高考物理經(jīng)典問(wèn)題的妙解策略專題靜電場(chǎng)

高考物理經(jīng)典問(wèn)題的妙解策略專題靜電場(chǎng)高考物理經(jīng)典問(wèn)題的妙解策略專題靜電場(chǎng)PAGE高考物理經(jīng)典問(wèn)題的妙解策略專題靜電場(chǎng)專題07靜電場(chǎng) 考點(diǎn)分類：考點(diǎn)分類見(jiàn)下表考點(diǎn)內(nèi)容考點(diǎn)解析與常有題型巧解場(chǎng)強(qiáng)的四種方法選擇題電場(chǎng)常考的圖象問(wèn)題選擇題電容器在現(xiàn)代科技生活中的應(yīng)用選擇題用等效法辦理帶電粒子在電場(chǎng)、重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)選擇題、計(jì)算題考點(diǎn)一巧解場(chǎng)強(qiáng)的四種方法場(chǎng)強(qiáng)有三個(gè)公式：E＝eq\f(F,q)、E＝keq\f(Q,r2)、E＝eq\f(U,d)，在一般情況下可由上述公式計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)，但在求解帶電圓環(huán)、帶電平面等一些特別帶電體產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，上述公式無(wú)法直接應(yīng)用．這時(shí)，若是變換思想角度，靈便運(yùn)用補(bǔ)償法、微元法、對(duì)稱法、極限法等巧妙方法，可以化難為易．考點(diǎn)二電場(chǎng)?？嫉膱D象問(wèn)題(一)v-t圖象依照v-t圖象的速度變化、斜率變化(即加速度大小的變化)，確定電荷所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)力的大小變化情況，進(jìn)而確定電場(chǎng)的方向、電勢(shì)的高低及電勢(shì)能的變化．(二)φ-x圖象(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ-x圖線的斜率大小，電場(chǎng)強(qiáng)度為零處，φ-x圖線存在極值，其切線的斜率為零．(2)在φ-x圖象中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的大小，并可依照電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向．(3)在φ-x圖象中解析電荷搬動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化，可用WAB＝qUAB，進(jìn)而解析WAB的正負(fù)，爾后作出判斷．(三)E-x圖象(1)在給定了電場(chǎng)的E-x圖象后，可以由圖線確定電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況、電勢(shì)的變化情況，E-x圖線與x軸所圍圖形“面積”表示電勢(shì)差．在與粒子運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的題目中，可進(jìn)一步確定粒子的電性、動(dòng)能變化、電勢(shì)能變化等情況．(2)可以由E-x圖象假設(shè)某一種吻合E-x圖線的電場(chǎng)，利用這種已知電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布、等勢(shì)面分布或場(chǎng)源電荷來(lái)辦理相關(guān)問(wèn)題．◆典例三：對(duì)稱法利用空間上對(duì)稱分布的電荷形成的電場(chǎng)擁有對(duì)稱性的特點(diǎn)，可以使復(fù)雜電場(chǎng)的疊加計(jì)算大為簡(jiǎn)化．以下選項(xiàng)中的各eq\f(1,4)圓環(huán)大小相同，所帶電荷量已在圖中標(biāo)出，且電荷均勻分布，各eq\f(1,4)圓環(huán)間互相絕緣．坐標(biāo)原點(diǎn)O處電場(chǎng)強(qiáng)度最大的是()【答案】B◆典例四：等效法在保證收效相同的條件下，將復(fù)雜的電場(chǎng)情況變換為簡(jiǎn)單的或熟悉的電場(chǎng)情況．(2018·濟(jì)南模擬)MN為足夠大的不帶電的金屬板，在其右側(cè)距離為d的地址放一個(gè)電荷量為＋q的點(diǎn)電荷O，金屬板右側(cè)空間的電場(chǎng)分布如圖甲所示，P是金屬板表面上與點(diǎn)電荷O距離為r的一點(diǎn)．幾位同學(xué)想求出P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，但發(fā)現(xiàn)問(wèn)題很難，經(jīng)過(guò)研究，他們發(fā)現(xiàn)圖甲所示的電場(chǎng)分布與圖乙中虛線右側(cè)的電場(chǎng)分布是相同的．圖乙中是兩等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布，其電荷量的大小均為q，它們之間的距離為2d，虛線是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線．由此他們分別對(duì)甲圖P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和大小做出以下判斷，其中正確的選項(xiàng)是()A．