(江苏专版)201x版高考物理一轮复习 专题七 电场
江苏省高考物理一轮复习 第七章 静电场 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动教案-人教版高三全册物
第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动一、电容器及电容 1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成． (2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值． (3)电容器的充、放电：①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能． 2．电容(1)定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值． (2)定义式：C ＝Q U.(3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF).1F ＝106μF ＝1012pF. (4)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低．(5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压无关． 3．平行板电容器的电容(1)决定因素：正对面积，相对介电常数，两极板间的距离． (2)决定式：C ＝εr S4πkd.自测1 对于某一电容器，下列说法正确的是( ) A ．电容器所带的电荷量越多，电容越大 B ．电容器两极板间的电势差越大，电容越大C ．电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍D ．电容器两极板间的电势差减小到原来的12，它的电容也减小到原来的12答案 C解析 根据公式C ＝εr S4πkd 可得，电容的大小跟电容两端的电势差以及电容器所带的电荷量的多少无关，根据公式C ＝Q U可得电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍，所以C 正确，A 、B 、D 错误． 二、带电粒子在电场中的运动 1．加速(1)在匀强电场中，W ＝qEd ＝qU ＝12mv 2－12mv 02.(2)在非匀强电场中，W ＝qU ＝12mv 2－12mv 02.2．偏转(1)运动情况：如果带电粒子以初速度v 0垂直场强方向进入匀强电场中，则带电粒子在电场中做类平抛运动，如图1所示．图1(2)处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动．根据运动的合成与分解的知识解决有关问题．(3)基本关系式：运动时间t ＝l v 0，加速度a ＝F m ＝qE m ＝qU md ，偏转量y ＝12at 2＝qUl22mdv 02，偏转角θ的正切值：tan θ＝v y v 0＝at v 0＝qUl mdv 02.自测2 (2019·安徽安庆市二模)如图2所示，一水平放置的平行板电容器与电源相连，开始时开关闭合．一带电粒子沿两极板中心线方向以一初速度射入，恰好沿中心线①通过电容器．则下列判断正确的是( )图2A ．粒子带正电B ．保持开关闭合，将B 板向上平移一定距离，可使粒子沿轨迹②运动C ．保持开关闭合，将A 板向上平移一定距离，可使粒子仍沿轨迹①运动D ．断开开关，将B 板向上平移一定距离，可使粒子沿轨迹②运动 答案 B解析 开关闭合时，粒子做匀速直线运动，电场力与重力平衡，A 极板和电源正极相连，所以场强方向向下，故粒子带负电，A 错误；保持开关闭合，电容器两端电压不变，B 板上移，板间距d 变小，由公式E ＝U d知场强增大，电场力大于重力，粒子可沿轨迹②运动，故B 正确；保持开关闭合，将A 板向上平移一定距离，板间距d 增大，由公式E ＝U d知场强减小，电场力小于重力，所以粒子向下偏转，故C 错误；断开开关，电容器电荷量不变，将B 板向上平移一定距离，由公式C ＝Q U ，C ＝εr S 4πkd ，E ＝U d 得，E ＝4πkQεr S，与板间距离无关，故场强不变，所以粒子沿轨迹①运动，故D 错误． 三、示波管 1．示波管的构造①电子枪，②偏转电极，③荧光屏(如图3所示)图32．示波管的工作原理(1)YY ′偏转电极上加的是待显示的信号电压，XX ′偏转电极上是仪器自身产生的锯齿形电压，叫做扫描电压． (2)观察到的现象①如果在偏转电极XX ′和YY ′之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线运动，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑．②若所加扫描电压和信号电压的周期相等，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象．1．实验原理 (1)电容器的充电过程图4如图4所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电．正、负极板带等量的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．在充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0.(2)电容器的放电过程如图5所示，当开关S接2时，将电容器的两极板直接用图5导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和．在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小，最后减小到零．实验器材：6V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡．2．实验步骤(1)按图6连接好电路．图6(2)把单刀双掷开关S接1，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中．(3)将单刀双掷开关S接2，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中．(4)记录好实验结果，关闭电源．实验记录和分析：实验项目实验现象电容器充电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭 电流表1 电流表1的读数由大到小最后为零 电压表 电压表的读数由小到大最后为6V 电容器放电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭 电流表2 电流表2的读数由大到小最后为零 电压表电压表的读数由大到小最后为零3．注意事项(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计． (2)要选择大容量的电容器． (3)实验要在干燥的环境中进行．(4)在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表．例1 电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象．图7甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6V.图7先使开关S 与1接通，待充电完成后，把开关S 再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I －t 图象如图乙所示．根据图象估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为________C ，该电容器电容为________μF(结果保留整数)．答案 3.04×10－3507解析 由于Q ＝It ，可知题图乙中图象与时间轴围成的面积表示电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10－5C ，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为38，所以释放的电荷量为q ＝8×10－5×38C＝3.04×10－3C ．根据电容器的电容C ＝Q U 可知，C ＝3.04×10－36F≈5.07×10－4F ＝507μF.例2 (2019·江苏徐州市期末)某电容器上标有“20μF 100V”，则( ) A ．该电容器加的电压可以长时间高于100V B ．该电容器加上50V 电压时，其电容为10μFC ．该电容器加上100V 电压时，其所带电荷量为2×10－3CD ．该电容器的最大电容为20μF ，当其带电荷量较少时，电容小于20μF 答案 C解析 100V 是该电容器的额定电压，是可以长时间工作的最大电压，该电容器不能长时间在大于100V 的电压下工作，故A 错误；电容器的电容与电容器板间电压、带电荷量无关，加电压或不加电压、带电荷量多或少时，电容都是20 μF ，故B 、D 错误；该电容器加上100 V 电压时，其所带电荷量为Q ＝UC ＝100×20×10－6C ＝2×10－3C ，故C 正确．变式1 (2019·江苏无锡市一模)超级电容器的容量比通常的电容器大得多，其主要优点是高功率脉冲应用和瞬时功率保持，具有广泛的应用前景．