电场强度的常规方法电场强度是静电学中极其重要的概念， 也是高考考点分布的重点区域之一. 求电场强度常见的有定义式法、点电荷电场强度公式法、匀强电场公式法、矢量叠加法. 2•求解电场强度的非常规思维方法(1)等效法：在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景.例如：一个点电荷+ q 与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个异种点电荷形成的电场，如图甲、乙 所示.(2) 对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简 化.等效为弧的中点 M 在0点产生的场强方向.(3) 填补法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍.(4) 微元法：将带电体分成许多元电荷，每个元电荷看成点电荷，先根据库仑定律求出每个元电荷的场强, 再结合对称性和场强叠加原理求出合场强.【例2 (2015 •理综• 18)直角坐标系xOy 中，M 、N 两点位于x 轴上，G 、H 两点坐标如图10.M 、N 两点各例如：如图，均匀带电的34球壳在。
电场力的知识点总结
电场力的知识点总结电场力是指在电场中由于电荷之间的相互作用产生的力。
电场力是物理学中重要的概念之一，它在许多领域都有重要的应用，如电子设备、通讯系统、能源生产等。
本文将从电场的基本概念、电场力的产生和性质、电场力的应用等方面，对电场力的知识点进行总结。
一、电场的基本概念1. 电场的概念电场是指物质周围的空间中存在的一种力场，它是由电荷引起的相互作用力所组成的。
在电场中，电荷会受到电场力的作用，从而产生相应的运动和变化。
2. 电场强度的概念电场强度是描述电场的一个重要物理量，它表示单位正电荷在电场中受到的力的大小和方向。
电场强度的大小和方向决定了电场力的大小和方向，可以通过电场线图形象地表示出来。
3. 电场的特点电场具有以下特点：（1）电场力是以静电作用为基础的，是一种距离相关的力。
（2）电场力是一种矢量力，具有大小和方向。
（3）电场力是一种场力，它是在空间的任意位置都存在的。
二、电场力的产生和性质1. 电荷之间的相互作用电场力是由电荷之间的相互作用产生的。
电荷之间的相互作用是静电作用，它由库伦定律描述，即同号电荷之间的电场力是斥力，异号电荷之间的电场力是引力。
2. 电场力的计算根据库伦定律，可以计算出点电荷之间的电场力大小：\[F = \frac{{k|q_1q_2|}}{{r^2}}\]式中，\(F\)表示电场力的大小，\(k\)为库伦常数，\(q_1\)和\(q_2\)分别为两个电荷的大小，\(r\)为它们的距离。
3. 电场力的性质电场力具有以下性质：（1）电场力是一种相互作用力，它是由两个电荷之间相互作用产生的。
（2）电场力遵循叠加原理，即多个电荷之间的电场力可以相互叠加。
（3）电场力是一种静电力，它与电荷的静电性质有关，不受电荷的运动状态影响。
三、电场力的应用1. 电场力的应用领域电场力在生活和工业中有许多重要的应用，如电子设备、通讯系统、能源生产等。
电场力在这些领域的应用主要包括：（1）静电吸附：利用电场力的作用，可以实现物体的静电吸附，如喷漆、印刷等工艺中常用的电场吸附技术。
电场力的性质
产生的电场在点电荷q 处的场强大小，而不是点电荷q 荷q2产生的电场在点电荷 1处的场强大小，而不是点电荷 1产生的电场在点电 荷q2处的场强大小
1．电场线及特点 ． 有方向的曲线
电场线是画在电场中的一条条 电场线
，曲线上每点
表示该点的电场强度方向， 的 切线方向 表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的 而假想的线． 线，而是为了 描述电场 而假想的线． ①电场线从正电荷或 无限远处 出发终止于 负电荷 或 无限远处 ．
1． M和 N是两个不带电的物体 ， 它们互相摩擦后 带正电 ． 和 是两个不带电的物体 它们互相摩擦后M带正电 是两个不带电的物体， 1.6×10－10 C，下列判断正确的有 BC ) × ，下列判断正确的有( A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷 ．在摩擦前 和 的内部没有任何电荷 B．摩擦的过程中电子从M转移到 ．摩擦的过程中电子从 转移到 转移到N C．N在摩擦后一定带负电 ×10－10 C ． 在摩擦后一定带负电1.6× 在摩擦后一定带负电 D．M在摩擦过程中失去 ×10－10个电子 ． 在摩擦过程中失去 在摩擦过程中失去1.6×
电场线图示
交点O处的场强 交点 处的场强 由O沿中垂线向 沿中垂线向 外场强的变化 关于O点对称的 关于 点对称的 两点A与 ′ 两点 与A′，B 与B′场强的关系 ′
为 零 向外先增大后减小
最 大 向外逐渐减小
等大、 等大、反向
等大、 等大、同向
