专题28：电场力的性质+——2023年高中物理学业水平考试专项精讲+测试（全国通用）

2023年高中物理学业水平考试必备考点归纳与测试

专题28：电场力的性质

28.1 电荷

一、起电方法的实验探究

1．判断物体是否带电的依据：物体具有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷．

2．电荷的电性及相互作用：

(1)电性

①用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷；

②用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷．

（2）电荷间的作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

3．三种起电方法：

(1)如图，摩擦过后的两物体带上等量的异种电荷，这种使物体带电的方式叫摩擦起电．

(2)如图，带电的物体接触不带电的物体使不带电的物体带上与带电体电性相同的电荷，这种使物体带电的方式叫接触起电．

(3)如图，一个带电体靠近导体时，导体近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷，这种使物体带电的方式叫感应起电．

注意：三种起电方式的本质都是因为电荷发生了转移。

二、电荷守恒定律

1．电荷量

(1)电荷量：物体所带电荷的多少叫做电荷量．

(2)电荷量的单位：库仑，简称库，符号C．

(3)中和：等量的异种电荷完全抵消的现象．

(4)元电荷：任何带电体的电荷量都是e＝1.60×10－19C的整数倍．因此，电荷量e被称为元电荷．

（5）比荷：电荷量与质量的比值叫比荷。电子的比荷为。

2．电荷守恒定律

(1)内容：电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分．在转移的过程中，电荷的代数和不变．

(2)适用范围：电荷守恒定律不仅在一切宏观物理过程中成立，而且也是一切微观物理过程所普遍遵守的规律．

 28.2 库仑定律

一、电荷之间的作用力

1．实验探究

(1)带电小球由于受到带电体对其的作用力而使丝线偏离竖直方向θ角。

(2)在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ越大，离带电体越远，角度θ越小。

(3)在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ越大，电荷量越小，角度θ越小。

(4)结论：影响两电荷之间相互作用力的因素：距离、电荷量。电荷间的相互作用力随带电体间距离的减小而增大，随带电体所带电荷量的增加而增大。

二、库仑定律

(1)内容：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们的电量q1、q2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

(2)公式：F＝k，其中k叫静电力常量，数值k＝9.0×109 N·m2/C2。r指的是两个点电荷之间的距离。

（3）适用条件：①真空中；②点电荷；

三、点电荷

1．定义：物理上把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体称为点电荷．

2．点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实际不存在.

3．理想化模型：当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住主要因素，忽略次要因素，将研究对象抽象为理想模型，从而使问题的处理大为简化．

四、静电力计算

1．两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变。

2．两个或者两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。

28.3 电场 电场强度

一、电场

1.电场及其性质

电荷的周围存在着由它产生的电场，电荷之间的作用是通过电场发生的.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用.

3．电荷间的相互作用：电荷之间是通过电场发生相互作用的。

4．电场和磁场统称为电磁场，电磁场是一种客观存在的特殊物质，也有能量、动量。

5．静电场：静止的电荷产生的电场。

二、电场强度

1．试探电荷：为研究电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。

2．场源电荷：激发电场的电荷。

3．电场强度

(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫作该点的电场强度。

(2)定义式：E＝。

(3)单位：牛/库(N/C)。

(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。

(5)物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。

4．匀强电场：电场中各点的电场强度的大小和方向都相同的电场．

5．点电荷的电场

(1)公式：E＝k．

(2)含义：点电荷Q的电场中任意点的电场强度的大小，与点电荷的电荷量成正比，与该点到点电荷距离的平方成反比．

6．电场的叠加原理：若空间同时存在多个点电荷，在空间某点的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和．

三、电场线

1．电场线：用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上每一点的切线方向都和该处的场强方向一致．

2．特点

(1)电场线是为了形象描述电场而假想的线，实际并不存在．

(2)任意两条电场线不相交．

(3)电场线的疏密反映了电场的强弱．

(4)电场线从正电荷或无穷远出发，延伸到无穷远或到负电荷终止．

(5)匀强电场的电场线是间隔距离相等的平行直线．

 28.4 静电的防止与利用

一、静电平衡

1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象。

2．静电平衡状态：导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态。

3．导体内部电场强度特点：内部电场强度处处为0。

二、尖端放电

1. 净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示。静电平衡的导体尖端电荷集中，电荷电场线密集。