某超级电容器标有“2.7V,100F”，将该电容器接在1.5V 干电池的两端，则电路稳定后该电容器的负极板上所带电荷量为( ) A ．－150C B ．－75C C ．－270C D ．－135C答案 A解析 根据C ＝QU可知电容器某个极板的带电荷量为Q ＝CU ＝100×1.5C＝150C ，则电路稳定后该电容器的负极板上所带电荷量为－150C ，故选A.变式2 (2018·北京卷·19)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图8所示．下列说法正确的是( )图8A ．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a 板接触，能使电容器带电B ．实验中，只将电容器b 板向上平移，静电计指针的张角变小C ．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D ．实验中，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 答案 A解析 实验前，只用带电玻璃棒与电容器a 板接触，由于静电感应，在b 板上将感应出异种电荷，A 正确；b 板向上平移，正对面积S 变小，由C ＝εr S 4πkd 知，电容C 变小，由C ＝QU 知，Q不变，U 变大，因此静电计指针的张角变大，B 错误；插入有机玻璃板，相对介电常数εr 变大，由C ＝εr S 4πkd 知，电容C 变大，由C ＝QU 知，Q 不变，U 变小，因此静电计指针的张角变小，C 错误；由C ＝QU知，实验中，只增加极板带电荷量，U 变大，静电计指针的张角变大，D 错误．1．做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F 合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动． (2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动． 2．用动力学观点分析a ＝qE m ，E ＝Ud，v 2－v 02＝2ad .3．用功能观点分析匀强电场中：W ＝Eqd ＝qU ＝12mv 2－12mv 02非匀强电场中：W ＝qU ＝E k2－E k1例3 如图9所示，空间存在两块平行的彼此绝缘的带电薄金属板A 、B ，间距为d ，中央分别开有小孔O 、P .现有甲电子以速率v 0从O 点沿OP 方向运动，恰能运动到P 点．若仅将B 板向右平移距离d ，再将乙电子从P ′点由静止释放，则( )图9A ．金属板A 、B 组成的平行板电容器的电容C 不变 B ．金属板A 、B 间的电压减小C ．甲、乙两电子在板间运动时的加速度相同D ．乙电子运动到O 点的速率为2v 0 答案 C解析 两板间距离变大，根据C ＝εr S4πkd 可知，金属板A 、B 组成的平行板电容器的电容C 减小，选项A 错误；根据Q ＝CU ，Q 不变，C 减小，则U 变大，选项B 错误；根据E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQεr S，可知当d 变大时，两板间的场强不变，则甲、乙两电子在板间运动时的加速度相同，选项C 正确；根据e ·E ·2d ＝12mv 2，e ·E ·d ＝12mv 02，可知，乙电子运动到O 点的速率v ＝2v 0，选项D 错误．变式3 (2017·江苏卷·4)如图10所示，三块平行放置的带电金属薄板A 、B 、C 中央各有一小孔，小孔分别位于O 、M 、P 点．由O 点静止释放的电子恰好能运动到P 点．现将C 板向右平移到P ′点，则由O 点静止释放的电子( )图10A ．运动到P 点返回B ．运动到P 和P ′点之间返回C ．运动到P ′点返回D ．穿过P ′点 答案 A解析 根据平行板电容器的电容的决定式C ＝ εr S 4πkd 、定义式C ＝QU 和匀强电场的电压与电场强度的关系式U ＝Ed 可得E ＝ 4πkQεr S，可知将C 板向右平移到P ′点，B 、C 两板间的电场强度不变，由O 点静止释放的电子仍然可以运动到P 点，并且会原路返回，故选项A 正确．1．运动规律(1)沿初速度方向做匀速直线运动⎩⎪⎨⎪⎧a.能飞出电容器：t ＝l v 0.b.不能飞出电容器：y ＝12at 2＝qU 2mdt 2，t ＝ 2mdyqU.(2)沿电场力方向做匀加速直线运动⎩⎪⎨⎪⎧加速度：a ＝F m ＝qE m ＝qUmd离开电场时的偏移量：y ＝12at 2＝qUl 22mdv2.离开电场时的偏转角：tan θ＝v y v 0＝qUl mdv2.2．两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的． 证明：由qU 0＝12mv 02y ＝12at 2＝12·qU 1md ·(l v 0)2 tan θ＝qU 1lmdv 02得：y ＝U 1l 24U 0d ，tan θ＝U 1l2U 0d(2)粒子经电场偏转后射出，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点，即O 到偏转电场边缘的距离为l2.3．功能关系当讨论带电粒子的末速度v 时也可以从能量的角度进行求解：qU y ＝12mv 2－12mv 02，其中U y ＝Ud y ，指初、末位置间的电势差．例4 (2019·江苏无锡市期末)如图11所示，一个电子由静止开始经加速电场加速后，又沿中心轴线从O 点垂直射入偏转电场，并从另一侧射出打到荧光屏上的P 点，O ′点为荧光屏的中心．已知电子质量m ＝9.0×10－31kg ，电荷量大小e ＝1.6×10－19C ，加速电场电压U 0＝2500V ，偏转电场电压U ＝200V ，极板的长度L 1＝6.0cm ，板间距离d ＝2.0cm ，极板的末端到荧光屏的距离L 2＝3.0cm(忽略电子所受重力，结果保留两位有效数字)．求：图11(1)电子射入偏转电场时的初速度大小v 0； (2)电子打在荧光屏上的P 点到O ′点的距离h ； (3)电子经过偏转电场过程中电势能的增加量． 答案 (1)3.0×107m/s (2)7.2×10－3m (3)－5.8×10－18J解析 (1)电子在电场中加速过程：eU 0＝12mv 02解得v 0＝2eU 0m代入数据解得v 0≈3.0×107m/s.(2)设电子在偏转电场中运动的时间为t ，电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量为y . 电子在水平方向做匀速直线运动，L 1＝v 0t 电子在竖直方向上做匀加速直线运动，y ＝12at 2根据牛顿第二定律有eU d＝ma解得y ＝eUL 122mdv 02＝ 1.6×10－19×200×0.0622×9.0×10－31×0.02× 3.0×1072m≈3.6×10－3m电子离开偏转电场时速度的反向延长线过偏转电场的中点，则y h ＝L 1L 1＋2L 2解得h ＝7.2×10－3m.(3)电子在偏转电场运动的过程中电场力对它做的功W ＝eEy ＝e Udy ≈5.8×10－18JΔE p ＝－W ＝－5.8×10－18J.变式4 如图12所示，平行金属板A 、B 水平正对放置，分别带等量异号电荷．一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么( )图12A ．若微粒带正电荷，则A 板一定带正电荷B．微粒从M点运动到N点电势能一定增加C．微粒从M点运动到N点动能一定增加D．微粒从M点运动到N点机械能一定增加答案 C解析由带电微粒做类平抛运动的特点可知带电微粒所受的合力方向向下，电场力方向有两种可能：电场力方向向上且Eq<mg或电场力方向向下，因此A板电性无法确定，选项A错误；电场力可能做正功，也可能做负功，则电势能可能减少，也可能增加，机械能可能增加，也可能减少，选项B、D错误；合力做正功，动能一定增加，选项C正确．1．常见的交变电场常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等．2．常见的题目类型(1)粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解)．(2)粒子做往返运动(一般分段研究)．(3)粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究)．3．思维方法(1)注重全面分析(分析受力特点和运动规律)：抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的临界条件．(2)从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系．(3)注意对称性和周期性变化关系的应用．例5(2020·河南开封市调研)如图13甲所示，M、N为正对竖直放置的平行金属板，A、B 为两板中线上的两点．当M、N板间不加电压时，一带电小球从A点由静止释放经时间T到达B点，此时速度为v.若两板间加上如图乙所示的交变电压，t＝0时，将带电小球仍从A点由静止释放，小球运动过程中始终未接触极板，则t＝T时，小球( )图13A ．在B 点上方 B ．恰好到达B 点C ．速度大于vD ．速度小于v答案 B解析 在A 、B 两板间加上如题图乙所示的交变电压，小球受到重力和电场力的作用，电场力做周期性变化，且电场力沿水平方向，所以小球竖直方向做自由落体运动．