方向沿P點(diǎn)和點(diǎn)電荷的連線向左，大小為eq\f(2kqd,r3)B．方向沿P點(diǎn)和點(diǎn)電荷的連線向左，大小為eq\f(2kq\r(r2－d2),r3)C．方向垂直于金屬板向左，大小為eq\f(2kqd,r3)D．方向垂直于金屬板向左，大小為eq\f(2kq\r(r2－d2),r3)【答案】C★考點(diǎn)二：電場(chǎng)?？嫉膱D象問(wèn)題◆典例一：(多項(xiàng)選擇)一帶正電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)經(jīng)B、C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，其v-t圖象以下列圖，則以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度必然大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B．粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能必然大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能C．C、D間各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都為零D．A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于C、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差【答案】AB◆典例二：某靜電場(chǎng)在x軸上各點(diǎn)的電勢(shì)φ隨坐標(biāo)x的分布圖象以下列圖．x軸上A、O、B三點(diǎn)的電勢(shì)值分別為φA、φO、φB，電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸方向的重量大小分別為EAx、EOx、EBx，電子在A、O、B三點(diǎn)的電勢(shì)能分別為EpA、EpO、EpB.以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．φO>φB>φA B．EOx>EBx>EAxC．EpO<EpB<EpA D．EpO－EpA>EpO－EpB【答案】D【解析】依照題圖可以直接判斷出φA>φB>φO，故A錯(cuò)；由圖線斜率的大小可確定EAx>EBx>EOx，故B錯(cuò)；由于電子帶負(fù)電，Ep＝qφ，故EpA<EpB<EpO，C錯(cuò)；再依照?qǐng)D象可以確定φA－φO>φB－φO，故電子電勢(shì)能的變化EpO－EpA>EpO－EpB，D正確．【技巧總結(jié)】解決電場(chǎng)中圖象問(wèn)題的兩種方法1．將圖象所反響的情況還原為熟悉的模型；2．直接從圖象的面積、斜率的意義下手，結(jié)合電場(chǎng)強(qiáng)度的正負(fù)和電勢(shì)的高低描繪電場(chǎng)線的分布來(lái)辦理問(wèn)題.★考點(diǎn)三：電容器在現(xiàn)代科技生活中的應(yīng)用◆典例一：智妙手機(jī)上的電容觸摸屏1．(多項(xiàng)選擇)目前智妙手機(jī)寬泛采用了電容觸摸屏，電容觸摸屏是利用人體的電流感覺(jué)進(jìn)行工作的，它是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂一層ITO(納米銦錫金屬氧化物)，夾層ITO涂層作為工作面，四個(gè)角引出四個(gè)電極，當(dāng)用戶手指觸摸電容觸摸屏?xí)r，手指和工作面形成一個(gè)電容器，由于工作面上接有高頻信號(hào)，電流經(jīng)過(guò)這個(gè)電容器分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出，且理論上流經(jīng)四個(gè)電極的電流與手指到四個(gè)角的距離成比率，控制器經(jīng)過(guò)對(duì)四個(gè)電流比率的精美計(jì)算來(lái)確定手指地址．關(guān)于電容觸摸屏，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()C．手指壓力變大時(shí)，由于手指與屏的夾層工作面距離變小，電容變小D．手指與屏的接觸面積變大時(shí)，電容變大【答案】AD◆典例二電容式傳聲器(2018·汕頭模擬)圖示為某電容傳聲器結(jié)構(gòu)表示圖，當(dāng)人對(duì)著傳聲器講話，膜片會(huì)振動(dòng)．若某次膜片振動(dòng)時(shí)，膜片與極板距離增大，則在此過(guò)程中()B．極板所帶電荷量增大C．膜片與極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大D．電阻R中有電流經(jīng)過(guò)【答案】D【解析】依照C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，膜片與極板距離增大，膜片與極板間的電容減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依照Q＝CU可知極板所帶電荷量減小，因此電容器要經(jīng)過(guò)電阻R放電，因此選項(xiàng)D正確，B錯(cuò)誤；依照E＝eq\f(U,d)可知，膜片與極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．

