模型16、電場模型 (原卷版)-2025版高考物理解題技巧與模型講義_第1頁
模型16、電場模型 (原卷版)-2025版高考物理解題技巧與模型講義_第2頁
模型16、電場模型 (原卷版)-2025版高考物理解題技巧與模型講義_第3頁
模型16、電場模型 (原卷版)-2025版高考物理解題技巧與模型講義_第4頁
模型16、電場模型 (原卷版)-2025版高考物理解題技巧與模型講義_第5頁
已閱讀5頁,還剩8頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

模型16、電場模型【模型概述】電場強度的計算場強的公式電場的疊加電場疊加:多個電荷在空間某處產(chǎn)生的電場強度為各電荷單獨在該處所產(chǎn)生的電場強度的矢量和。運算法則:平行四邊形法則利用補償法和對稱法求電場強度

a.補償法:題給條件建立的模型不是一個完整的標準模型,比如說模型A,這時需要給原來的問題補充一些條件,由這些補充條件建立另一個容易求解的模型B,并且模型A與模型B恰好組成一個完整的標準模型,這樣求解模型A的問題就變?yōu)榍蠼庖粋€完整的標準模型與模型B的差值問題.

b.對稱法:利用帶電體(如球體、薄板等)產(chǎn)生的電場具有對稱性的特點來求電場強度的兩個等電點電荷電場的分布等量同種點電荷和等量異種點電荷的電場線的比較比較項目等量異種點電荷等量同種點電荷電場線分布圖連線中點O處的場強連線上O點場強最小,指向負電荷一方為零連線上的場強大?。◤淖蟮接遥┭剡B線先變小,再變大沿連線先變小,再變大沿中垂線由O點向外場強大小O點最大,向外逐漸減小O點最小,向外先變大后變小關(guān)于O點對稱的A與、B與的場強等大同向等大反向電勢高低及電勢能大小的判斷方法比較電勢高低的方法

(1)沿電場線方向,電勢越來越低.

(2)判斷出的正負,再由,比較、的大小,若>0,則>,若<0,

則<.

2.電勢能大小的比較方法

做功判斷法

電場力做正功,電荷(無論是正電荷還是負電荷)從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方,反之,如果電荷克服電場力做功,那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方.電場線、等勢面及帶電粒子的運動軌跡問題幾種常見的典型電場的等勢面比較電場等勢面(實線)圖樣重要描述勻強電場垂直于電場線的一簇平面點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面等量異種點電荷的電場連線的中垂線上的電勢為零等量同種正點電荷的電場連線上,中點電勢最低,而在中垂線上,中點電勢最高帶電粒子在電場中運動軌跡問題的分析方法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;

(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,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.帶電粒子運動軌跡類問題的解題技巧

(1)判斷速度方向:帶電粒子的軌跡的切線方向為該點處的速度方向.

(2)判斷電場力(或場強)的方向:僅受電場力作用時,帶電粒子所受電場力方向指向軌跡曲線的凹側(cè),再根據(jù)粒子的正負判斷場強的方向.

(3)判斷電場力做功的正負及電勢能的增減:若電場力與速度方向成銳角,則電場力做正功,電勢能減少;若電場力與速度方向成鈍角,則電場力做負功,電勢能增加.勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系在勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系式為U=Ed,其中d為兩點沿電場線方向的距離.由公式U=

Ed可以得到下面兩個結(jié)論:

結(jié)論1:勻強電場中的任一線段AB的中點C的電勢,如圖甲所示

結(jié)論2:勻強電場中若兩線段AB//CD,且AB=CD,則=(或),如圖乙所示.

2.在非勻強電場中,不能用U=Ed進行計算,但可以進行定性分析,一般沿電場線方向取相同的長度d,線段處于場強較大的區(qū)域所對應的電勢差U較大.用功能關(guān)系分析帶電粒子的能量轉(zhuǎn)化功能關(guān)系

(1)若只有電場力做功,電勢能與動能之和保持不變;

(2)若只有電場力和重力做功,電勢能、重力勢能、動能之和保持不變;

(3)除重力外,其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化.

(4)所有力對物體所做功的代數(shù)和,等于物體動能的變化.

2.電場力做功的計算方法

(1)由公式計算,此公式只適用于勻強電場,可變形為:由來計算,此公式適用于任何形式的靜電場.

(3)由動能定理來計算:

(4)由電勢能的變化來計算:3.點撥1.電荷在電場中運動時,電場力做功將引起電勢能與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化,電荷的機械能不再守恒.

2.要搞清幾個功能關(guān)系:重力做功等于重力勢能的變化,電場力做功等于電勢能的變化,彈簧彈力做功等于彈性勢能的變化,合外力做功等于動能的變化.

