高考物理一輪基礎(chǔ)總復(fù)習(xí)：電場

電場

1.基本規(guī)律高考物理一輪基礎(chǔ)總復(fù)習(xí)2.常見電場的電場線和等勢面分布電場線(虛線)和等勢面(實線)圖樣電場線特點等勢面特點

勻強(qiáng)電場疏密相同的平行直線垂直于電場線的一簇平面

正點電荷的電場(1)離點電荷越近，電場線越密集，場強(qiáng)越強(qiáng)，方向由正點電荷指向無窮遠(yuǎn)，或由無窮遠(yuǎn)指向負(fù)點電荷(2)在正(負(fù))點電荷形成的電場中，不存在場強(qiáng)相同的點(3)若以點電荷為球心作一個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強(qiáng)大小處處相等，方向各不相同以點電荷為球心的一簇球面

等量異種點電荷的電場(1)兩點電荷連線上各點的場強(qiáng)方向從正電荷指向負(fù)電荷，沿電場線方向場強(qiáng)先變小再變大(2)兩點電荷連線的中垂線上，電場線的方向均相同，即場強(qiáng)方向相同，且與中垂線垂直(3)兩點電荷連線上關(guān)于中點對稱的兩點的場強(qiáng)等大，同向連線的中垂面為等勢面且與無窮遠(yuǎn)處電勢相等

等量同種點電荷的電場(1)兩點電荷連線中點O的場強(qiáng)為零，此處無電場線(2)從兩點電荷連線中點沿中垂線到無限遠(yuǎn)，電場線先變密后變疏，即場強(qiáng)先變大后變小(3)兩點電荷連線中垂線上各點的場強(qiáng)方向和該直線平行，關(guān)于中點對稱的兩點場強(qiáng)等大、反向兩點電荷連線上中點處電勢最低，而在中垂線上，中點處電勢最高

枕形導(dǎo)體形成的電場導(dǎo)體表面越尖銳的位置電場線越密集整個導(dǎo)體是等勢體，表面是等勢面。導(dǎo)體表面越尖銳的位置等勢面分布越密集第1講

電荷守恒定律

與電場力的性質(zhì)-8-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電荷與電荷守恒定律1.物體帶電本質(zhì)物體帶電本質(zhì)是

的移動或重新分配導(dǎo)致物體內(nèi)部正負(fù)電荷失去了平衡,帶電有三種方式:①

起電,②

起電,③

起電,這三種方式都與電子的移動有關(guān)。

2.電荷守恒定律表述1:電荷既不會

,也不會

,它只能從一個物體________到另一個物體,或者從物體的一部分

到另一部分,在轉(zhuǎn)移過程中,電荷的總量保持

。

表述2:一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的

保持不變。

3.元電荷:e=

C,所有帶電體的電荷量都是元電荷的

,其中質(zhì)子、正電子的電荷量與元電荷相同。

電子

摩擦

接觸

感應(yīng)

創(chuàng)生

消滅

轉(zhuǎn)移

轉(zhuǎn)移

不變

代數(shù)和

1.6×10-19整數(shù)倍

-9-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.毛皮與橡膠棒摩擦后,毛皮帶正電,這是因為(

)A.毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上B.毛皮上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到橡膠棒上C.橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛皮上D.橡膠棒上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到毛皮上A解析:摩擦起電的實質(zhì)是電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上,電中性的物體若缺少了電子則帶正電,多了電子就帶負(fù)電。由于毛皮的原子核束縛電子的本領(lǐng)比橡膠棒弱,在摩擦的過程中毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上,缺少了電子的毛皮帶正電,而原子核內(nèi)的質(zhì)子帶正電荷,不能自由移動,所以選項A正確。-10-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.關(guān)于元電荷,下列說法不正確的是(

)A.元電荷實質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B.所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍C.元電荷的值通常取e=1.60×10-19CD.電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根用實驗測得的A解析:科學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)的最小電荷量就是電子所帶的電荷量,人們把這個最小的電荷量叫作元電荷。質(zhì)子所帶的電荷量與電子相同,但符號相反。實驗得出,所有帶電體的電荷量或者等于e,或者是e的整數(shù)倍,這就是說,電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根測得的。-11-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.三種起電方式提示了起電的本質(zhì)是電荷的得失和轉(zhuǎn)移。三種起電方式也進(jìn)一步揭示了電荷守恒定律。2.注意元電荷與點電荷的區(qū)別,元電荷是不帶符號的。-12-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升庫侖定律1.點電荷當(dāng)帶電體的