甲　　　　　　　　乙

2．电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场强度很大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离的现象。

3．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。

4．尖端放电的应用与防止

(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。

(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。

三、静电屏蔽

1．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不会产生影响。

2．静电屏蔽的应用

(1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。

(2)野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来。

四、静电吸附

1．静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来。

2．静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。

3．静电复印的工作过程：

(1)充电：通过电源使有机光导体鼓带上正电。

(2)曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光导体鼓上，有字迹的地方保留正电荷。

(3)显影：带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨粉组成的字迹。

(4)转印：带正电的转印电极使白纸带上正电，带正电的白纸与有机光导体鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸附在白纸上。

(5)放电：使有机光导体放电，除去表面的残余电荷。

一、单选题

1．（2022·广东·高二学业考试）M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后，M带1.6×10－10 C的正电，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

B．摩擦的过程中正电荷从M转移到N

C．N在摩擦后一定带负电1.6×10－10 C

D．M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子

2．（2021·山东·高二学业考试）2021年5月28日，第八届全国静电纺丝技术与纳米纤维学术会议在天津工业大学召开，摩擦可以产生静电，原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后知甲物体带正电。丙物体带电。则关于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法正确的是（　　）

A．乙物体一定带有负电荷 B．乙物体可能带有负电荷

C．丙物体一定带有负电荷 D．丙物体一定带有正电荷

3．（2021·湖南·高二学业考试）将带电小球A用绝缘支架固定，在A的上方O点用绝缘细线悬挂一小球B，平衡时它们的位置如图所示。关于A、B可能的带电情况，下列说法正确的是（　　）

A．A带正电，B带正电

B．A带正电，B不带电

C．A带负电，B带正电

D．A带负电，B不带电

4．（2021·河北·高二学业考试）用干燥的软纸分别摩擦两张透明塑料薄膜，摩擦后的两塑料薄膜靠近时互相排斥，则摩擦后的两塑料薄膜（　　）

A．均不带电荷 B．带同种电荷 C．带异种电荷 D．均失去正电荷

5．（2021·江苏·高二学业考试）以下关于摩擦起电、接触起电、静电感应这三种起电方式的说法正确的是（　　）

A．摩擦起电、接触起电符合电荷守恒定律，静电感应不符合电荷守恒定律

B．三种起电方式都符合电荷守恒定律，是因为过程中生成的正、负电荷数是等量的

C．三种起电方式都符合电荷守恒定律，都是因为过程中电子的转移

D．电荷的代数和不变只适合于接触起电

6．（2021·海南·高二学业考试）两个可视为点电荷的带电小球，电荷量保持不变，当距离变大时，它们之间的库仑力（　　）

A．变大 B．变小 C．不变 D．不能确定

7．（2021·海南·高二学业考试）下列关于点电荷的说法正确的是（　　）

A．点电荷是一种理想化模型

B．点电荷是指电荷量很少的带电体

C．体积很小的带电体，一定能视为点电荷

D．体积很大的带电体，一定不能视为点电荷

8．（2021·河北·高二学业考试）真空中两个点电荷所带电荷量分别为+3q和-q，两点电荷之间的距离为r，已知静电力常量为k，则它们之间的静电力大小为（　　）

A． B． C． D．

9．（2023·福建·高三学业考试）如图所示，电场中A、B、C三点的电场强度大小分别为EA、EB、EC，以下判断正确的是（　　）

A．EA<EB<EC B．EA>EB>EC

C．EA=EB=EC D．EA>EB=EC

10．（2021·海南·高二学业考试）下列电荷的电场线分布示意图正确的是（　　）

A． B．

C． D．

11．（2022·浙江·高二学业考试）随着人们生活水平的提高，各种家用电器逐渐走入我们的居家生活，而家用电器所产生的静电会被人体吸收并积存起来，加之居室内墙壁和地板多属绝缘体，空气干燥，因此更容易受到静电干扰。由于老年人的皮肤相对年轻人干燥以及老年人心血管系统的老化、抗干扰能力减弱等因素，因此老年人更容易受静电的影响。心血管系统本来就有各种病变的老年人，静电更会使病情加重。过高的静电还常常使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。我们平时生活中就应当采取措施，有效防止静电，下列不可行的是（　　）