5．(2009·上海，3)两带电量分别为 和－q的点电荷放在 轴上， ． 上海， 两带电量分别为q和 的点电荷放在x轴上 上海 的点电荷放在 轴上， 相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小 与 关系的是 相距为 ，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是 图( )
电场的基本性质
电场的基本性质电场是电荷周围的一种物理场，它对电荷具有吸引或排斥的作用。
电场的基本性质包括电场力、电场强度和电势三个方面。
本文将依次介绍这些基本性质。
一、电场力电场力是电场作用在电荷上的力，它的大小与电荷量及其所处位置有关。
根据库仑定律，两个电荷之间的电场力与它们之间的距离成反比，与电荷量的乘积成正比。
具体而言，当两个电荷同性时，电场力为排斥力；当两个电荷异性时，电场力为吸引力。
电场力的方向始终指向电场中心，即指向电荷所在位置。
二、电场强度电场强度是描述电场的物理量，表示单位正电荷所受的电场力。
它的计算公式为电场强度等于电场力除以正电荷所带电量。
电场强度与电荷量成正比，与距离的平方成反比。
电场强度的方向与电场力的方向一致，即与电荷的性质有关。
在均匀电场中，电场强度大小始终保持不变。
三、电势电势是描述电场能量分布的物理量，表示单位正电荷在电场中的电势能。
它的计算公式为电势等于电场力所做的功除以正电荷所带电量。
电势与电荷量成正比，与距离成反比。
与电场强度不同的是，电势是标量，没有方向性。
在均匀电场中，电势强度在空间中是均匀分布的。
不同位置的电势可以通过电势差来衡量，电势差等于电势高减去电势低。
电势差大于零表示从电势低的位置移动到电势高的位置需要做功，反之则表示从电势高的位置移动到电势低的位置可以释放能量。
总结：电场的基本性质包括电场力、电场强度和电势。
电场力是电场作用在电荷上的力，它具有排斥或吸引的作用，且方向指向电荷所在位置。
电场强度是描述电场的物理量，表示单位正电荷所受的电场力，它与电荷量成正比，与距离的平方成反比。
电势是描述电场能量分布的物理量，它表示单位正电荷在电场中的电势能，与电荷量成正比，与距离成反比。
电势差表示不同位置的电势之差，其正负表示从一位置到另一位置所需的能量变化情况。
这些基本性质在电场研究和实际应用中起着重要的作用。
参考文献：1. Griffiths, D.J. (1989). Introduction to Electrodynamics (2nd ed.). Prentice Hall.2. Tipler, P.A., & Mosca, G. (2007). Physics for Scientists and Engineers (6th ed.). W.H. Freeman and Company.。
《电场力的性质》课件
电场的性质
总结词
电场具有物质性、有源性、矢量性、变化性等性质。
详细描述
电场是一种客观存在的特殊物质，具有物质性；电场由电荷产生，具有有源性； 电场对放入其中的电荷的作用力方向，说明电场具有矢量性；变化的电场能产生 磁场，变化的磁场也能产生电场，说明电场具有变化性。
电场的分类
总结词
电场可分为静电场和感应电场。
静电复印
利用静电感应原理，在光 导体上形成静电潜像，再 通过显影和定影，形成复 印品。
电磁感应的应用
电磁感应
感应电动机
因磁通量变化产生感应电动势的现象 。
利用电磁感应原理将电能转换为机械 能理改变交流电压的设 备。
电场力在电子设备中的应用
电子显微镜
利用电场力控制样品在显微镜中 的位置和运动。
实验步骤与结果分析
步骤四
分析实验数据，得出结论。
结果分析
通过实验数据，可以发现电场力与电场强度成正比，与电荷 量成正比，符合库仑定律。同时，电场力方向与电场强度方 向相同，符合左手定则。实验结果与理论预测一致，验证了 电场力的性质和电场强度的关系。
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详细描述：在等势面上，电场线的密度较小，说 明该处的电场强度较小，因此受到的电场力也较 小。反之，在电场线密度较大的地方，受到的电 场力较大。
04
电场力在生活中的应用
静电感应的应用
01
02
03
静电感应
当一个带电体靠近导体时 ，导体因静电感应而带电 的现象。
静电除尘
利用静电场使气体电离， 从而使尘粒带电并在电场 力的作用下运动而达到除 尘目的。
03
电场力与电场的关系
电场力与电场强度的关系
高二物理电场力的性质整理
高二物理电场力的性质1、电场的基本性质：电场对放入其中电荷有力的作用。
2、电场强度E(1)定义：电荷在电场中某点受到的电场力F与电荷的带电量q的比值，就叫做该点的电场强度。
(2)定义式：E与F、q无关，只由电场本身决定。
(3)电场强度是矢量：大小：单位电荷受到的电场力。
方向：规定正电荷受力方向，负电荷受力与E的方向相反。