、

及電荷分布對它們之間的作用力的影響可以忽略時,這樣的帶電體可以看成點電荷。能否看成點電荷具有相對性,點電荷類似力學(xué)中的

。

2.庫侖定律(1)內(nèi)容:

中兩個靜止點電荷之間的相互作用力,與它們的

成正比,與它們的

成反比,作用力的方向在

。

(2)表達(dá)式:,式中k=

N·m2/C2,叫做靜電力常量。

(3)適用條件:

中的

。

形狀

大小

質(zhì)點

真空

電荷量的乘積

距離的二次方

它們的連線上

9.0×109真空

點電荷

-13-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,兩個質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b,其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻,將它們固定于絕緣支架上,兩球心間的距離為l,為球殼外半徑r的3倍。若使它們帶上等量異種電荷,使其所帶電荷量的絕對值均為Q,那么a、b兩球之間的萬有引力F1與庫侖力F2為(

)答案解析解析關(guān)閉雖然兩球心間的距離l只有其外半徑r的3倍,但由于其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻,兩球殼可看作質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點,因此,可以應(yīng)用萬有引力定律;而本題中由于a、b兩球殼所帶異種電荷相互吸引,使它們各自的電荷分布不均勻,即相互靠近的一側(cè)電荷分布比較密集,又因兩球心間的距離l只有其外半徑r的3倍,不滿足l遠(yuǎn)大于r的要求,故不能將兩帶電球殼看成點電荷,所以不能應(yīng)用庫侖定律,D正確。答案解析關(guān)閉D-14-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升C-15-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升對庫侖定律的歸納:1.

,r指兩點電荷間的距離。對可視為點電荷的兩個均勻帶電球,r為兩球心間距。當(dāng)兩個電荷間的距離r→0時,電荷不能視為點電荷,它們之間的靜電力不能認(rèn)為趨于無限大。2.庫侖定律僅適用于真空中兩個靜止點電荷間靜電力的計算,空氣中也可近似適用。3.計算點電荷間的靜電力時,不必將表示電荷q1、q2的帶電性質(zhì)的正、負(fù)號代入公式中。庫侖力的方向由兩點電荷的電性決定,可按照同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引來確定。4.同一直線上三個自由點電荷平衡規(guī)律:三個自由點電荷僅在它們系統(tǒng)的靜電力作用下處于平衡狀態(tài)時,滿足的規(guī)律是兩同夾異、兩大夾小、近小遠(yuǎn)大(中間電荷靠近電荷量較小的端點電荷)。-16-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電場強(qiáng)度、電場線1.對電場的認(rèn)識(1)電場是電荷周圍存在的一種特殊

。

(2)電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷

,電荷間的作用是通過

實現(xiàn)的。

2.電場強(qiáng)度E(1)定義:放入電場中某點的檢驗電荷受的電場力F與它的電荷量q的

叫作該點的電場強(qiáng)度。

(2)定義式:。單位:N/C或V/m。(3)方向:電場強(qiáng)度E是矢量,規(guī)定

在電場中某點所受電場力的方向即為該點的電場強(qiáng)度的方向。

物質(zhì)

產(chǎn)生力的作用

電場

比值

正電荷

-17-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升(4)電場強(qiáng)度的三個表達(dá)式

(5)電場的疊加原理:如果場源電荷是多個點電荷,則電場中某點的電場強(qiáng)度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的

和。檢驗電荷

場源

沿電場線方向

任何電場

真空中的點電荷(電場)勻強(qiáng)電場

矢量

-18-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.電場線(1)電場線的基本性質(zhì)①電場線上每點的

方向就是該點電場強(qiáng)度的方向。②電場線的

反映電場強(qiáng)度的強(qiáng)弱(疏弱密強(qiáng))。③靜電場中電場線始于正電荷或無限遠(yuǎn),止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷,它不封閉,也不在無電荷處中斷。④任意兩條電場線不會在無電荷處相交。

切線

疏密

-19-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升(2)幾種常見的電場線-20-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升D-21-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-22-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.直角坐標(biāo)系xOy中,M、N兩點位于x軸上,G、H兩點坐標(biāo)如圖。M、N兩點各固定一負(fù)點電荷,一電荷量為Q的正點電荷置于O點時,G點處的電場強(qiáng)度恰好為零。靜電力常量用k表示,若將該正點電荷移到G點,則H點處電場強(qiáng)度的大小和方向分別為(

)B-23-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-24-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.關(guān)于靜電場的電場線,下列說法正確的是(