在水平方向小球先做匀加速直线运动，后沿原方向做匀减速直线运动，t ＝T2时速度为零，接着反向做匀加速直线运动，后继续沿反方向做匀减速直线运动，t ＝T 时速度为零．根据对称性可知在t ＝T 时小球的水平位移为零，所以t ＝T 时，小球恰好到达B 点，故A 错误，B 正确；在0～T 时间内，电场力做功为零，小球机械能变化量为零，所以t ＝T 时，小球速度等于v ，故C 、D 错误.1．(电容器和电容)(2019·江苏南京市质量检测)当病人发生心室纤颤时，必须要用除颤器进行及时抢救，除颤器工作时的供电装置是一个C ＝70μF 的电容器，它在工作时，一般是让100J 到300J 的电能在2ms 的时间内通过病人的心脏部位．已知充电后电容器储存的电能为E ＝12CU 2，下列说法正确的是( ) A ．除颤器工作时的电功率在50W 到150W 之间 B ．除颤器工作时的电功率在50kW 到150kW 之间C ．要使除颤器的电容器储存140J 的电能，充电电压需达到20VD ．要使除颤器的电容器储存140J 的电能，充电电压需达到200V 答案 B解析 根据电功率P ＝W t 知P 在1002×10－3W 到3002×10－3W 之间，即除颤器工作时的电功率在50kW到150kW 之间，故A 错误，B 正确；根据电容器储存的电能为E ＝12CU 2，知U ＝2E C＝2×14070×10－6V ＝2000V ，故C 、D 错误． 2．(带电粒子在电场中的直线运动)(多选)(2020·贵州贵阳市模拟)如图14所示，一个质量为m 、电荷量为q 的带正电油滴，在平行于纸面的匀强电场中由静止沿斜向右下方做直线运动，其轨迹与竖直方向的夹角为θ，重力加速度大小为g ，不计空气阻力，则下列判断正确的是( )图14A ．电场强度的最小值等于mg qB ．电场强度的最大值等于mg sin θqC ．带电油滴的机械能可能增加D ．电场力可能对带电油滴不做功 答案 CD解析 带电油滴的运动轨迹为直线，在电场中受到重力mg 和电场力F ，其合力必定沿此直线向下，根据三角形定则作出合力，由图可知，当电场力F 与此直线垂直时，电场力F 最小，场强最小，则有F ＝qE min ＝mg sin θ，得到E min ＝mg sin θq，由图可知，电场强度无最大值，故A 、B 错误；当E ＝mg sin θq时，电场力方向与速度方向垂直，电场力不做功，带电油滴的电势能一定不变；这种情况下只有重力做功，带电油滴的机械能不变，故D 正确；当E >mg sin θq时，电场力方向与速度方向成锐角，电场力做正功，带电油滴的机械能增加，故C 正确．3．(带电粒子在交变电场中的运动)如图15(a)所示，两平行正对的金属板A 、B 间加有如图(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P 处．若在t 0时刻释放该粒子，粒子会时而向A 板运动，时而向B 板运动，并最终打在A 板上．则t 0可能属于的时间段是( )图15A ．0<t 0<T4B.T 2<t 0<3T 4C.3T4<t 0<T D ．T <t 0<9T8答案 B4．(带电体在电场中的运动)(2018·江苏卷·5)如图16所示，水平金属板A 、B 分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态．现将B 板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴( )图16A ．仍然保持静止B ．竖直向下运动C ．向左下方运动D ．向右下方运动答案 D解析 开始时油滴处于静止状态，有mg ＝q U d，B 板右端下移时，U 不变，d 变大，电场力F ＝q U d变小，mg >F .受力分析如图所示，mg 与F 的合力方向斜向右下方，故油滴向右下方运动．5．(带电粒子在电场中的曲线运动)(2019·全国卷Ⅲ·24)空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O 、P 是电场中的两点．从O 点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m 的小球A 、B .A 不带电，B 的电荷量为q (q >0)．A 从O 点发射时的速度大小为v 0，到达P 点所用时间为t ；B 从O 点到达P 点所用时间为t2.重力加速度为g ，求：(1)电场强度的大小； (2)B 运动到P 点时的动能． 答案 (1)3mg q(2)2m (v 02＋g 2t 2)解析 (1)设电场强度的大小为E ，小球B 运动的加速度为a .根据牛顿第二定律、运动学公式和题给条件，有mg ＋qE ＝ma ①12a (t 2)2＝12gt 2② 解得E ＝3mg q③(2)设B 从O 点发射时的速度为v 1，到达P 点时的动能为E k ，O 、P 两点的高度差为h ，根据动能定理有mgh ＋qEh ＝E k －12mv 12④且有v 1 t2＝v 0t ⑤h ＝12gt 2⑥联立③④⑤⑥式得E k ＝2m (v 02＋g 2t 2)．1．(2019·四川德阳市第三次诊断)超级电容器又叫双电层电容器，它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等特点．现有一款超级电容器，其上标有“2.7V 400F”，下列说法正确的是( )A ．该电容器的输入电压只有是2.7V 时，才能工作B ．该电容器的电容与电容器两极板间电势差成反比C ．该电容器不充电时的电容为零D ．该电容器正常工作时储存的电荷量为1080C 答案 D解析 电容器的额定电压为2.7V ，说明工作电压不能超过2.7V ，可以小于2.7V ，故A 错误；电容器的电容由电容器本身决定，跟电容器两极间的电势差无关，故B 错误；电容描述电容器容纳电荷的本领，不充电时电容仍然存在，与充电与否无关，故C 错误；该电容器最大容纳电荷量：Q ＝CU ＝400F×2.7V＝1080C ，故D 正确．2．(多选)(2019·江苏南京市、盐城市一模)位移传感器能够将位移这个力学量通过电容器转化成电学量．如图1所示，电容器两极板固定不动，带等量异种电荷，且保持不变，当被测物体带动电介质板向左移动时，电容器( )图1A ．电容增大B ．电容减小C ．两极板间电压增大D ．两极板间电压减小答案 BC解析 由公式C ＝εr S4πkd 可知，当被测物体带动电介质板向左移动时，导致两极板间电介质的相对介电常数减小，则电容C 减小，由公式C ＝Q U知，电荷量不变时，U 增大，B 、C 正确． 3.(2019·江苏南京市期初测试)“探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图2所示，忽略漏电产生的影响，下列判断正确的是( )图2A ．平行板正对面积减小时，静电计指针偏角减小B ．静电计可以用电压表替代C ．静电计所带电荷量与平行板电容器电荷量不相等D ．静电计测量的是平行板电容器所带电荷量 答案 C解析 本题装置中电容器的电荷量Q 不变，由C ＝εr S 4πkd 及C ＝QU 可知，平行板正对面积减小时，电容C 减小，U 增大，所以静电计指针偏角增大，A 错误；静电计是测静电电压的装置，电压表是测量电路中电压的装置，必须有电流通过电压表才有读数，所以不能用电压表替代静电计，B 、D 错误；静电计与平行板电容器电压相等，但电荷量不相等，C 正确．4.(2020·湖北宜昌市调研)如图3所示，一水平放置的平行板电容器充电后与电源断开，一束同种带电粒子从P 点以相同速度平行于极板射入电容器，最后均打在下极板的A 点，若将上极板缓慢上移，则( )图3A ．粒子打在下极板的落点缓慢左移B ．粒子打在下极板的落点缓慢右移C ．粒子仍然打在下极板的A 点D ．因粒子的电性未知，无法判断粒子的落点 答案 C解析 断开电源后，电容器电荷量保持不变，将上极板缓慢上移，d 变大，电场强度E ＝U d ＝QCd＝4πkQεr S，则电场强度不变，粒子所受电场力不变，则粒子仍然打在下极板的A 点，故C 正确，A 、B 、D 错误．5．(2019·福建泉州市5月第二次质检)如图4，喷雾器可以喷出各种质量和电荷量的带负电油滴．假设油滴以相同的水平速度射入接有恒定电压的两水平正对金属板之间，有的沿水平直线①飞出，有的沿曲线②从板边缘飞出，有的沿曲线③运动到板的中点上．不计空气阻力及油滴间的相互作用，则( )图4A ．沿直线①运动的所有油滴质量都相等B ．沿直线①运动的所有油滴电荷量都相等C ．沿曲线②、③运动的油滴，运动时间之比为1∶2D ．沿曲线②、③运动的油滴，加速度大小之比为1∶4 答案 D解析 沿直线①运动的油滴，根据题意得：mg ＝Eq ，即：q m ＝gE，所以沿直线①运动的油滴比荷相同，A 、B 错误；沿曲线②、③运动的油滴，均做类平抛运动，水平方向匀速运动：x ＝v 0t ，初速度相同，所以运动时间之比等于位移之比，即为2∶1，C 错误；沿曲线②、③运动的油滴，水平方向x＝v 0t ，竖直方向：y ＝12at 2，联立解得：a ＝2yv 02x 2，因为水平位移之比为2∶1，v 0和y 相同，所以加速度大小之比为1∶4，D 正确．6.将如图5所示的交变电压加在平行板电容器A 、B 两板上，开始B 板电势比A 板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设A 、B 两极板间的距离足够大，下列说法正确的是( )图5A ．电子一直向着A 板运动B ．电子一直向着B 板运动C ．电子先向A 板运动，然后返回向B 板运动，之后在A 、B 两板间做周期性往复运动D ．电子先向B 板运动，然后返回向A 板运动，之后在A 、B 两板间做周期性往复运动 答案 D7．(2019·陕西渭南市教学质检(二))如图6所示，一电荷量为q 、质量为m 的带电粒子以初速度v 0由P 点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直．粒子从Q 点射出电场时，其速度方向与电场线成30°角．已知匀强电场的宽度为d ，不计重力作用．则匀强电场的场强E 大小是( )图6A.3mv 022qd B.3mv 02qd C.3mv 022qd D.33mv 022qd答案 B解析 带电粒子在电场中做类平抛运动，根据运动的合成与分解得到：v y ＝v 0tan30°＝3v 0，水平方向上有d ＝v 0t ， 竖直方向上有v y ＝Eq mt ，。