3.無論能量如何變化,總是滿足能量守恒定律.【模型訓練】【例1】如圖,A、B兩點固定等量同種點電荷。P點的電場強度方向所在直線延長線與直線AB交于C點(未標出)。若,則為()A. B. C. D.變式1.1如圖所示,A、B、C是真空中邊長為L的等邊三角形的三個頂點,O為該等邊三角形的中心,在A、B兩點分別固定一個帶電荷量均為q的正點電荷,靜電力常量為k,則O點的電場強度大小為()A. B. C. D.變式1.2如圖所示,四個電荷量分別為、、、的點電荷位于半徑為的圓周上,其中、的連線與、的連線垂直,且,則圓心點的場強大小為(靜電力常量為)(

)A.0 B. C. D.【例2】均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場。如圖所示,在半球面上均勻分布正電荷,總電荷量為,球面半徑為,為通過半球頂點與球心的軸線,在軸線上有、兩點,已知點的場強大小為,則點的場強大小為()A. B. C. D.變式2.1均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場.如圖所示,在半球面AB上均勻分布正電荷,其電荷量為q,球面半徑為R,CD為通過半球頂點與球心O的軸線,在軸線上有M、N兩點,OM=ON=2R.已知M點的場強大小為E,則N點的場強大小為(

)A. B. C. D.變式2.2半徑為R的絕緣細圓環(huán)固定在圖示位置,圓心位于O點,環(huán)上均勻分布著電量為Q的正電荷。點A、B、C將圓環(huán)三等分,取走A、B處兩段弧長均為ΔL的小圓弧上的電荷。將一點電荷q置于OC延長線上距C點為2R的D點,O點的電場強度剛好為零。圓環(huán)上剩余電荷分布不變,則q為()A.正電荷, B.正電荷,C.負電荷, D.負電荷,【例3】如圖是等量異種點電荷、等量同種正點電荷、負點電荷、正點電荷電場的電場線,其中,等量同種、等量異種點電荷電場中的A、B兩點關(guān)于兩電荷連線的中點O對稱,則A、B兩點電場強度相同的是()A. B.C. D.變式3.1兩個等量點電荷M、N固定在x軸上,其產(chǎn)生的電場在兩者連線之間的場強E隨x的變化關(guān)系如圖所示,規(guī)定x軸正方向為場強的正方向。下列判斷正確的是()A.M、N為異種電荷,兩者連線上x2處電勢最低B.M、N為異種電荷,兩者連線上從M到N的電勢一直降低C.M、N為同種電荷,兩者連線上x2處電勢最低D.M、N為同種電荷,兩者連線上從M到N的電勢先降低后升高變式3.2兩個帶等量正電的點電荷,固定在圖中A、B兩點,O是它們連線的中點,N、P是中垂線上的兩點,ON=OP。一帶負電的試探電荷,從P點由靜止釋放,只在靜電力作用下運動,則試探電荷()A.運動到O點時的速度最大B.經(jīng)過關(guān)于O對稱的兩點時加速度相同C.沿著P→O→N,試探電荷的加速度一定先減小后增加D.若試探電荷的電量增大,試探電荷在P點所受電場力與其電量的比值增大【例4】某電場的電場線分布如圖所示,虛線為某帶電粒子只在靜電力作用下的運動軌跡,a、b、c是軌跡上的三個點,則()A.粒子一定帶負電B.粒子一定是從a點運動到b點C.粒子在c點的加速度一定大于在b點的加速度D.粒子在c點的速度一定大于在a點的速度變式4.1電子顯微鏡通過“靜電透鏡”實現(xiàn)對電子會聚或發(fā)散使微小物體成像。一種電子透鏡的電場分布如圖所示(截取其中一部分),虛線為等勢面,相鄰兩等勢面間的電勢差相等,電子槍發(fā)射的電子僅在電場力作用下的運動軌跡如圖中實線所示,是軌跡上的三點,若c點處電勢為3V,電子從a點運動到b點電勢能變化了5eV,則下列說法正確的是()A.a(chǎn)點電勢為7.5VB.電子在b點的動能不可能為2.5eVC.電子在b點加速度比在c點加速度大D.電子在電場中運動的最小速度一定為零變式4.2一帶負電的粒子以一定的初速度進入點電荷Q產(chǎn)生的電場中,A、B是其運動軌跡上的兩點,C為AB的中點。其中A點的場強方向與AB連線成60°角;B點的場強方向與AB連線成30°角,如圖所示。若粒子只受電場力的作用,下列說法正確的是(

)A.點電荷Q帶負電B.AB兩點電勢差是AC兩點電勢差的2倍C.該粒子在A點的動能小于在B點的動能D.該粒子在A點的加速度大小等于在B點加速度大小的3倍【例5】如圖,在直角坐標系xOy中有a、b、c三點,b點坐標為。現(xiàn)加上一平行于xOy平面的勻強電場,已知、、,則勻強電場的場強大小為(