)A.電場強(qiáng)度較大的地方電場線一定較疏B.沿電場線方向,電場強(qiáng)度一定越來越小C.沿電場線方向,電勢一定越來越低D.電場線一定是帶電粒子在電場中運(yùn)動的軌跡C解析:電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的強(qiáng)弱,那么電場強(qiáng)度較大的地方電場線一定較密,故A錯誤;沿著電場線的方向,電勢會降低,因此沿電場線方向電勢越來越低,但電場線不一定越來越疏,則電場強(qiáng)度不一定越來越小,故B錯誤,C正確;電場線不一定與帶電粒子的軌跡重合,只有電場線是直線,帶電粒子的初速度為零或初速度方向與電場線方向在同一條直線上時電場線才與帶電粒子的軌跡重合,故D錯誤。-25-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.在如圖所示的四種電場中,分別標(biāo)記有a、b兩點。其中a、b兩點電場強(qiáng)度大小相等、方向相反的是(

)A.甲圖中與點電荷等距的a、b兩點B.乙圖中兩等量異種點電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點C.丙圖中兩等量同種點電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點D.丁圖中非勻強(qiáng)電場中的a、b兩點答案解析解析關(guān)閉甲圖中與點電荷等距的a、b兩點,電場強(qiáng)度大小相同,方向不相反,選項A錯誤;對乙圖,根據(jù)電場線的疏密及對稱性可判斷,a、b兩點的電場強(qiáng)度大小相等、方向相同,選項B錯誤;丙圖中兩等量同種點電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點,電場強(qiáng)度大小相同,方向相反,選項C正確;對丁圖,根據(jù)電場線的疏密可判斷,b點的電場強(qiáng)度大于a點的電場強(qiáng)度,選項D錯誤。答案解析關(guān)閉C-26-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-27-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電場中的平衡問題靜電場中帶電體平衡問題的解題思路1.確定研究對象:如果有幾個物體相互作用時,要依據(jù)題意,適當(dāng)選取“整體法”或“隔離法”,確定研究對象。2.受力分析:在重力、彈力、摩擦力基礎(chǔ)上,還要分析庫侖力或靜電力。3.列平衡方程求解。-28-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,一質(zhì)量為m、電荷量為Q的小球A系在長為l的絕緣輕繩下端,另一電荷量也為Q的小球B位于懸掛點的正下方(A、B均視為點電荷),輕繩與豎直方向成30°角,小球A、B靜止于同一高度。已知重力加速度為g,靜電力常量為k,則兩球間的靜電力為(

)A-29-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升B-30-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-31-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電場中的平衡問題的分析方法與前面學(xué)習(xí)的力的平衡問題方法相同,可以用正交分解法和合成法、分解法等。第2講電場能的性質(zhì)-33-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電勢能和電勢、電勢差1.電勢能(1)定義:電荷在電場中具有的與位置有關(guān)的能量。(2)特點:系統(tǒng)性和相對性,前者指電勢能為電荷和

所共有,后者指電荷在某點的電勢能的大小隨零勢能面的不同而

。(3)計算方法:(4)矢標(biāo)性:電勢能是標(biāo)量,有正負(fù),表示大小。

電場

不同

A點

零勢能點

-34-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.電勢(1)定義:選好零電勢點后,①某點的電勢等于該點與零電勢點間的

;②電勢等于檢驗電荷在該點的

與

的比值。

(2)特點:電勢具有相對性,即電場中某一點的電勢與零電勢點的選取有關(guān),零電勢點選的不同,該點的電勢會不同;但兩點的電勢差與零電勢點的選取

(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。

3.電勢差(1)定義:電荷q在電場中一點A移動到另一點B時,電場力做的功WAB與電荷量q的

叫AB兩點的電勢差,

電勢差等于電勢之差,即UAB=φA-φB。

(2)矢標(biāo)性:有正負(fù),但無方向,是

量。若UAB>0,則φA

φB,反之,UAB<0,則φA

φB。(后兩空均選填“>”或“<”)

電勢差

電勢能

電荷量

無關(guān)

比值

標(biāo)

><-35-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,真空中有兩個等量異種點電荷,A、B分別為兩電荷連線和連線中垂線上的點,A、B兩點電場強(qiáng)度大小分別是EA、EB,電勢分別是φA、φB,下列判斷中,正確的是(

