2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练电场的力学性质(解析版)

2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练

专题18 电场的力学性质

【专题导航】

目录

热点题型一 库仑定律的理解及其相关平衡问题 (1)

库仑定律与电荷守恒定律的结合问题 .............................................................................................................. 2 三个孤立共线点电荷平衡问题 .......................................................................................................................... 3 库仑力作用下的平衡问题 .................................................................................................................................. 4 热点题型二 电场强度的理解与计算 . (5)

点电荷电场中场强的计算 .................................................................................................................................. 6 补偿法求电场强度 .............................................................................................................................................. 7 等效法求电场强度 .............................................................................................................................................. 9 微元法求电场强度 .............................................................................................................................................. 9 热点题型三 电场线的理解和应用 (10)

等量异(同)种电荷电场线的分布 ...................................................................................................................... 11 电场线中带电粒子的运动分析 ........................................................................................................................ 12 根据粒子运动情况判断电场线分布 ................................................................................................................ 13 【题型演练】 (14)

【题型归纳】

热点题型一 库仑定律的理解及其相关平衡问题 1．对库仑定律的理解

(1)F ＝k q 1q 2

r 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 为两球的球心间距．

(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．“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)

3．求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路

涉及库仑力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样，受力分析是基础，应用平衡条件是关键，都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题，但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点．具体步骤如下：

库仑定律与电荷守恒定律的结合问题

【例1】．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的电荷量为q ，球2的电荷量为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 【答案】D.

【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 ＝k Q 1Q 2

r 2知两点电

荷间距离不变时，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 ＋nq 22

，解得n ＝6，D 正确．

【变式】两个分别带有电荷量－Q 和＋5Q 的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r 的两处，它们间库仑力的大小为F ，两小球相互接触后将其固定距离变为r

2，则两球间库仑力的大小为( )

A ．5F 16

B ．F 5

C ．4F 5

D ．16F 5

【答案】D.

【解析】两球相距r 时，根据库仑定律F ＝k Q ·5Q r 2，两球接触后，带电荷量均为2Q ，则F ′＝k 2Q ·2Q ⎝⎛⎭

⎫

r 22

，由以