)A. B. C. D.變式5.1如圖所示,A、B、C三點都在勻強電場中,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,=20cm。把一個電荷量q=1×10-5C的正電荷從A點移到B點,靜電力做的功為零;從B點移到C點,靜電力做的功為-1.73×10-3J,則該勻強電場的場強大小和方向是()A.865V/m,垂直AC向左B.865V/m,垂直AC向右C.500V/m,垂直AB斜向下D.1000V/m,垂直AB斜向下變式5.2如圖甲所示,有一平行于紙面的勻強電場,以電場內(nèi)某一位置O為原點建立x軸,選取x軸上到O點距離為r的P點,以O為圓心、r為半徑作圓?,F(xiàn)從P點起沿圓周逆時針測量圓上各點的電勢和轉(zhuǎn)過的角度,可以用此數(shù)據(jù)繪制圖線。同理,當半徑分別取2r、3r時,做同樣的測量,用數(shù)據(jù)在同一個坐標系中繪制圖線。繪制圖線如圖乙中所示的三條曲線。三條曲線①、②、③均在時達到最大值,最大值分別為,,。下列說法正確的是(

)A.曲線①中電勢的最小值為 B.坐標原點O的電勢為C.電場強度的大小為 D.電場方向斜向右上方且與x軸正方向的夾角為【例6】如圖甲所示,兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖乙所示的交變電壓,一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。若在t0(0<t0<)時刻由靜止釋放該粒子,關(guān)于該粒子的運動正確的是()A.一開始向左運動,最后打到A板上B.一開始向右運動,最后打到A板上C.一開始向左運動,最后打到B板上D.一開始向右運動,最后打到B板上變式6.1如圖a所示,兩個平行金屬板P、Q豎直放置,兩板間加上如圖b所示的電壓。時,Q板比P板電勢高,此時在兩板的正中央M點放一個電子,速度為零,電子僅在靜電力作用下運動,運動過程中始終未與極板相碰,下列時刻中電子速度和加速度的方向相同的是()A. B.C. D.變式6.2如圖甲所示,距離足夠大的兩平行金屬板中央有一個靜止的電子(不計電子所受重力),在A、B兩板間加上如圖乙所示的交變電壓。若取電子的初始運動方向為正,則下列圖像中,能正確反映電子的位移x、速度v、加速度a和動能隨時間(一個周期內(nèi))變化規(guī)律的是()A. B.C. D.【例7】如圖所示,空間中存在與紙面平行的勻強電場,在紙面內(nèi)從正方形的頂點A沿任意方向發(fā)射速率相同的帶正電粒子,不計粒子重力和粒子間的相互作用,已知經(jīng)過B點的粒子在B點時的動能是初動能的3倍,經(jīng)過C點的粒子在C點時的動能是初動能的6倍,則經(jīng)過D點的粒子在D點時的動能是初動能的()A.3倍 B.4倍 C.5倍 D.6倍變式7.1如圖所示,在水平向右的勻強電場中有一個絕緣斜面,斜面上有一帶電金屬塊沿斜面滑下,已知在金屬塊滑下的過程中動能增加了12J,金屬塊克服摩擦力做功8J,重力做功24J.下列說法中正確的是()A.金屬塊帶負電荷B.金屬塊克服電場力做功8JC.金屬塊的電勢能減少4JD.金屬塊的機械能減少12J變式7.2如圖所示,半徑為的光滑絕緣圓環(huán)固定在豎直面內(nèi),圓環(huán)上直徑之間的夾角為,與之間的夾角也為。在A、C兩點分別固定電荷量均為的正點電荷,電荷量為的帶正電小環(huán)由點靜止釋放。已知點電荷周圍某點的電勢,式中為點電荷的電荷量,為該點到點電荷的距離,為靜電力常量,不計帶電小環(huán)的重力,則帶電小環(huán)運動到點時的動能為()A. B. C. D.【例8】如圖所示,光滑絕緣水平面上靜置帶有同種電荷的A和B兩金屬小球,其中A球質(zhì)量為,B球質(zhì)量為。在時刻給A球水平向右的初速度,同時由靜止釋放B球,在庫侖力的作用下,兩球在時刻相距最近(未接觸)。下列說法正確的是()A.從到時間內(nèi),兩小球系統(tǒng)機械能守恒B.從到時間內(nèi),兩小球電勢能增加量為C.在時刻,小球A和B的動量大小之比為D.在時刻,小球A和B的加速度大小之比為變式8.1如圖(a)所示,光滑絕緣水平面上有甲、乙兩個帶電小球。時,乙球以的初速度沖向原來靜止的甲球,在時間內(nèi)它們的圖線如圖(b

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論