江苏省近年高考物理大一轮复习第七章静电场教师专用
第七章 静电场考 试 说 明内容要求说明命题趋势电荷 电荷守恒定律 Ⅰ 电场的内容在近几年江苏高考中频繁出现，是必考的重点知识点之一。
考查的主要内容有以下几个方面:1. 有关电场的力的性质及能的性质的相关物理量的理解，如电场强度、电势、电势能、电势差、电容器等,主要以选择题的形式考查;2. 带电粒子在电场中运动问题的分析,包括带电粒子的加速与偏转，以及带电物体在重力场、电场和磁场的复合场中的运动规律与分析.涉及的运动有平衡状态、直线运动、一般曲线运动、类平抛运动、圆周运动等，主要以计算题的形式考查,此类题目综合性强、隐含条件多、难度比较大本章涉及的概念很多很抽象，同时与力学知识联系紧密，这就要求我们在复习过程中，做好以下几点:一是重视对基本概念的理解;二是重视物理学的科学研究方法,如理想化模型法、比值定义法及类比法等；三是重视知识的联系，如电场与力学规律及磁场的联系，掌握类平抛和圆周运动的处理手段，灵活运用牛顿运动定律、动能定理等方法;四是重视实际应用,注意积累与社会生活、生产实际和科学技术为背景的题型点电荷 库仑定律Ⅰ静电场 电场线 电势能 电势 等势面Ⅰ电场强度 点电荷的场强 电势差Ⅱ 电场强度的计算最多考虑两个电场的叠加 匀强电场中电势差和电场强度的关系 Ⅰ带电粒子在匀强电场中的运动 Ⅱ 只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况 电容 电容器 Ⅰ知 识 网 络第1讲库仑定律电场力的性质(本讲对应学生用书第101103页)考纲解读。
2.熟练掌握各种电场的电场线分布,并能利用它们分析解决问题。
3.会分析、计算在电场力作用下的电荷平衡及运动问题.基础梳理自然界中只存在电荷和电荷，同种电荷相互,异种电荷相互.带电体的三种起电方式：接触起电、、。
2。
元电荷:最小的电荷量，其值为e= 。
其他带电体的电荷量皆为元电荷的.3。
点电荷：是一种理想化的物理模型,当带电体本身的和对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷.4。
江苏省2021高考物理一轮复习第七章静电场第1讲电场力的性质教案
第1讲电场力的性质目标要求内容要求说明1.电荷和电荷守恒定律通过实验，了解静电现象．能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象．带电粒子在匀强电场中运动的计算限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况.2.点电荷和库仑定律知道点电荷模型．知道两个点电荷间相互作用的规律．体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法．3.电场和电场强度电场线知道电场是一种物质．了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法．会用电场线描述电场．4.电势能电势电势差知道静电场中的电荷具有电势能．了解电势能、电势和电势差的含义．知道匀强电场中电势差与电场强度的关系．5.带电粒子在电场中的运动能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象．6.静电现象了解生产生活中关于静电的利用与防护．7.电容器与电容观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象．能举例说明电容器的应用．实验九观察电容器的的充、放电现象第1讲电场力的性质一、电荷电荷守恒定律1．元电荷、点电荷(1)元电荷：e＝1.60×10－19C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍．(2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况的理想化模型． 2．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变． (2)三种起电方式：摩擦起电、感应起电、接触起电． (3)带电实质：物体得失电子．(4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体，接触后再分开，二者带等量同种电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分．自测1 如图1所示，两个不带电的导体A 和B ，用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C 置于A 附近，贴在A 、B 下部的金属箔都张开( )图1A ．此时A 带正电，B 带负电 B ．此时A 带正电，B 带正电C ．移去C ，贴在A 、B 下部的金属箔都闭合D ．先把A 和B 分开，然后移去C ，贴在A 、B 下部的金属箔都闭合 答案 C解析 由静电感应可知，A 左端带负电，B 右端带正电，选项A 、B 错误；若移去C ，A 、B 两端电荷中和，则贴在A 、B 下部的金属箔都闭合，选项C 正确；先把A 和B 分开，然后移去C ，则A 、B 带的电荷不能中和，故贴在A 、B 下部的金属箔仍张开，选项D 错误． 二、库仑定律 1．内容真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上． 2．表达式F ＝k q 1q 2r2，式中k ＝9.0×109N·m 2/C 2，叫做静电力常量．3．适用条件真空中的静止点电荷．(1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式． (2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷．4．库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． 判断正误 (1)由库仑定律公式F ＝kq 1q 2r 2可知，当r →0时，F 为无穷大．( × ) (2)两个带电体之间的库仑力是一对相互作用力，大小相等，方向相反．( √ ) (3)库仑定律是通过实验总结出的规律．( √ ) 三、电场、电场强度 1．电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质； (2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用． 2．电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值． (2)定义式：E ＝F q；单位：N/C 或V/m.(3)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向． 3．点电荷的电场：真空中距场源电荷Q 为r 处的场强大小为E ＝k Q r2.自测2 如图2所示，电荷量为q 1和q 2的两个点电荷分别位于P 点和Q 点．已知在P 、Q 连线上某点R 处的电场强度为零，且PR ＝2RQ .则( )图2A ．q 1＝2q 2B ．q 1＝4q 2C ．q 1＝－2q 2D ．q 1＝－4q 2答案 B解析 由题意知q 1、q 2为同种电荷，设RQ ＝r ，则PR ＝2r ，有k q 12r2＝k q 2r2，q 1＝4q 2.四、电场线的特点1．电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷． 2．电场线在电场中不相交．3．在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏． 自测3 两个带电荷量分别为Q 1、Q 2的质点周围的电场线如图3所示，由图可知( )图3A ．两质点带异号电荷，且Q 1>Q 2B ．两质点带异号电荷，且Q 1<Q 2C ．两质点带同号电荷，且Q 1>Q 2D ．两质点带同号电荷，且Q 1<Q 2 答案 A1．库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用．2．对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r 为球心间的距离． 3．