(4)单位：N/C,V/m1N/C=1V/m(5)其他的电场强度公式○点电荷的场强公式：——Q场源电荷○匀强电场场强公式：——d沿电场方向两点间距离(6)场强的叠加：遵循平行四边形法则3、电场线(1)意义：形象直观描述电场强弱和方向理性模型，实际上是不存在的。
(2)电场线的特点：○电场线起于正(无穷远)，止于(无穷远)负电荷○不封闭，不相交，不相切○沿电场线电势降低，且电势降低最快。
一条电场线无法判断场强大小，可以判断电势高低。
○电场线垂直于等势面，静电平衡导体，电场线垂直于导体表面。
高二物理学习方法1.善于观察，勤于思考。
法拉第曾经说过：“没有观察，就没有科学，科学发现诞生于仔细的观察之中”。
对于初学物理的初中学生，尤其要重视对现象的仔细观察。
因为只有通过对现象的观察，才能所学的物理知识有生动、形象的感性认识;只有通过仔细、认真的观察，才能使我们对所学知识的理解不断深化。
生活中处处有物理，我们不要视而不见，要善于观察，勤于思考，多问几个为什么。
观察水杯，从不同角度看，杯底深浅不同;杯中的茶叶大小不同，杯上的花大小不同。
这是为什么呢?观察马路上的汽车，为什么挡风玻璃呈斜面?为什么夜间行车时车内不开灯?为什么载重汽车的车轮粗大而且数量多?为什么轮胎制有花纹?留心处处是学问，请同学们留心观察，用心思考，用疑问的眼光看待各种现象，不断地提出问题进行思考。
2.勇于实际，乐于探究。
物理实验是学习物理的基础;科学探究是学习物理的目标和方法，天籁只惠实践人。
所以，应该勇于实验，乐于探究。
我们要积极参与实验，老师做演示实验时，我们要细心观察、积极思考;走进实验室做实验时，要自觉地培养自己严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学态度和实验动手能力。
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电场力的性质知识目标一、电荷、电荷守恒定律1、两种电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。
2、元电荷：一个元电荷的电量为1．6×10－19C，是一个电子所带的电量。
说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。
3、起电：使物体带电叫起电，使物体带电的方式有三种①摩擦起电，②接触起电，③感应起电。
4、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们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，系统的电荷总数是不变的．注意：电荷的变化是电子的转移引起的；完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分。
二、库仑定律1．内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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．公式：F=kQ1Q2／r2 k＝9．0×109N·m2／C23．适用条件：（1）真空中；（2）点电荷．点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就可以把带电体视为点电荷．（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r）。
点电荷很相似于我们力学中的质点．注意：①两电荷之间的作用力是相互的，遵守牛顿第三定律②使用库仑定律计算时，电量用绝对值代入，作用力的方向根据“同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引”的规律定性判定。
【例1】在光滑水平面上，有两个带相同电性的点电荷，质量m1＝2m2，电量q1=2q2，当它们从静止开始运动，m1的速度为v时，m2的速度为；m1的加速度为a时，m2的加速度为，当q1、q2相距为r时，m1的加速度为a，则当相距2r时，m1的加速度为多少解析：由动量守恒知，当m1的速度为v时，则m2的速度为2v，由牛顿第二定律与第三定律知：当m1的加速度为 a时，m2的加速度为2a．由库仑定律知：a=221rqkq／m，a/=2214rqkq／m,由以上两式得a/=a/4 答案：2v，2a，a/4点评：库仑定律中的静电力（库仑力）是两个电荷之间的作用力，是作用力与反作用力，大小相同，方向相反，在同一直线上，作用在两个物体上，二力属同种性质的力，而且同时产主同时消失。
三、电场：1、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质．电荷间的作用总是通过电场进行的。
2、电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。
3、电场可以由存在的电荷产生，也可以由变化的磁场产生。