A．室内要勤拖地、勤洒些水

B．要勤洗澡、勤换衣服

C．选择柔软、光滑的化纤类衣物

D．尽量避免使用化纤地毯和塑料为表面材料的家具

12．（2019·河北·高二学业考试）为防止静电危害，下列说法正确的是（　　）

A．高大建筑物不必安装避雷针 B．运输汽油的车辆应与地面绝缘

C．飞机轮胎用导电橡胶制成 D．旷野中的人雷雨天可以在大树下避雨

13．（2020·河南·高二学业考试）在地毯的编织线中加入少量的导电金属丝，其主要目的是（　　）

A．增大地毯弹性 B．减小摩擦阻力

C．消除静电影响 D．增加耐磨能力

14．（2021·江苏·高二学业考试）静电虽然会有危害，但可以利用。下列事例中属于利用静电的是（　　）

A．制药生产中药品由于静电吸引尘埃

B．煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸

C．印刷厂里的纸张之间摩擦带电，使纸张吸附在一起

D．喷漆时，使油漆微粒带负电，在静电力作用下沉积到工件表面

15．（2021·江苏·高二学业考试）如果你到电脑商店购买硬盘或CPU等电脑配件时，尽量不要用手直接去触摸金属部分，这是因为（　　）

A．人有可能会被电脑配件上的静电“电”一下

B．有可能损坏电脑配件上露出的零件或接线

C．有可能人身上的静电会击坏电脑配件

D．人是导体，有可能使电脑配件中的电池短路

二、多选题

16．（2022·河北·高三学业考试）如图所示，真空空间中菱形区域ABCD的顶点B、D处分别固定有两个相同的点电荷，电荷量为，若在A处放置一点电荷，C处的电场强度恰好为零。已知菱形的边长为a，，不计点电荷的重力。下列说法正确的是（　　）

A．在A处放置的点电荷的电荷量大小为

B．若将A处的点电荷由静止释放，该电荷将做加速直线运动

C．若将A处的点电荷以某一初速度释放，该电荷可能做匀速圆周运动

D．若将A处的点电荷以某一初速度释放，该电荷在A、C之间做往复直线运动

三、填空题

17．（2022·浙江·高二学业考试）如图所示，A、B、C、D是水平直线上的4个点，相邻两点间距均为r。在A点和B点放有电荷量均为Q的正点电荷。则它们间的库仑力大小为______。A处点电荷在C点产生的电场强度大小为______，A、B两处点电荷在C点的合场强方向为________（选填“水平向左”“水平向右”“竖直向上”或“竖直向下”）。当D点放了电性为______（选填“正”或“负”）的点电荷后，C点的电场强度可能为0（静电力常量为k）。

四、解答题

18．（2022·广西·高二学业考试）如图示，把质量为的带电小球A用绝缘丝线吊起，若将带电荷量为的小球B靠近它，两小球在同一高度且相距时，小球A平衡，丝线与竖直方向夹角为。g取，静电力常量，小球A、B可视为点电荷，则：

（1）此时小球B受到的静电力的大小为多少？

（2）小球A带何种电荷？

（3）小球A所带电荷量大小是多少？

19．（2022·北京·高二学业考试）如图所示，在某电场中的A点，电荷量的试探电荷受到静电力的大小。

（1）求A点的电场强度大小E；

（2）若将该试探电荷取走，A点的电场强度是否发生变化？请说明理由。

20．（2022·湖南·高二学业考试）将电荷量为的点电荷放在电场中的A点，点电荷在A点受到的电场力大小为N．试求：

（1）A点电场强度E的大小；

（2）若移走，将另一个电荷量为C的点电荷放在A点，求点电荷在A点受到的电场力的大小。