2020届一轮复习人教版 专题9 静电场 课件(122张)

由库仑定律得 = ,联立得k= = 。故A、B、C三项均错误,D项正确。
4 Fa
Fb ra2c | Qb | Fa rb2c | Qa |
Qa 64 Qb 27
一题多解 电场强度叠加法
球c所受的库仑力的合力方向平行于a、b连线,表明球c处的合电场强度方向平行于a、b连
线。若a、b的电荷同号,球c处的合电场强度指向2或4区域;若a、b的电荷异号,球c处的合电场
思路点拨 场强大小看电场线的疏密,电势高低看电场线的方向。
3.[2018北京理综,24(1)]静电场可以用电场线和等势面形象描述。 a.请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式; b.点电荷的电场线和等势面分布如图所示,等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。我们知 道,电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条 数之比N1/N2。
B组 统一命题·课标卷题组
6.(2019课标Ⅰ,15,6分)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同 的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则 ( ) A.P和Q都带正电荷 B.P和Q都带负电荷 C.P带正电荷,Q带负电荷 D.P带负电荷,Q带正电荷
答案 D 本题考查库仑力的性质以及学生对基本知识的理解能力,体现了运动与相互作用
2.(2014北京理综,15,6分)如图所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。 下列判断正确的是 ( ) A.1、2两点的场强相等 B.1、3两点的场强相等 C.1、2两点的电势相等 D.2、3两点的电势相等
答案 D 同一电场中,电场线越密的地方场强越大,所以1点的场强大于2、3两点的场强,A、 B错误;同一等势面上各点的电势相等,沿电场线方向电势降低,故C错误,D正确。 考查点 电场线、等势面。
一轮复习
专题九 静电场
五年高考
考点一 电场的性质
A组 自主命题·北京卷题组
1.(2019北京理综,17,6分)如图所示,a、b两点位于以负点电荷-Q(Q>0)为球心的球面上,c点在 球面外,则 ( ) A.a点场强的大小比b点大 B.b点场强的大小比c点小 C.a点电势比b点高 D.b点电势比c点低
答案 BC 本题通过两等量异种点电荷的电场考查了电场力的性质与电场能的性质,利用点 电荷所处的空间位置考查了学生的推理能力,体现了运动与相互作用观念、能量观念等物理 观念的素养要素。 由点电荷产生的电势分布可知q在a点产生的电势低于在b点产生的电势,-q在a点产生的电势 也低于在b点产生的电势,故φa<φb,再由Ep=qφ可知负电荷在a、b两点的电势能Epa>Epb,故A、
Qa Qb
| |
Qa 64 Qb 27
9.(2018课标Ⅰ,21,6分)(多选)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面, 已知平面b上的电势为2 V。一电子经过a时的动能为10 eV,从a到d的过程中克服电场力所做 的功为6 eV。下列说法正确的是 ( ) A.平面c上的电势为零 B.该电子可能到达不了平面f C.该电子经过平面d时,其电势能为4 eV D.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍
10.(2017课标Ⅰ,20,6分)(多选)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距
离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a
到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra,φa)标出,其余类推。现将一带正电的试探
电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、
Wbc和Wcd。下列选项正确的是 ( )
A.Ea∶Eb=4∶1
B.Ec∶Ed=2∶1
C.Wab∶Wbc=3∶1 D.Wbc∶Wcd=1∶3
答案 AC 本题考查场强与电势。由图可知:ra=1 m、φa=6 V;rb=2 m、φb=3 V;rc=3 m、φc=2 V;rd=6 m、φd=1 V。由点电荷的场强公式Ek=Q 得Ea∶Eb∶Ec∶E1d= 1∶ 1∶ 1∶ =36∶9∶ 4∶1,A正确、B错误。由WAB=qUAB=q(φAr-φ2 B)得Wab∶Wbc∶Wra2 cd=rb(2φa-φrc2b)∶rd(2φb-φc)∶(φc-φ d)=3∶1∶ 1,故C正确、D错误。 方法技巧 电场力做功的计算方法 定量计算电场力做功时,第一种方法是利用W=qU;第二种方法是利用功能关系即电场力所做 的功等于电势能的变化量;第三种方法是利用动能定理;第四种方法是由功的定义得W=qEl cos α。其中最后一种方法仅适用于匀强电场中。
5.[2016北京理综,23(3)]极板间既有静电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质, 请写出电势φ的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”φG的概念,并简要 说明电势和“重力势”的共同特点。
答案 见解析 解析 电场中某点电势φ定义为电荷在该点的电势能Ep与其电荷量q的比值,即φ=E p 由于重力做功与路径无关,可以类比静电场电势的定义,将重力场中物体在某点的重q 力势能EG 与其质量m的比值,叫做“重力势”,即φG= 。 电势φ和“重力势”φG都是反映场的能的Em性G 质的物理量,仅由场自身的因素决定。
强度指向1或3区域;故a、b的电荷必须异号。设a、c带正电荷,b带负电荷,球c处的电场强度方
向如图,tan β=tan α=3 ,由电场强度叠加原理得,tan βE=b ,结合点电荷电场强度公式得E a =
,联立得k= = 。4故A、B、C三项均错误,D项正确Ea。
Eb绳都恰好与天花板垂直说明两小球水平方向都处于平衡状态。设匀强电场场强为E,P所
带电荷量大小为q,Q所带电荷量大小为q‘。若P带负电,对P分析如图甲所示,此时Q应带正电,