四、电场强度1．定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值叫做该点的电场强度，表示该处电场的强弱2．表达式：E＝F/q 单位是：N/C或V/m；E=kQ/r2（导出式，真空中的点电荷，其中Q是产生该电场的电荷）E＝U/d（导出式，仅适用于匀强电场，其中d是沿电场线方向上的距离）3．方向：与该点正电荷受力方向相同，与负电荷的受力方向相反；电场线的切线方向是该点场强的方向；场强的方向与该处等势面的方向垂直．4．在电场中某一点确定了，则该点场强的大小与方向就是一个定值，与放入的检验电荷无关，即使不放入检验电荷，该处的场强大小方向仍不变，这一点很相似于重力场中的重力加速度，点定则匀强电场－ － － －点电荷与带电平板+等量异种点电荷的电场重力加速度定，与放入该处物体的质量无关，即使不放入物体，该处的重力加速度仍为一个定值． 5、电场强度是矢量，电场强度的合成按照矢量的合成法则．（平行四边形法则和三角形法则） 6、电场强度和电场力是两个概念，电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关，而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关， 五、电场线：是人们为了形象的描绘电场而想象出一些线，客观并不存在． 1．切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向．2．从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止．3．疏密表示该处电场的强弱，也表示该处场强的大小． 4．匀强电场的电场线平行且距离相等． 5．没有画出电场线的地方不一定没有电场． 6．顺着电场线方向，电势越来越低．7．电场线的方向是电势降落陡度最大的方向，电场线跟等势面垂直． 8．电场线永不相交也不闭合， 9．电场线不是电荷运动的轨迹．【例2】在匀强电场中，将质量为m ，带电量为q 的小球由静止释放，带电小球的运动轨迹为一直线，该直线与竖直方向的夹角为θ，如图所示，则电场强度的大小为（ B ）A ．有唯一值mgtan θ／q ；B ．最小值是mgsin θ／q ；C ·最大值mgtan θ／q ；D ·mg/q提示：如附图所示，利用三角形法则，很容易判断出AB 跟速度方向垂直．规律方法1、库仑定律的理解和应用【例3】如图所示，三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上．a 和c 带正电，b 带负电，a 所带电量的大小比b 的小．已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是A ．F 1B ．F 2C ．F 3D ．F 4【解析】 a 对c 为斥力，方向沿ac 连线背离a ；b 对c 为引力，方向沿bc 连线指向b ．由此可知，二力的合力可能为F 1或F 2．又已知b 的电量比a 的大，由此又排除掉F 1，只有F 2是可能的．【答案】 B【例4】两端开口，横截面积为S ，水平放置的细玻璃管中，有两个小水银滴，封住一段长为L 0的空气柱，当给小水银滴带上等量的异种电荷时，空气柱的长度为L ，设当时大气压强为P 0，小水银滴在移动过程中温度不变，小水银滴大小可忽略不计，试求：①稳定后，它们之间的相互作用力。
②小水银滴所带电量的大小解析：小水银滴所受的库仑力为内外气体压力之差。
设外界大气压强为P 0，小水银滴带上等量异种电荷时，被封闭气体的压强为P ，则由玻意耳定律得：P 0L 0S=PLS 即P/ P 0= L 0/LΔP/ P 0=（L 0－L ）/L ，又ΔP=P －P 0=F 电/S ，即F 电= P 0S （L 0－L ）/L再由库仑定律得：F 电=KQ 2/L 2可得Q=K F /电·L=()K L L SL P /00-【例5】 已知如图，在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m 的相同小球，两两间的距离都是l ，A 、B 电荷量都是+q 。
给C 一个外力F ，使三个小球保持相对静止共同加速运动。
求：C 球的带电A BL 012rrr23e +13e - 13e -F /F //F 2600电性和电荷量；外力F 的大小。
解：先分析A 、B 两球的加速度：它们相互间的库仑力为斥力，因此C 对它们只能是引力，且两个库仑力的合力应沿垂直与AB 连线的方向。
这样就把B 受的库仑力和合力的平行四边形确定了。
于是可得Q C = -2q ，F =3F B =33F AB =2233l kq 。