)A.EA>EB,φA>φB

B.EA>EB,φA<φBC.EA<EB,φA>φB

D.EA<EB,φA<φBA解析:常見電場的電場線中,等量異種電荷的電場線特點如圖所示,可見,A點的電場線比B點的密,故A點的電場強(qiáng)度大;另外,電場線的方向從左到右,故A點的電勢高于B點的電勢。因此,A選項正確,B、C、D選項錯誤。故選A。-36-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.將一電荷量為+Q的小球放在不帶電的金屬球附近,所形成的電場線分布如圖所示,金屬球表面的電勢處處相等。a、b為電場中的兩點,下列結(jié)論哪一個錯誤(

)

A.a點的電場強(qiáng)度比b點的大B.a點的電勢比b點的高C.檢驗電荷-q在a點的電勢能比在b點的大D.將檢驗電荷-q從a點移到b點的過程中,電場力做負(fù)功C解析:電場線密的地方電場強(qiáng)度大,A項正確;沿著電場線方向電勢逐漸降低,B項正確;由Ep=qφ可知,負(fù)電荷在高電勢處電勢能小,C項錯誤;負(fù)電荷從a到b電勢能增加,根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系可知,這個過程中電場力做負(fù)功,D項正確。-37-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-38-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升4.電勢能增、減的判斷方法(1)做功判斷法→電場力做正功,電勢能減小;電場力做負(fù)功,電勢能增加。(2)公式法→由Ep=qφ,將q、φ的大小、正負(fù)號一起代入公式,Ep的正值越大,電勢能越大,Ep的負(fù)值越小,電勢能越大。(3)能量守恒法→在電場中,若只有電場力做功時,電荷的動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化,動能增加,電勢能減小,反之,電勢能增加。-39-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電場線、等勢面和運(yùn)動軌跡1.等勢面特點(1)等勢面一定與電場線

。

(2)同一等勢面上移動電荷電場力

。

(3)電場線的方向總是從

的等勢面指向

的等勢面。

(4)等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度越大,反之越小。垂直

不做功

電勢高

電勢低

-40-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.幾種常見的典型電場的等勢面比較

-41-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-42-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強(qiáng)電場,電場方向水平向左。不計空氣阻力,則小球在重力、電場力作用下(

)A.做加速度不變化的直線運(yùn)動B.做加速度變化的直線運(yùn)動C.做加速度變化的曲線運(yùn)動D.速率先減小后增大D解析:小球受重力、電場力作用,合外力的方向與初速度的方向夾角為鈍角,故小球做曲線運(yùn)動,在運(yùn)動的過程中合外力先做負(fù)功后做正功,所以D正確。-43-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,虛線a、b、c代表電場中的三個等勢面,相鄰等勢面之間的電勢差相等,即Uab=Ubc,實線為一帶負(fù)電的質(zhì)點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運(yùn)動軌跡,P、R、Q是這條軌跡上的三點,R同時在等勢面b上,據(jù)此可知(

)A.三個等勢面中,c的電勢最低B.帶電質(zhì)點在P點的電勢能比在Q點的小C.帶電質(zhì)點在P點的動能與電勢能之和比在Q點的小D.帶電質(zhì)點在R點的加速度方向垂直于等勢面bD解析:根據(jù)題意可畫出電場線,由質(zhì)點在P處的受力方向可知電場線應(yīng)垂直等勢面由c經(jīng)b至a,所以a的電勢最低,選項A錯誤;質(zhì)點帶負(fù)電,且φP<φQ,則EpP>EpQ,故選項B錯誤;由于質(zhì)點運(yùn)動過程中只有電場力做功,所以質(zhì)點的電勢能與動能之和保持不變,選項C錯誤;根據(jù)電場線與等勢面垂直可知,選項D正確。-44-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.解決此類問題的思路為軌跡→電場力方向→電場方向(或等勢面高低)→電性→電場力做功情況→電勢能或動能的變化。2.帶電粒子在電場中運(yùn)動軌跡問題的分析方法(1)從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲),從而分析電場方向或電荷的正負(fù)。(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向,確定靜電力做功的正負(fù),從而確定電勢能、電勢和電勢差的變化等。(3)根據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能的變化情況。-45-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電場力做功與功能關(guān)系

-46-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖,直線上有O、a、b、c四點,ab間的距離與bc間的距離相等。在O點處有固定點電荷。已知b點電勢高于c點電勢。若一帶負(fù)電荷的粒子僅在電場力作用下先從c點運(yùn)動到b點,再從b點運(yùn)動到a點,則(

)