对Q分析如图乙所示,两细绳可与天花板垂直,符合题意;同理分析若P带正电,不符合题意。故
选D。
甲
乙
思路分析 假设P带正电,分析P与Q能否同时达到平衡状态;再假设P带负电,分析P与Q能否同
时达到平衡状态。
7.(2019课标Ⅲ,21,6分)(多选)如图,电荷量分别为q和-q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶 点上,a、b是正方体的另外两个顶点。则 ( )
A.a点和b点的电势相等 B.a点和b点的电场强度大小相等 C.a点和b点的电场强度方向相同 D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加
答案 AB 由油滴轨迹在竖直面内相对于过P点的竖直线对称可知油滴在水平方向所受合 力为0,竖直方向上油滴受重力和电场力,结合曲线轨迹的特点可知电场力竖直向上且电场力 大于重力,油滴受力及电场线方向如图所示,由沿电场线方向电势逐渐降低,得Q点的电势比P 点的高,A选项正确;油滴从Q点到P点合力做负功,根据动能定理得油滴在Q点的动能大于它在 P点的动能,这一过程中电场力做负功,则油滴在Q点的电势能小于它在P点的电势能,故B项正 确,C项错;因为重力和电场力为恒力,所以油滴在Q、P两点的加速度相同,故D项错误。
r2
原理。
8.(2018课标Ⅰ,16,6分)如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的 比值的绝对值为k,则 ( )
A.a、b的电荷同号,k= 16 B.a、b的电荷异号,k= 196 C.a、b的电荷同号,k= 9 D.a、b的电荷异号,k= 6247
疑难突破 考生必须分析出油滴轨迹的对称性具有的含义,才能展开进一步的分析。 评析 以电场和重力场为背景,考查电场及运动的知识,关键在于分析出对称性的特点,才能得 出电场力与重力的大小关系及方向,属于中等难度。
C组 教师专用题组
答案 AB 本题考查带电粒子在匀强电场中的运动,能量的转化与守恒等知识。电子从a到d 的过程中克服电场力做功6 eV,说明电场方向由a→f,且Uad=3Uab=3Ubc=3Ucd=3Udf=6 V,故Uab
=Ubc =Ucd=Udf=2 V,又因为φb=2 V,故φa=4 V,φc=0 V,φd=-2 V,φf=-4 V,可知A项正确。Eka=10 eV,从a 到f 过程中,需克服电场力做功8 eV,Eka>|W1电|,因为v不b 知道Ekb电子2的运动方向,故不能确定电子能否到 达平面f,故B项正确。电子经过平面d时,2其电势能vd 为2EekVd ,故1C项错误。经过平面b时的动能为8 eV,经过平面d时的动能为4 eV,又知Ek= mv2,故 = = ,D项错误。 易错点拨 隐含条件的显性化 动能是标量,而速度是矢量,故本题中不知道初速度的具体方向。
答案 D 本题考查了负点电荷的电场强度和电势的空间分布规律,考查了考生对几种常见 电场的电场强度和电势分布规律的识记能力,体现了模型建构的核心素养。 由点电荷形成电场的电场强度E= kQ可知,图示球面上a、b两点的场强大小相等,方向不同,b 点场强的大小比c点大,故选项A、rB2错误;a、b两点在同一球面即等势面上,故a、b两点电势相 等,选项C错误;负点电荷形成的电场,电场线指向场源电荷,电场线方向是电势降低的方向,则c 点电势高于a、b两点的电势,选项D正确。
电场强度可理解为单位面积上穿过的电场线条数。
4.(2017北京理综,22,16分)如图所示,长l=1 m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的 带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°。已知小球所带电 荷量q=1.0×10-6 C,匀强电场的场强E=3.0×103 N/C,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37 °= 0.8。求: (1)小球所受电场力F的大小。 (2)小球的质量m。 (3)将电场撤去,小球回到最低点时速度v的大小。
11.(2016课标Ⅰ,20,6分)(多选)如图,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直面(纸 面)内,且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知 ( ) A.Q点的电势比P点高 B.油滴在Q点的动能比它在P点的大 C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小
D 均错误。由点电荷的场强分布可知q在a点产生的场强与-q在b点产生的场强完全相同,q在b点 产生的场强与-q在a点产生的场强也完全相同,故a点与b点的总场强也完全相同,B、C均正 确知。识储备 ①点电荷产生的电势:离正场源电荷越近越高,离负场源电荷越近越低。②点电荷 产生的场强大小E= kQ,方向沿连线背离正场源电荷或指向负场源电荷。③掌握电场的叠加
答案 (1)3.0×10-3 N (2)4.0×10-4 kg (3)2.0 m/s
解析 (1)F=qE=3.0×10-3 N
(2)由 qE=tan 37°,得m=4.0×10-4 kg
(3)由mmggl(1-cos 37°)1= mv2,得
v= =2.0 m/s
2
2gl(1 cos37)
解题指导 (1)小球平衡时,正确进行受力分析。(2)撤去电场后,小球会从高处摆下,在小球从 开始运动到到达最低点的过程中,机械能守恒。
答案 a.见解析 b. r22
r12
解析 a.在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷。 根据库仑定律检验电荷受到的电场力
F=k Qq 根据r电2 场强度的定义E= F 得E=kQ b.穿过两等势面单位面积q上的电场r2 线条数之比
= =
N1 E1 r22 N2 E2 r12
思路分析 辐射的球体模型构建
64 27
答案 D 本题考查库仑定律及矢量合成。若a、b的电荷同号,则c所受库仑力的合力指向2
或4区域;若a、b的电荷异号,则c所受库仑力的合力指向1或3区域;故只有a、b的电荷异号,合
力方向才能与a、b连线平行。设a带正电荷,b、c带负电荷,c受力如图,tan β=tan α=3 F,b =tan β,