对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图4所示．图4(1)同种电荷：F ＜kq 1q 2r 2；(2)异种电荷：F ＞k q 1q 2r 2. 4．不能根据公式错误地认为r →0时，库仑力F →∞，因为当r →0时，两个带电体已不能看成点电荷了．例1 (2018·全国卷Ⅰ·16)如图5，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab ＝5cm ，bc ＝3cm ，ca ＝4cm.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( )图5A ．a 、b 的电荷同号，k ＝169B ．a 、b 的电荷异号，k ＝169C ．a 、b 的电荷同号，k ＝6427D ．a 、b 的电荷异号，k ＝6427答案 D解析 由小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线知a 、b 带异号电荷．a 对c 的库仑力F a ＝k 0q a q cac 2① b 对c 的库仑力F b ＝k 0q b q cbc 2② 设合力向左，如图所示，根据几何关系得F a F b ＝ac bc③由①②③得k ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪q a q b ＝ac 3bc 3＝6427，若合力向右，结果仍成立，D 正确． 变式1 (2020·湖北宜昌市调研)如图6所示，在边长为l 的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中a 和b 电荷量均为＋q ，c 和d 电荷量均为－q .则a 电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力大小是( )图6A ．0B.2kq2l 2C.kq 2l 2D.3kq 22l2 答案 D解析 a 和b 电荷量为＋q ，c 和d 电荷量为－q ，则c 、d 电荷对a 电荷的库仑力为引力，b 电荷对a 电荷的库仑力为斥力．根据库仑定律，|F ca |＝kq 22l2；|F ba |＝|F da |＝k q 2l2；根据力的合成法则，a 电荷所受的电场力大小为：F ＝3kq22l2，故A 、B 、C 错误，D 正确．1．解题思路涉及库仑力的平衡问题，其解题思路与力学中的平衡问题一样，只是在原来受力的基础上多了库仑力，具体步骤如下：2．特别提醒注意库仑力的方向：同性相斥，异性相吸，沿两电荷连线方向．例2 (2019·福建南平市第二次综合质检)如图7所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面固定在水平面上．为了使质量为m ，带电荷量为＋q 的小球静止在斜面上，可加一平行纸面的匀强电场(未画出)，则( )图7A ．电场强度的最小值为E ＝mg tan θqB ．若电场强度E ＝mg q，则电场强度方向一定竖直向上C ．若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场强度逐渐增大D ．若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场强度先减小后增大 答案 C解析 对小球受力分析，如图所示，电场力与支持力垂直时，所加的电场强度最小，此时场强方向沿斜面向上，mg sin θ＝qE min ，解得电场强度的最小值为E min ＝mg sin θq，选项A 错误；若电场强度E ＝mg q，则电场力与重力大小相等，由图可知，电场力方向可能竖直向上，也可能斜向左下，选项B 错误；由图可知，若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场力逐渐变大，电场强度逐渐增大，选项C 正确，D 错误．变式2 (2019·全国卷Ⅰ·15)如图8，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( )图8A ．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解析 对P 、Q 整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受电场力为零，所以P 、Q 必带等量异种电荷，选项A 、B 错误；对P 进行受力分析可知，Q 对P 的库仑力水平向右，则匀强电场对P 的电场力应水平向左，所以P 带负电荷，Q 带正电荷，选项C 错误，D 正确．例3 (多选)(2020·广东汕头市质检)质量均为m 的三个带电小球A 、B 、C 用三根长度均为l 的绝缘丝线相互连接，放置在光滑绝缘的水平面上，A 球的电荷量为＋q .在C 球上施加一个水平向右的恒力F 之后，三个小球一起向右运动，三根丝线刚好都伸直且没有弹力，F 的作用线的反向延长线与A 、B 间的丝线相交于丝线的中点，如图9所示．已知静电力常量为k ，下列说法正确的是( )图9A ．B 球的电荷量可能为＋2q B ．C 球的电荷量为－2qC ．三个小球一起运动的加速度大小为3kq2ml 2D ．恒力F 的大小为23kq 2l2答案 BC解析 根据对称性可知，A 球的电荷量和B 球的电荷量相同，故A 错误；设C 球的电荷量大小为q C ，以A 球为研究对象，B 球对A 球的库仑斥力为F BA ＝kq 2l2，C 球对A 球的库仑引力为F CA＝kqq Cl 2，由题意可知小球运动的加速度方向与F 的作用线平行，则有：F CA sin30°＝F BA ，F CA cos30°＝ma ，解得：q C ＝2q ，a ＝3kq2ml 2，C 球带负电，故C 球的电荷量为－2q ，故B 、C正确；以三个小球整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得：F ＝3ma ＝33kq2l2，故D 错误． 变式3 (多选)(2019·安徽蚌埠市第三次质量检测)如图10所示，带电小球甲固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面上距甲一定距离有另一个带电小球乙，乙在桌面上运动，甲、乙均可视为质点．某时刻乙的速度沿垂直于甲、乙的连线方向，则( )图10A ．若甲、乙带同种电荷，以后乙一定做速度变大的曲线运动B ．若甲、乙带同种电荷，以后乙一定做加速度变大的曲线运动C ．若甲、乙带异种电荷，以后乙可能做匀速圆周运动D ．若甲、乙带异种电荷，以后乙可能做加速度和速度都变小的曲线运动 答案 ACD解析 若甲、乙带同种电荷，甲、乙之间的库仑力为排斥力，且力的方向和速度的方向不在一条直线上，所以乙一定做曲线运动，由于两者之间的距离越来越大，它们之间的库仑力也就越来越小，所以乙的加速度在减小，速度增大，故A 正确，B 错误；若甲、乙带异种电荷，甲、乙之间的库仑力为吸引力，若甲、乙之间的库仑力恰好等于乙做圆周运动的向心力，则乙球若绕着甲球做匀速圆周运动，此时乙球速度的大小和加速度的大小都不变，当甲、乙之间的库仑力小于需要的向心力时，乙球做离心运动，速度和加速度都减小，故C 、D 正确．类型1 点电荷电场强度的叠加及计算1．电场强度的性质(1)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点场强的方向；(2)唯一性：电场中某一点的电场强度E 是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q 无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置；(3)叠加性：如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和． 2．三个计算公式公式 适用条件 说明定义式E ＝Fq 任何电场某点的场强为确定值，大小及方向与q 无关决定式 E ＝k Q r 2真空中点电荷的电场E 由场源电荷Q 和场源电荷到某点的距离r 决定关系式E ＝U d匀强电场 d 是沿电场方向的距离3．等量同种和异种点电荷的电场强度的比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线的分布图连线中点O 处的场强 连线上O 点场强最小，指向负电荷一方为零连线上的场强大小(从左到右)沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大沿连线的中垂线由O 点向外场强大小 O 点最大，向外逐渐变小 O 点最小，向外先变大后变小关于O 点对称的A 与A ′，B 与B ′的场强等大同向 等大反向例4 如图11所示，E 、F 、G 、H 为矩形ABCD 各边的中点，O 为EG 、HF 的交点，AB 边的长度为d .E 、G 两点各固定一等量正点电荷，另一电荷量为Q 的负点电荷置于H 点时，F 点处的电场强度恰好为零．若将H 点的负电荷移到O 点，则F 点处场强的大小和方向为(静电力常量为k )( )图11A.4kQd 2，方向向右B.4kQd 2，方向向左C.3kQd2，方向向右 D.3kQd2，方向向左答案 D解析 当负点电荷在H 点时，F 点处电场强度恰好为零，根据公式E ＝k Q r2可得负点电荷在F 点产生的电场强度大小为E ＝k Q d2，方向水平向左，故两个正点电荷在F 点的合场强大小为E＝k Q d2，方向水平向右；负点电荷移到O 点，在F 点产生的电场强度大小为E 1＝k 4Qd2，方向水平向左，所以F 点的合场强为k 4Q d 2－k Q d 2＝k 3Qd2，方向水平向左，故D 正确，A 、B 、C 错误．