A.兩過程中電場力做的功相等B.前一過程中電場力做的功大于后一過程中電場力做的功C.前一過程中,粒子電勢能不斷減小D.后一過程中,粒子動能不斷減小C-47-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升解析:由題意知O點點電荷帶正電,其周圍部分電場線分布如圖所示,負(fù)電荷由c到b再到a的過程中,電場強(qiáng)度不斷變大,又bc=ab,故Wab>Wbc,故A項、B項均錯誤;負(fù)電荷由c→b→a過程中,電場力做正功,電勢能不斷減小,動能不斷增加,故C項正確,D項錯誤。-48-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,MPQO為有界的豎直向下的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E,ACB為光滑固定的半圓形軌道,軌道半徑為r,A、B為圓水平直徑的兩個端點,AC為

圓弧。一個質(zhì)量為m,電荷量為-q的帶電小球,從A點正上方高為h處由靜止釋放,并從A點沿切線進(jìn)入半圓軌道。不計空氣阻力及一切能量損失,關(guān)于帶電小球的運(yùn)動情況,下列說法正確的是(

)A.小球一定能從B點離開軌道B.小球在AC部分可能做勻速圓周運(yùn)動C.若小球能從B點離開,上升的高度一定等于hD.小球到達(dá)C點的速度可能為零答案解析解析關(guān)閉本題考查學(xué)生對復(fù)合場、功能關(guān)系、圓周運(yùn)動等知識綜合運(yùn)用分析的能力。若電場力大于重力,則小球有可能不從B點離開軌道,A錯;若電場力等于重力,物體做勻速圓周運(yùn)動,B正確;因電場力做負(fù)功,有機(jī)械能損失,上升的高度一定小于h,C錯誤;由圓周運(yùn)動知識可知若小球到達(dá)C點的速度為零,則在此之前就已脫軌了,D錯。答案解析關(guān)閉B-49-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升在解決電場中的能量問題時常用到的基本規(guī)律有動能定理、能量守恒定律,有時也會用到功能關(guān)系。(1)應(yīng)用動能定理解決問題需研究合外力的功(或總功)。(2)應(yīng)用能量守恒定律解決問題需注意電勢能和其他形式能之間的轉(zhuǎn)化。(3)應(yīng)用功能關(guān)系解決該類問題需明確電場力做功與電勢能改變之間的對應(yīng)關(guān)系。(4)有電場力做功的過程機(jī)械能不一定守恒,但機(jī)械能與電勢能的總和可以守恒。-50-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系(加試)勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系:1.關(guān)系式:

,其中d為電場中兩點間

的距離。

2.電場強(qiáng)度的大小與方向:大小在數(shù)值上等于沿電場強(qiáng)度方向每單位距離上降低的

,方向是

的方向。

U=Ed沿電場方向

電勢

電勢降低最快

-51-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,帶有等量異種電荷的一對平行金屬板A、B間為一勻強(qiáng)電場,A、B相距6cm,C、D為電場中的兩點(其中C點在金屬板上),且CD=4cm,CD連線和電場強(qiáng)度方向成60°角。已知電子從D點移到C點靜電力做功為3.2×10-17J,則勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E及A、B兩點間的電勢差UAB為(

)A.2×104N/C;450V B.1×104

N/C;450VC.1×105N/C;600V D.1×104

N/C;600VD-52-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,沿x軸正向的勻強(qiáng)電場中,有一動點以O(shè)為圓心,半徑為r做逆時針轉(zhuǎn)動一周,A點為連線OA與x軸正向成θ角時圓周上的一點,電場強(qiáng)度為E,則此圓周上各點與A點間最大的電勢差為(

)A.U=Er

B.U=Er(sinθ+1)C.U=Er(cosθ+1) D.U=2ErC解析:由U=Ed知,與A點間電勢差最大的點應(yīng)是沿電場強(qiáng)度方向與A點相距最遠(yuǎn)的點,dmax=r+rcos

θ,所以Umax=Er(cos

θ+1),選項C對。-53-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升B-54-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升解析:如圖,圓心O是ab的中點,所以圓心O點的電勢為2

V,所以O(shè)c是等勢線,則電場線如圖中MN所示,方向由M指向N。沿電場線方向電勢均勻降低,過圓心的電勢為2

V,則圓周上電勢最低為0,最高為4

V,選B。-55-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.在勻強(qiáng)電場中,沿電場強(qiáng)度方向的兩點間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點的距離的乘積,用公式U=Ed表示,電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場強(qiáng)度方向每單位距離上的電勢差,電勢降落最快的方向為電場強(qiáng)度的方向。2.勻強(qiáng)電場中的任一線段AB的中點C的電勢第3講電場知識的應(yīng)用-57-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電容器的電容1.電容器任何兩個彼此絕緣又相距很近的