-mg?2lcosθ-mgtanθ×2lsinθ=mv2-mv2，

解得：v=；

1.(2018·石家莊質(zhì)檢)均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)．以下列圖，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為經(jīng)過(guò)半球面極點(diǎn)與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點(diǎn)，OM＝ON＝2R.已知M點(diǎn)的場(chǎng)富強(qiáng)小為E，則N點(diǎn)的場(chǎng)富強(qiáng)小為()A.eq\f(kq,2R2)－E B.eq\f(kq,4R2)C.eq\f(kq,4R2)－E D.eq\f(kq,4R2)＋E【答案】A2.(2017·石家莊模擬)如圖8所示，真空中有一半徑為R、電荷量為＋Q的均勻帶電球體，以球心為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿半徑方向建立x軸。理論解析表示，x軸上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)隨x變化關(guān)系如圖乙所示，則()圖8A.x2處場(chǎng)富強(qiáng)小為eq\f(kQ,xeq\o\al(2,2))B.球內(nèi)部的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)C.x1、x2兩點(diǎn)處的電勢(shì)相同D.假設(shè)將試試電荷沿x軸搬動(dòng)，則從x1移到R處和從R移到x2處電場(chǎng)力做功相同【答案】A【解析】計(jì)算x2處的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，可把帶電球體等效為位于原點(diǎn)的點(diǎn)電荷，則有x2處場(chǎng)富強(qiáng)小為E＝keq\f(Q,xeq\o\al(2,2))，應(yīng)選項(xiàng)A正確；由乙圖E－x圖象可知，球內(nèi)部由O到球表面區(qū)間電場(chǎng)強(qiáng)度均勻增大，因此內(nèi)部電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng)，應(yīng)選項(xiàng)B錯(cuò)誤；x軸上O點(diǎn)右側(cè)的電場(chǎng)方向向來(lái)是向右的，沿著電場(chǎng)的方向電勢(shì)逐漸減小，可知φx1>φx2，應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤；E－x圖象與x軸所圍面積表示電勢(shì)差，由乙圖可知兩處面積不相等，因此x1處與球表面、球表面與x2處的電勢(shì)差不相同，則將試試電荷沿x軸從x1移到R處和從R移到x2處電場(chǎng)力做功不相同，應(yīng)選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.(2016·江西贛州高三入學(xué)考試)以下列圖，兩個(gè)帶電荷量分別為2q和－q的點(diǎn)電荷固定在x軸上，相距為2L。以下列圖象中，兩個(gè)點(diǎn)電荷連線上場(chǎng)富強(qiáng)小E與x關(guān)系的圖象可能是()【答案】C4.在x軸上關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱的a、b兩點(diǎn)處固定兩個(gè)電荷量相等的點(diǎn)電荷，以下列圖的E－x圖象描繪了x軸上部分地域的電場(chǎng)強(qiáng)度(以x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向)。關(guān)于該電場(chǎng)中x軸上關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱的c、d兩點(diǎn)，以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是()A.兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同，c點(diǎn)電勢(shì)更高B.兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同，d點(diǎn)電勢(shì)更高C.兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不相同，兩點(diǎn)電勢(shì)相等，均比O點(diǎn)電勢(shì)高D.兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不相同，兩點(diǎn)電勢(shì)相等，均比O點(diǎn)電勢(shì)低【答案】A【解析】題圖中a點(diǎn)左側(cè)、b點(diǎn)右側(cè)的電場(chǎng)都沿x軸負(fù)方向，則a點(diǎn)處為正電荷，b點(diǎn)處為負(fù)電荷，又兩點(diǎn)電荷的電荷量相等，則c、d兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同，c點(diǎn)電勢(shì)更高，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。