类型2 非点电荷电场强度的叠加及计算1．等效法在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景．例如：一个点电荷＋q 与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个异种点电荷形成的电场，如图12甲、乙所示．图12例5 一无限大接地导体板MN 前面放有一点电荷＋Q ，它们在周围产生的电场可看作是在没有导体板MN 存在的情况下，由点电荷＋Q 与其像电荷－Q 共同激发产生的．像电荷－Q 的位置就是把导体板当作平面镜时，电荷＋Q 在此镜中的像点位置．如图13所示，已知＋Q 所在位置P 点到金属板MN 的距离为L ，a 为OP 的中点，abcd 是边长为L 的正方形，其中ab 边平行于MN .则( )图13A ．a 点的电场强度大小为E ＝4k Q L2B ．a 点的电场强度大小大于b 点的电场强度大小C ．b 点的电场强度和c 点的电场强度相同D ．一正点电荷从a 点经b 、c 运动到d 点的过程中电势能的变化量为零 答案 B解析 由题意可知，点电荷＋Q 和金属板MN 周围空间电场与等量异种点电荷产生的电场等效，所以a 点的电场强度E ＝kQL22＋kQ 3L22＝40kQ9L2，A 错误；等量异种点电荷周围的电场线分布如图所示由图可知E a >E b ，B 正确；图中b 、c 两点的场强方向不同，C 错误；由于a 点的电势大于d 点的电势，所以一正点电荷从a 点经b 、c 运动到d 点的过程中电场力做正功，电荷的电势能减小，D 错误． 2．对称法利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化．图14例如：如图14所示，均匀带电的34球壳在O 点产生的场强，等效为弧BC 产生的场强，弧BC产生的场强方向，又等效为弧的中点M 在O 点产生的场强方向．例6 (2019·四川成都市第二次诊断)如图15所示，边长为L 的正六边形ABCDEF 的5条边上分别放置5根长度也为L 的相同绝缘细棒．每根细棒均匀带上正电．现将电荷量为＋Q 的点电荷置于BC 中点，此时正六边形几何中心O 点的场强为零．若移走＋Q 及AB 边上的细棒，则O 点电场强度大小为(k 为静电力常量，不考虑绝缘棒及＋Q 之间的相互影响)( )图15A.kQ L 2B.4kQ 3L 2C.23kQ 3L 2D.43kQ 3L2 答案 D解析 由题意，＋Q 的点电荷在O 点的电场强度大小为E ＝kQ32L 2＝4kQ3L2；那么每根细棒在O 点的电场强度大小也为E ＝4kQ3L2；因此＋Q 及AB 边上的细棒在O 点的合电场强度大小E 合＝43kQ3L2，其方向如图所示：若移走＋Q 及AB 边上的细棒，那么其余棒在O 点的电场强度大小为E 合′＝43kQ3L 2，故A 、B 、C 错误，D 正确． 3．填补法将有缺口的带电圆环或圆板补全为完整的圆环或圆板，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍．例7 (多选)(2019·云南大姚县一中一模)已知均匀带电球壳内部电场强度处处为零，电势处处相等．如图16所示，正电荷均匀分布在半球面上，Ox 为通过半球顶点与球心O 的轴线，A 、B 为轴上的点，且AO ＝OB ，则下列判断正确的是( )图16A ．A 、B 两点的电势相等 B ．A 、B 两点的电场强度相同C ．点电荷从A 点移动到B 点，电场力一定做正功D ．同一个负电荷放在B 点比放在A 点的电势能大 答案 BD解析 根据电场的叠加原理可知，x 轴上电场线方向向右，则A 点的电势高于B 点的电势，故A 错误；将半球壳补成一个完整的球壳，且带电均匀，设左、右半球在A 点产生的场强大小分别为E 1和E 2.由题知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则知E 1＝E 2.根据对称性可知，左、右半球在B 点产生的场强大小分别为E 2和E 1，且E 1＝E 2.则在图示电场中，A 的场强大小为E 1，方向向右，B 的场强大小为E 2，方向向右，所以A 点的电场强度与B 点的电场强度相同，故B 正确．点电荷从A 点移到B 点，电势降低，由于点电荷的电性未知，则电场力不一定做正功，故C 错误．A 点的电势高于B 点的电势，根据负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，知同一个负电荷放在B 点比放在A 点的电势能大，故D 正确．1．(静电的利用与防护)(2019·江苏南通、连云港等七市三模联考)西汉著作《淮南子》中记有“阴阳相薄为雷，激扬为电”，人们对雷电的认识已从雷公神话提升到朴素的阴阳作用．下列关于雷电的说法中错误．．的是( ) A ．发生雷电的过程是放电过程B ．发生雷电的过程是电能转化为光能、内能等的过程C ．发生雷电的过程中，电荷的总量增加D ．避雷针利用尖端放电，避免建筑物遭受雷击 答案 C解析 发生雷电的过程，就是带有正、负电荷的云朵相遇时，正、负电荷中和，是激烈的放电过程，也就是电能转化为光能、内能等的过程，电荷的总量是守恒的，故A 、B 项正确，C 项错误；当带电的云朵靠近避雷针时，云层与避雷针尖端之间的空气被击穿，成为导体，避雷针把云层中的电荷导入大地，从而避免建筑物遭受雷击，D 项正确．2．(库仑定律的理解和应用)(多选)两个相同的金属小球(视为点电荷)，带电荷量之比为1∶7，相距为r ，两者相互接触后再放回到原位置上，则相互作用力可能是原来的( ) A.47B.37C.97D.167 答案 CD解析 设两小球所带的电荷量分别为q 和7q ，则原来相距r 时的相互作用力F ＝kq ×7qr 2＝7k q 2r2，由于电性未知，需分两种情况讨论： (1)两球电性相同，相互接触后电荷量均分，每个小球所带电荷量为7q ＋q2＝4q ，放回到原处后的相互作用力为F 1＝k 4q ×4q r 2＝16k q 2r 2，故F 1＝167F . (2)两球电性不同，相互接触后先中和再均分，每个小球所带电荷量为7q －q2＝3q ，放回原处后的相互作用力为F 2＝k 3q ×3q r 2＝9k q 2r 2，故F 2＝97F . 3．(库仑力作用下的平衡问题)(2019·安徽宣城市第二次模拟)如图17，光滑绝缘圆环竖直放置，a 、b 、c 为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球，已知小球c 位于圆环最高点，ac 连线与竖直方向成60°角，bc 连线与竖直方向成30°角，三个小球均处于静止状态．下列说法正确的是( )图17A ．小球a 、b 、c 带同种电荷B ．小球a 、b 带异种电荷C ．小球a 、b 带电荷量之比为36 D ．小球a 、b 带电荷量之比为39答案 D解析 对c 小球受力分析可得，a 、b 小球必须带同种电荷，c 小球才能平衡；对b 小球受力分析可得，b 、c 小球带异种电荷，b 小球才能平衡，故A 、B 错误；设环的半径为R ，a 、b 、c 球的带电荷量分别为q 1、q 2和q 3，由几何关系可得l ac ＝R ，l bc ＝3R ，a 与b 对c 的作用力都是吸引力，它们对c 的作用力在水平方向的分力大小相等，则有kq 1q 3l 2ac·sin60°＝kq 2q 3l 2bc ·sin30°，所以q 1q 2＝39，故选项C 错误，D 正确． 4．(电场强度理解与计算)如图18所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q ，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a ，则正方形两条对角线交点处的电场强度( )图18A ．大小为42kQa 2，方向竖直向上B ．大小为22kQa 2，方向竖直向上 C ．大小为42kQa 2，方向竖直向下 D ．大小为22kQa2，方向竖直向下 答案 C解析 一个点电荷在两条对角线交点O 产生的场强大小为E ＝kQ22a 2＝2kQ a2，对角线上的两异种点电荷在O 处的合场强为E 合＝2E ＝4kQ a 2，故两等大的场强互相垂直，合场强为E O ＝E 2合＋E 2合＝42kQ a2，方向竖直向下，故选C.5.(带电粒子在电场中的曲线运动)(多选)如图19所示，直线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，曲线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹，a 、b 是轨迹上两点．若带电粒子在运动过程中只受电场力作用，根据此图可以作出的判断是( )图19A ．带电粒子所带电荷的符号B ．带电粒子在a 、b 两点的受力方向C ．带电粒子在a 、b 两点的加速度何处大D ．带电粒子在a 、b 两点的加速度方向 答案 BCD解析 如图所示，由于带电粒子在电场力作用下做曲线运动，所以电场力应指向轨迹的凹侧，且沿电场线，即沿电场线向左，B 正确；由于电场线方向未知，故不能确定带电粒子的电性，A 错误；加速度由电场力产生，由于a 处电场线比b 处密，所以a 处电场强度大，由F ＝qE 知，带电粒子在a 处受到的电场力大，故加速度大，且方向与电场力方向相同，C 、D 正确．