【例6】.如图所示，质量均为m 的三个带电小球A,B,C,放在光滑的绝缘水平面上，彼此相隔的距离为L(L 比球半径r 大许多）,B 球带电量为Q B =－球带电量为Q A =＋6q ，若对C 球加一个水平向右的恒力F,要使A,B,C 三球始终保持L 的间距运动，求： (1）F 的大小为多少(2)C 球所带的电量为多少带何种电荷：解析:由于A,B,C 三球始终保特L 的间距，说明它们具有相同的加速度,设为a,则3Fa m= 对A 、B 、C 球受力分析可知,C 球带正电,对A 球:F AB －F AC =ma,即2226184C qQ q k kma L L -= 对B 球:－F AB ＋F BC =ma,即222318C qQ q k k ma L L-+=,联立以上各式得Q C =8q.2218qF kL = 【例7】中子内有一电荷量为23e +上夸克和两个电荷量为13e -下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r 的同一圆周上，如图所示,下面给出的四幅图中能正确表示出各夸克所受静电作用力的是( )2、 解析:上夸克与下夸克为异种电荷,相互作用力为引力,2/229e F k l=(l 为任意两个夸克间的距离),由力的合成可知上夸克所受的合力F 1向下,下夸克为同种电荷,所受的作用力为斥力,2//29e F k l=,∴F /=2F 电场强度的理解和应用【例8】长木板AB 放在水平面上如图所示，它的下表面光滑而上表面粗糙，一个质量为m 、电量为q 的小物块C 从A 端以某一初速起动向右滑行。
当存在向下的匀强电场时，C 恰能滑到B 端，当此电场改为向上时，C 只能滑到AB 的中点，求此电场的场强。
【解析】当电场方向向上时，物块c 只能滑到AB 中点，说明此时电场力方向向下，可知物块C 所带电荷的电性为负。
电场方向向下时有：μ（mg －qE ）L=½mv 02/2一（m ＋M ）v 2/2mv 0=（ m 十M ）v 电场方向向上时有：μ（mg ＋qE ）L/2=½mv 02/2一（m ＋M ）v 2/2，mv 0=（ m 十M ）v则mg －qE =（mg ＋qE ）， 得E ＝mg/3q【例9】如图在场强为E 的匀强电场中固定放置两个带电小球1和2,它们的质量相等，电荷分别为q 1和－q 2．（q 1≠q 2）．球1和球2的连线平行于电场线，如图．现同时放开1球和2球，于是它们开始在电场力的作用下运动，如果球1和球2之间的距离可以取任意有限值，则两球刚被放开时，它们的加速度可能是（ ABC ）AB CF ABF BF CB F12rrr23e + 13e - 13e -F 323e+13e -13e -F 1FA23e+13e -13e -F 1FF 223e+13e -13e -F 13FCF23e+13e -13e -F 1F 212A 、大小不等，方向相同；B 、大小不等，方向相反；C 、大小相等，方向相同；D 、大小相等，方向相反；解析：球1和球2皆受电场力与库仑力的作用,取向右方向为正方向,则有1212,;q E F F q E a a mm--==库库由于两球间距不确定,故F 库不确定若q 1E －F 库>0, F 库－q 2E>0,且q 1E －F 库≠F 库－q 2E,则A 正确; 若q 1E －F 库>0, F 库－q 2E <0,且q 1E －F 库≠F 库－q 2E ,则B 正确; 若q 1E －F 库=F 库－q 2E ,则C 正确;若q 1E －F 库≠F 库－q 2E ,则q 1= q 2与题意不符,D 错误;【例10】半径为r 的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m ，带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示，珠子所受静电力是其重力的3/4,将珠子从环上最低位置A 点由静止释放，则珠子所能获得的最大动能E k 为多少解析：设该珠子的带电量为q,电场强度为E.珠子在运动过程中受到三个力的作用，其中只有电场力和重力对珠子做功，其合力大小为：()2254E mg F F mg =+=设F 与竖直方向的夹角为θ,如图所示,则34,cos 55EF mg sin F F θθ==== 把这个合力等效为复合场，此复合场为强度/5,4g g =此复合场与竖直方向夹角为θ,珠予沿园环运动，可以类比于单摆的运动，运动中的动能最大位置是“最低点”,由能的转化及守恒可求出最大的动能为：E km =mg/r(1－cos θ) 4mgr=思考：①珠子动能最大时对圆环的压力多大②若要珠子完成一个完整的圆周运动，在A 点释放时，是否要给珠子一个初速度 3、 电场线的理解和应用【例11】如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A —O —B 匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是A ．先变大后变小，方向水平向左B ．先变大后变小，方向水平向右C ．先变小后变大，方向水平向左D ．先变小后变大，方向水平向右【分析】由等量异种电荷电场线分布可知，从A 到O ，电场由疏到密；从O 到B ，电场线由密到疏，所以从A —O —B ，电场强度应由小变大，再由大变小，而电场强度方向沿电场切线方向，为水平向右。