組成電容器,它帶電時,兩導(dǎo)體總是帶

電荷,電容器所帶的電荷量指其中一個極板所帶電荷量的絕對值。

導(dǎo)體

等量異種

容納電荷

1061012-58-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.電容器是電子電路中不可缺少的元器件,下圖是兩種常見的電容器。關(guān)于電容器,下列說法正確的是(

)

A.由圖甲可知,該電容器電容為100FB.乙圖所示是一種可變電容器,電容會隨著充電電荷量的增加而增大C.在充電和放電的過程中,正常工作的電容器兩極板之間有電流通過D.電容器在充電過程中,不僅能存儲電荷,同時能存儲電能答案解析解析關(guān)閉A選項中,電容器的電容是100μF,A錯誤;B選項中,可變電容器通過調(diào)節(jié)動片可改變電容,而不是在充電過程中改變電容,B錯誤;C選項中,電容器兩極板互相絕緣,C錯誤;D選項中,充電過程同時存儲電能,D正確。答案解析關(guān)閉D-59-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.中國設(shè)計制造的全球首創(chuàng)超級電容儲能式現(xiàn)代電動公交車已下線運(yùn)營。這種超級電動公交車的核心是我國自主研發(fā)、全球首創(chuàng)的“超級電容器”。如圖所示,這種電容器安全性高,可反復(fù)充放電100萬次以上,使用壽命長達(dá)十二年,且容量超大(達(dá)到9500F),能夠在10s內(nèi)完成充電。下列說法正確的是(

)A.該“超級電容器”能儲存電荷B.該“超級電容器”的電容隨電壓的增大而增大C.該“超級電容器”放電過程中把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D.充電時電源的正極應(yīng)接“超級電容器”的負(fù)極答案解析解析關(guān)閉電容器能儲存電荷,A正確;電容器的電容反映電容器容納電荷的本領(lǐng),由電容器本身決定,與電壓無關(guān),B錯誤;電容器放電過程把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,C錯誤;電容器充電時,電源的正極接電容器的正極,D錯誤。答案解析關(guān)閉A-60-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,設(shè)兩極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為θ。實驗中,極板所帶電荷量不變,若

(

)

A.保持S不變,增大d,則θ變大B.保持S不變,增大d,則θ變小C.保持d不變,減小S,則θ變小D.保持d不變,減小S,則θ不變A-61-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.電容式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)如圖所示,質(zhì)量塊右側(cè)連接輕質(zhì)彈簧,左側(cè)連接電介質(zhì),彈簧與電容器固定在外框上。質(zhì)量塊可帶動電介質(zhì)移動改變電容。則(

)

A.電介質(zhì)插入極板間越深,電容器電容越小B.當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動時,電路中有恒定電流C.若傳感器原來向右勻速運(yùn)動,突然減速時彈簧會伸長D.當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間,電路中有順時針方向電流D-62-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升解析:根據(jù)電容器的電容公式

,當(dāng)電介質(zhì)插入極板間越深,即電介質(zhì)增大,則電容器電容越大,故A錯誤;當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動時,根據(jù)牛頓第二定律可知,彈力大小不變,則電容器的電容不變,因兩極的電壓不變,則電容器的電量不變,因此電路中沒有電流,故B錯誤;若傳感器原來向右勻速運(yùn)動,突然減速時,因慣性,則繼續(xù)向右運(yùn)動,從而壓縮彈簧,故C錯誤;當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間,質(zhì)量塊要向左運(yùn)動,導(dǎo)致插入極板間電介質(zhì)加深,因此電容會增大,由于電壓不變,根據(jù)Q=CU可知,極板間的電量增大,電容器處于充電狀態(tài),因此電路中有順時針方向電流,故D正確。-63-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電容器動態(tài)問題的分析技巧1.抓住不變量,弄清楚是電容器的電荷量不變還是電壓不變。電容器始終與電源相連時,兩極板間的電勢差U保持不變;充電后與電源斷開時,電容器所帶的電荷量Q保持不變。2.根據(jù)電容的決定式分析電容的變化,再根據(jù)電容的定義式分析電荷量或電壓的變化,最后分析電場強(qiáng)度的變化。3.平行板電容器問題的一個常用結(jié)論電容器充電后斷開電源,在電容器所帶電荷量保持不變的情況下,電場強(qiáng)度與極板間的距離無關(guān)。-64-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電場中的力電綜合1.帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運(yùn)動(1)做直線運(yùn)動的條件粒子所受合外力F合=0,粒子或