1．(2015·江苏卷·2)静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸衣若”之说，但下列不属于．．．静电现象的是( ) A ．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B ．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C ．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流D ．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉 答案 C解析 用塑料梳子梳头发时相互摩擦，塑料梳子会带上电荷吸引纸屑，选项A 属于静电现象；带电小球移至不带电金属球附近，由于静电感应，金属小球在靠近带电小球一端时会感应出与带电小球异号的电荷，两者相互吸引，选项B 属于静电现象；小线圈接近通电线圈过程中，由于电磁感应现象，小线圈中产生感应电流，选项C 不属于静电现象；从干燥的地毯上走过，由于摩擦生电，当手碰到金属把手时瞬时产生较大电流，人有被电击的感觉，选项D 属于静电现象．2．(多选)(2020·山西大同市模拟)在电场中的某点A 放一电荷量为＋q 的试探电荷，它所受到的电场力大小为F ，方向水平向右，则A 点的场强大小E A ＝Fq，方向水平向右．下列说法正确的是( )A ．在A 点放置一个电荷量为－q 的试探电荷，A 点的场强方向变为水平向左B ．在A 点放置一个电荷量为＋2q 的试探电荷，则A 点的场强变为2E AC ．在A 点放置一个电荷量为－q 的试探电荷，它所受的电场力方向水平向左D ．在A 点放置一个电荷量为＋2q 的试探电荷，它所受的电场力为2F 答案 CD解析 E ＝F q是电场强度的定义式，某点的场强大小和方向与场源电荷有关，与放入的试探电荷无关，故选项A 、B 错误；因负电荷受到的电场力的方向与场强方向相反，故选项C 正确；A 点场强E A 一定，放入的试探电荷所受电场力大小为F ′＝q ′E A ，当放入电荷量为＋2q 的试探电荷时，试探电荷所受电场力应为2F ，故选项D 正确．3．(多选)如图1甲所示，在x 轴上有一个点电荷Q (图中未画出)，O 、A 、B 为轴上三点，放在A 、B 两点的试探电荷受到的电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示，则( )图1A ．A 点的电场强度大小为2×103N/C B ．B 点的电场强度大小为2×103N/C C ．点电荷Q 在A 、B 之间 D ．点电荷Q 在A 、O 之间 答案 AC解析 对于电场中任意一点而言，放在该处的试探电荷的电荷量q 不同，其受到的电场力F 的大小也不同，但比值Fq是相同的，即该处的电场强度不变．所以F －q 图象是一条过原点的直线，斜率越大则电场强度越大．由题图可知A 点的电场强度大小E A ＝2×103N/C ，B 点的电场强度大小E B ＝0.5×103N/C ，A 正确，B 错误；A 、B 两点分别放正、负电荷，受力方向均为正方向，说明A 、B 的场强方向相反，点电荷Q 只能在A 、B 之间，C 正确，D 错误． 4.如图2所示，一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A →O →B 匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是( )图2A ．先变大后变小，方向水平向左B ．先变大后变小，方向水平向右C ．先变小后变大，方向水平向左D ．先变小后变大，方向水平向右 答案 B解析 根据等量异种点电荷周围的电场线分布知，从A →O →B ，电场强度的方向不变，水平向右，电场强度的大小先增大后减小，则电子所受电场力的大小先变大后变小，方向水平向左，则外力的大小先变大后变小，方向水平向右，故B 正确，A 、C 、D 错误．5. (2019·四川攀枝花市第二次统考)如图3所示，真空中三个质量相等的小球A 、B 、C ，带电荷量大小分别为Q A ＝6q ，Q B ＝3q ，Q C ＝8q .现用适当大小的恒力F 拉C ，可使A 、B 、C 沿光滑水平面做匀加速直线运动，运动过程中A 、B 、C 保持相对静止，且A 、B 间距离与B 、C 间。
江苏版高考物理一轮复习第7章第1节电场力的性质课件
动
主要以计算题的形式考查，综合性强，隐含
实验九 观察电容器的
条件多，难度较大。
充电、放电现象
考点 知能模块
内容 2018
2019
高考(江苏卷)五年命题情况对照分析
2020
2021年 适应考
2021 2022
命题分析
物理观念：静电现象、库仑力、电场强度、电势能、电势、电势差、电容器及电容。 科学思维：电荷守恒定律、点电荷、库仑定律、电场线、电势差与电场强度的关系、电荷量 核心素养 和电压与电容的关系、电场的叠加。 科学探究：库仑力与电荷量及电荷间距离的关系、电荷量与电压和电容的关系。 科学态度与责任：静电现象应用与安全。
该点的电场强度方向。
3．电场线 (1) 定 义 ： 为 了 形 象 地 描 述 电 场 中 各 点 电 场 强 度 的 _大__小___ 及 __方__向__，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的__切___线__方__向___都 跟该点的电场强度方向一致，曲线的__疏__密__表示电场强度的大小。
1234
3．(库仑力作用下的平衡问题)(2023·江苏省震泽中学月考)如图所 示质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带有 电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上。其中O点与小球 A的间距为l。O点与小球B的间距为l，当小球A平衡时，悬线与竖 直方向夹角θ＝30°，带电小球A、B均可视为点电荷，静电力常量 为k，则( )
仑力的大小为 F，两小球相互接触后将其固定距离变为2r，则两球间 库仑力的大小为( )
A.51F6
B．F5
C．45F
D．165F
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D [两球相距 r 时，根据库仑定律得 F＝kQ·r25Q，两球接触后，带 电荷量均为 2Q，则 F′＝k2Q·r22Q，由以上两式可解得 F′＝165F，
高考物理一轮复习专题七-带电粒子在电场中运动的综合问题
[解析] 由图象可知，将正电荷沿 x 轴正向移动，从 x2 移 动到 x4 的过程电场力做功不为零，两点处的电势能不相等，选 项 A 错误；从 x1 移动到 x3 的过程电场力沿 x 轴负方向，电场 力做负功，电势能增大，选项 B 正确；从 x1 到 x4 的过程场强 先增大后减小，所以电场力先增大后减小，选项 C 正确，D 错 误．
32xd＝ΔΔEEppAB ⑨ 解得 x＝d.MA 为等势线，电场必与其垂线 OC 方向平行．设 电场方向与竖直向下的方向的夹角为 α，由几何关系可得 α＝ 30° ⑩ 即电场方向与竖直向下的方向的夹角为 30°斜向右下方
设场强的大小为 E，有 qEdcos 30°＝ΔEpA ⑪ 由④⑦⑪式得 E＝ 36mq g. ⑫
(1)无电场时，小球到达 A 点时的动能与初动能的比值； (2)电场强度的大小和方向．
[解题指导] 第一步：抓关键点
关键点 ① ②
③④ ⑤
获取信息
小球做平抛运动
平抛运动过A点时的水平、竖直位移可 确定
有重力做功和电场力做功，其中电场力 做的功等于电势能的变化量
重力不能忽略
第二步：找突破口 (1)要确定小球到达 A 点时的动能与初动能比值，可由平抛 运动规律求解；写出水平、竖直方向的位移关系． (2)要确定电场强度的方向，根据到 A、B 两点的动能变化 可确定两个个过程电势能的变化，可先找出两个等势点(在 OB 线上找出与 A 等势的点，并确定其具体位置)．
带电粒子的力、电综合问题
1．方法技巧 功能关系在电学中应用的题目，一般过程复杂且涉及多种 性质不同的力．因此，通过审题，抓住受力分析和运动过程分 析是关键，然后根据不同的运动过程中各力做功的特点来选择 相应规律求解．动能定理和能量守恒定律在处理电场中能量问 题时仍是首选．
江苏省2021高考物理一轮复习 第七章 静电场 高考热点强化训练11 电场性质的理解和应用(含解析)