5..(2017·鄭州市質(zhì)量展望)等量異種點(diǎn)電荷在周圍空間產(chǎn)生靜電場(chǎng)，其連線(x軸)上各點(diǎn)的電勢(shì)φ隨x的分布圖象如圖6所示。x軸上AO<OB，A、O、B三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA、φO、φB，電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為EA、EO、EB，電子在A、O、B三點(diǎn)的電勢(shì)能分別為EpA、EpO、EpB。以下判斷正確的選項(xiàng)是()圖6A.φB>φA>φO B.EA>EO>EBC.EpO<EpA<EpB D.EpB－EpO>EpO－EpA【答案】D6.（2017北京東城期末）靜電場(chǎng)方向平行于x軸，其電勢(shì)φ隨x的分布可簡(jiǎn)化為以下列圖的折線。將一個(gè)帶負(fù)電的粒子在x=d處由靜止釋放，它只在電場(chǎng)力作用下沿x軸運(yùn)動(dòng)。規(guī)定x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度E、加速度a、速度v的正方向，以下列圖分別表示x軸上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E，粒子的加速度a、速度v和動(dòng)能Ek隨x的變化圖像，其中正確的選項(xiàng)是xxvψ-dψdψ0ψCDxEk-dψdψ0ψAxE-dψdψ0ψBxa-dψdψ0ψ圖2【答案】D7.（2018福建質(zhì)檢）為了減少污染，工業(yè)廢氣需用靜電除塵器除塵，某除塵裝置以下列圖，其收塵極為金屬圓筒，電暈極位于圓筒中心。當(dāng)兩極接上高壓電源時(shí)，電暈極周邊會(huì)形成很強(qiáng)的電場(chǎng)使空氣電離，廢氣中的塵埃吸附離子后在電場(chǎng)力的作用下向收塵極運(yùn)動(dòng)并聚積，以達(dá)到除塵目的。假設(shè)塵埃向收塵極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所帶電量不變，以下判斷正確的選項(xiàng)是A．金屬圓筒內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)B．金屬圓筒內(nèi)越湊近收塵極電勢(shì)越低C．帶電塵埃向收塵極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能越來(lái)越大D．帶電塵埃向收塵極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中碰到的電場(chǎng)力越來(lái)越小【答案】D【解析】本題以辦理工業(yè)廢氣中的靜電除塵器為素材，主要觀察靜電場(chǎng)，電場(chǎng)線，電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)力、電勢(shì)能、電勢(shì)等知識(shí)。重視觀察理解能力，要求考生對(duì)電場(chǎng)的相關(guān)看法的聯(lián)系和差異有清楚的認(rèn)識(shí)。表現(xiàn)物質(zhì)看法、運(yùn)動(dòng)看法、能量看法、模型建構(gòu)與STSE等物理核心涵養(yǎng)的觀察。11絕緣圓滑軌道AB部分是傾角為30°的斜面，AC部分為豎直平面上半徑為R的圓軌道，斜面與圓軌道相切。整個(gè)裝置處于場(chǎng)強(qiáng)為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中?，F(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電小球，電荷量為q＝eq\f(\r(3)mg,3E)，要使小球能安全經(jīng)過(guò)圓軌道，在O點(diǎn)的初速度應(yīng)滿足什么條件？圖12【答案】v0≥eq\r(\f(10\r(3)gR,3))【解析】小球先在斜面上運(yùn)動(dòng)，受重力、電場(chǎng)力、支持力，爾后在圓軌道上運(yùn)動(dòng)，受重力、電場(chǎng)力、軌道作用力，以下列圖，類比重力場(chǎng)，將電場(chǎng)力與重力的合力視為等效重力mg′，大小為12.(2017·山西省重點(diǎn)中學(xué)高三結(jié)合考試)如圖11所示為一多級(jí)加速器模型，一質(zhì)量為m＝1.0×10－3kg、電荷量為q＝8.0×10－5C的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))經(jīng)過(guò)1、2級(jí)無(wú)初速度地進(jìn)入第3級(jí)加速電場(chǎng)，此后沿位于軸心的圓滑淺槽，經(jīng)過(guò)多級(jí)加速后從A點(diǎn)水平拋出，恰好能從MN板的中心小孔B垂直金屬板進(jìn)入兩板間，A點(diǎn)在MN板左端M點(diǎn)正上方，傾斜平行金屬板MN、PQ的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)＝1.0m，金屬板與水平方向的夾角為θ＝37°，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2。(1)求A點(diǎn)到M點(diǎn)的高度以及多級(jí)加速電場(chǎng)的總電壓U；(2)若該平行金屬板間有圖示方向的勻