,或做

運(yùn)動。

粒子所受合外力F合≠0,且與初速度方向在同一條直線上,帶電粒子將做

運(yùn)動或

運(yùn)動。靜止

勻速直線

勻加速直線

勻減速直線

-65-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(1)條件分析:帶電粒子垂直于電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場。(2)運(yùn)動性質(zhì):

運(yùn)動。

(3)處理方法:分解成相互

的兩個方向上的

,類似于

。

勻變速曲線

垂直

直線運(yùn)動

平拋運(yùn)動

-66-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升(4)運(yùn)動規(guī)律:①沿初速度方向做

運(yùn)動,運(yùn)動時間

勻速直線

-67-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升②沿電場力方向,做

運(yùn)動

勻加速直線

-68-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)時的兩個結(jié)論(1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時,偏移量和偏轉(zhuǎn)角總是相同的。-69-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-70-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,在豎直放置間距為d的平行板電容器中,存在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場。有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的點電荷從兩極板正中間處靜止釋放。重力加速度為g。則點電荷運(yùn)動到負(fù)極板的過程,下列說法正確的是

(

)B-71-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-72-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)。在正極板附近有一質(zhì)量為m1、電荷量為q(q>0)的粒子;在負(fù)極板附近有另一質(zhì)量為m2、電荷量為-q的粒子。在電場力的作用下,兩粒子同時從靜止開始運(yùn)動。已知兩粒子同時經(jīng)過一平行于正極板且與其相距

的平面。若兩粒子間相互作用力可忽略,不計重力,則m1∶m2為(

)

A.3∶2 B.2∶1C.5∶2 D.3∶1A-73-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-74-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.有一種電荷控制式噴墨打印機(jī)的打印頭的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒,此微粒經(jīng)過帶電室后以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后打到紙上,顯示出字符。已知偏移量越小打在紙上的字跡越小,現(xiàn)要縮小字跡,下列措施可行的是(

)

A.增大墨汁微粒的比荷B.減小墨汁微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的初動能C.減小偏轉(zhuǎn)極板的長度D.增大偏轉(zhuǎn)極板間的電壓C-75-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-76-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為l、電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場,在與右側(cè)虛線相距也為l處有一與電場平行的屏?，F(xiàn)有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計),以垂直于電場線方向的初速度v0射入電場中,v0方向的延長線與屏的交點為O。試求:

(1)粒子從射入到打到屏上所用的時間;(2)粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向夾角的正切值tanα;(3)粒子打在屏上的點P到O點的距離x。-77-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-78-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-79-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.解答力電綜合問題的一般思路

-80-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.解決粒子在電場中直線運(yùn)動問題的兩種方法(1)根據(jù)帶電粒子受到的電場力,用牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)動情況。此方法只適用于勻強(qiáng)電場。(2)根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功等于帶電粒子動能的變化求解。此方法既適用于勻強(qiáng)電場,也適用于非勻強(qiáng)電場。-81-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.分析粒子在電場中偏轉(zhuǎn)運(yùn)動的兩種方法(1)分解觀點:垂直射入勻強(qiáng)電場的帶電粒子,在電場中只受電場力作用,與重力場中的平拋運(yùn)動相類似,研究這類問題的基本方法是將運(yùn)動分解,可分解成平行電場方向的勻加速直線運(yùn)動和垂直電場方向的勻速直線運(yùn)動。(2)功能觀點:首先對帶電粒子進(jìn)行受力分析,再進(jìn)行運(yùn)動過程分析,然后根據(jù)具體情況選用公式計算。若選用動能定理,則要分清有多少個力做功,是恒力做功還是變力做功,同時要明確初、末狀態(tài)及運(yùn)動過程中的動能的增量。若選用能量守恒定律,則要分清帶電粒子在運(yùn)動中共有多少種能量參與轉(zhuǎn)化,哪些能量是增加的,哪些能量是減少的。-82-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升4.特別提醒(1)受力分析時一定關(guān)注重力是否不計。(2)在偏轉(zhuǎn)電場中,電場力對帶電粒子做的功qU中的U不一定等于兩板間的電壓。-83-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升靜電現(xiàn)象的應(yīng)用(加試)1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)體的內(nèi)部有大量的

,對金屬導(dǎo)體來說,是由做熱振動的正離子和在它們之間做無規(guī)則熱運(yùn)動的自由電子組成的。如圖甲所示,將一不帶電金屬導(dǎo)體ABCD放入電場強(qiáng)度為E0的電場中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場力的作用下,逆著電場線定向移動,使導(dǎo)體一側(cè)集聚負(fù)電荷,另一側(cè)則集聚等量的正電荷,這種現(xiàn)象叫作

。

自由電荷

靜電感應(yīng)現(xiàn)象

-84-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升2.靜電平衡狀態(tài)由于靜電感應(yīng),在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異種電荷,在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場E0反向的電場E',疊加后使導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度

減弱,如圖乙所示。隨著導(dǎo)體兩側(cè)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加,E'增強(qiáng),合電場強(qiáng)度E內(nèi)將逐漸減小,直到導(dǎo)體內(nèi)部各點的合電場強(qiáng)度

時為止,這時導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動,我們就說導(dǎo)體達(dá)到了

,如圖丙所示。

E內(nèi)=E0+E'E內(nèi)=0靜電平衡狀態(tài)

-85-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特征(1)

處處為

。

(2)靜電荷只分布在導(dǎo)體的

。

(3)整個導(dǎo)體是個

,它的表面是個

。

(4)導(dǎo)體表面上任何一點的電場強(qiáng)度方向跟該點的表面

。4.靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體上的電荷分布(1)

,

。這是因為,假如導(dǎo)體內(nèi)部有電荷,導(dǎo)體內(nèi)部的電場就不可能為0,自由電荷就會發(fā)生定向移動,導(dǎo)體也就沒有處于靜電平衡狀態(tài)。

(2)在導(dǎo)體外表面,越

的位置電荷的密度(單位面積的電荷量)

,凹陷的位置幾乎

。

內(nèi)部電場強(qiáng)度

0外表面

等勢體

等勢面

垂直

導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷

電荷只分布在導(dǎo)體的表面

尖銳

越大

沒有電荷

-86-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升5.尖端放電(1)空氣的電離:導(dǎo)體尖端的電荷密度

,附近的電場

,空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動,把空氣中的氣體分子撞“散”,也就是使分子中的

,這個現(xiàn)象叫作

。

(2)尖端放電中性分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和失去電子而帶正電的離子,這些帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下加速,撞擊空氣中的分子,使它們進(jìn)一步電離,產(chǎn)生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,與尖端上的電荷

,這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷,這個現(xiàn)象叫作

。很大

很強(qiáng)

正負(fù)電荷分離

空氣的電離

中和

尖端放電

-87-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升(3)尖端放電的應(yīng)用和防止:應(yīng)用:

是利用尖端放電避免建筑物遭受雷擊的設(shè)備。

將燃?xì)庠钪械碾娮哟蚧鹌鞯姆烹婋姌O做成針狀,加上電壓時容易產(chǎn)生電火花。防止:高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面要盡量

。

避雷針

光滑

-88-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升6.靜電屏蔽把一個電學(xué)儀器放在封閉的金屬殼里,即使殼外有電場,由于殼內(nèi)電場強(qiáng)度保持為

,所以外電場對殼內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫作

。

7.靜電屏蔽的應(yīng)用和危害(1)應(yīng)用:電子儀器和電子設(shè)備外面套有金屬網(wǎng)罩,通信電纜外包一層鉛皮等,可防止外電場的干擾。電力工人高壓帶電作業(yè)時,身著用金屬絲網(wǎng)制成的衣帽、手套、鞋子,可以對人體起到靜電屏蔽作用,使人安全工作。(2)危害:航天飛機(jī)、飛船返回地球大氣層時,由于飛船與大氣層的高速摩擦而產(chǎn)生高溫,在飛船的周圍形成一層等離子體,它對飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用,導(dǎo)致地面控制中心與飛船的通信聯(lián)系暫時中斷。對航天員來說,這是一個危險較大的時間段。0靜電屏蔽

-89-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升1.一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場線分布如圖所示。容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點,下列說法正確的是(

)

A.A點的電場強(qiáng)度比B點的大B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低C.B點的電場強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直D.將檢驗電荷從A點沿不同路徑移到B點,電場力所做的功不同答案解析解析關(guān)閉由題圖可知,B點的電場線比A點的密集,所以B點的電場強(qiáng)度比A點的大,A錯;沿著電場線電勢降落,小球表面的電勢比容器內(nèi)表面高,B錯;電場線的方向與等勢面垂直,所以B點的電場強(qiáng)度與該處表面垂直,C正確;由于A、B兩點在同一等勢面上,故電場力不做功,所以D錯。答案解析關(guān)閉C-90-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升2.如圖所示,一導(dǎo)體AB在點電荷Q的電場中發(fā)生靜電感應(yīng),下列說法正確的是(

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A.導(dǎo)體中M、N兩點的電場強(qiáng)度不相等B.感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于感應(yīng)電荷在N點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度C.如果在