高考热点强化训练11 电场性质的理解和应用1.(多选）(2019·湖南娄底市下学期质量检测)某平面区域电场线呈上下、左右对称分布,如图1所示，已知M、N为区域中上、下对称的两点，根据以上条件,下列判断正确的是( ）图1A．M点电场强度与N点电场强度相同B．正电荷在该电场中受到的最大电场力向右C．将正电荷从M点沿虚线移动到N点，电场力做正功D．将一不计重力的带电粒子在电场中某点静止释放，粒子可能沿电场线运动答案BD解析该电场上下是对称的，可知M处与N处的电场线的疏密是相同的,所以M点的电场强度与N点的电场强度大小是相等的,但方向不同,故A错误；电场线最密集的地方场强方向向右，可知正电荷在该电场中受到的最大电场力向右，故B正确；该电场上下是对称的,可知M处与N处的电势相等,将正电荷从M点沿虚线移动到N点，电场力做的总功为0,故C错误;将一不计重力的带电粒子在直线电场线上某点静止释放时，粒子会沿电场线运动，故D正确．2．（多选)(2019·全国卷Ⅱ·20）静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一点,则( )A．运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B．在M、N两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C．粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D．粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行答案AC解析在两个同种点电荷的电场中，一带同种电荷的粒子在两电荷的连线上自M点(非两点电荷连线的中点）由静止开始运动,粒子的速度先增大后减小,选项A正确；带电粒子仅在电场力作用下运动，若运动到N点的动能为零，则带电粒子在N、M两点的电势能相等；仅在电场力作用下运动，带电粒子的动能和电势能之和保持不变，可知若粒子运动到N点时动能不为零，则粒子在N点的电势能小于其在M点的电势能，故粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能，选项C正确;若静电场的电场线不是直线，带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹不会与电场线重合，选项B错误;若粒子运动轨迹为曲线，根据粒子做曲线运动的条件，可知粒子在N点所受电场力的方向一定不与粒子轨迹在该点的切线平行,选项D错误．3．（多选）如图2所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷＋Q、－Q，虚线是以＋Q所在点为圆心、错误!为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称．下列判断正确的是（）图2A．b、d两点处的电势相同B．四个点中c点处的电势最低C．b、d两点处的电场强度相同D．将一试探电荷＋q沿圆周由a点移至c点，＋q的电势能减小答案ABD解析如图，由等量异种点电荷的电场线分布及等势面特点知，A、B正确，C错误；四点中a点电势最高、c点电势最低，正电荷从电势高处移至电势低处电势能减小，故D正确．4。
29江苏高考物理总复习一轮基础过程导学复习配套课件微小专题7电场中的图象问题共26张文稿演示
题组跟进 2 1. (2016·盐城中学)在空间中存在着沿 x 轴的静电场，其电场强度 E 随位置坐标 x 变化规律如图所示，A、B、C 为 x 轴上的点，取 x 轴正方向为电场强度的正方向．下 列说法中正确的是( C ) A. AC 段中 B 点的电势最低 B. 一带正电的粒子从 A 点运动到 B 点电势能增加 C. UAB＞UBC D. 一负电荷仅在电场力作用下从 A 点运动到 C 点动能先减小后增大
2. (多选)某电场沿 x 轴上各点的电场强度大小变化如图所示；场强方向与 x 轴平ห้องสมุดไป่ตู้行，规定沿 x 轴正方向为正，一负点电荷从坐标原点 O 以一定的初速度沿 x 轴负方 向运动，到达 x1 位置时速度第一次为零，到达 x2 位置时速度第二次为零，不计粒子 的重力．下列说法中正确的是( BD )
举题固法 2 (多选)(2018·金陵中学)某静电场在 x 轴上的场强 E 随 x 的变化关系 如图所示，x 轴正向为场强正方向，一个带正电的点电荷只在电场力的作用下沿 x 轴 运动，x1、x2、x3、x4 四点间隔相等．则( BC )
A. 点电荷在 x2 和 x4 处电势能相等 B. 点电荷由 x1 运动到 x3 的过程中电势能减小 C. x1、x2 两点之间的电势差小于 x3、x4 两点之间的电势差 D. 点电荷由 x1 运动到 x4 的过程中电场力先减小后增大
【解析】 负试探电荷先沿中垂线减速说明两固定点电荷都为正电荷且带电荷量 相等，A、B 选项错误；根据速度—时间的面积可知 t1、t3 两时刻试探电荷在同一位 置，C 项正确；试探电荷的动能和电势能之和守恒，t2 时刻动能最小，则电势能最大， D 项正确．
题组跟进 1 1. (多选)(2017·南通全真模拟)图甲中直线 PQ 表示电场中的一条电场线，质量为 m、电荷量为－q 的带负电粒子仅在电场力作用下沿电场线向右运动，经过 P 点时速 度为 v0，到达 Q 点时速度减为零，粒子运动的 v－t 图象如图乙所示．下列说法中正 确的是( ABC ) A. P 点电势高于 Q 点电势 B. P 点场强大于 Q 点场强 C. P、Q 两点的电势差为m2vq02 D. 带负电粒子在 P 点的电势能大于在 Q 点的电势能
江苏版高考物理一轮复习第7章第2节电场能的性质课件
三、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电 场强度与这两点沿__电__场__线___方向的距离的乘积。即U＝Ed，也可 以写作E＝。 2．公式U＝Ed的适用范围：__匀__强__电__场____。 3．沿电场方向电势降落得最快。
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Байду номын сангаас
D [O点电场强度是四个点电荷电场强度的叠加，B处和D处两个 点电荷在O点的电场强度抵消，C处点电荷在O点的电场强度大小不 变，方向由O→A，移动电荷在O点的电场强度不断减小，方向由 A→O，则O点电场强度不断增大，故A错误；B处和D处两个点电 荷对C点电荷的静电力不变，方向由O→C，移动电荷对C处点电荷 的静电力不断减小，方向沿O→C，则C点电荷所受静电力
[典例] 如图所示，水平面内有A、B、C、D、M、N六个点，它们 均匀分布在半径为R＝2 cm的同一圆周上，空间有一方向与圆平面 平行的匀强电场。已知A、C、M三点的电势分别为φA＝(2－)V、 φC＝2 V、φM＝(2＋)V，下列判断正确的是( ) A．电场强度的方向由A指向D B．电场强度的大小为1 V/m C．该圆周上的点电势最高为4 V D．沿圆周将电子从D点经M点移到N点，电场力先做负功后做正功
比值。
Ep
(2)定义式：φ＝__q_。
(3)矢标性：电势是_标__量___，有正、负之分，其正(负)表示该点电势
比_零__电__势____高(低)。
(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取__零__电__势__点____
的不同而不同。
4．等势面 (1)定义：电场中_电__势___相等的各点组成的面。
江苏省高考物理一轮复习 第七章 静电场 本章学科素养提升教案-人教版高三全册物理教案
第七章静电场物理学科的规范包括三个方面：一是思维流程的规范，即审题的逻辑性和严密性；二是书写的规范，即文字和字母的工整；三是叙述的规范，主要是必要过程的叙述、遵循规律的叙述、假设物理量的叙述．经典案例审题流程例1(20分)如图1所示，A、B为两块平行金属板，A板带正电、B板带负电．两板之间存在着匀强电场，两板间距为d、电势差为U，在B板上开有两个间距为L的小孔．C、D为两块同心半圆形金属板，圆心都在贴近B板的O′处，C带正电、D带负电．两板间的距离很近，两板末端的中心线正对着B板上的小孔，两板间的电场强度可认为大小处处相等，方向都指向O′.半圆形金属板两端与B板的间隙可忽略不计．现从正对B板小孔紧靠A板的O处由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带正电微粒(微粒的重力不计)，求：图1(1)微粒穿过B板小孔时的速度多大？(2)为了使微粒能在C、D板间运动而不碰板，C、D板间的电场强度大小应满足什么条件？(3)从释放微粒开始，经过多长时间微粒会通过半圆形金属板间的最低点P点？0,1,2……)⑥(3分) 根据题设条件写出必要的方程，力争多得步骤分.例2 (多选)如图2，质量为m 、带电荷量为＋q 的小金属块A 以初速度v 0从光滑绝缘水平高台上飞出．已知在足够高的高台边缘右面空间中存在水平向左的匀强电场，场强大小E ＝3mgq.则( )图2A ．金属块不一定会与高台边缘相碰B ．金属块一定会与高台边缘相碰，相碰前金属块在做匀变速运动C ．金属块运动过程中距高台边缘的最大水平距离为v 024gD ．金属块运动过程的最小速度为10v 010解析 小金属块水平方向先向右做匀减速直线运动，然后向左做匀加速直线运动，故一定会与高台边缘相碰，故A 错误，B 正确；小金属块水平方向先向右做匀减速直线运动，加速度大小为3g ，根据速度位移关系公式，有：x m ＝v 022×3g ＝v 026g，故C 错误；小金属块水平方向向右做匀减速直线运动，分速度v x ＝v 0－3gt ；竖直方向做自由落体运动，分速度v y ＝gt ； 合速度v ＝v x 2＋v y 2＝v 0－3gt2＋gt2＝10g 2t 2－6gv 0t ＋v 02，根据二次函数知识，当t ＝3v 010g 时，有极小值10v 010，故D 正确．答案 BD点睛 本题关键是将小金属块的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解，然后根据分运动的位移公式和速度公式列式求解；对于D 选项，要求解出合速度的表达式，根据二次函数的知识求解极值．。
高考物理一轮复习：专题七 第2讲 电势能 电势 电势差
动能减小，电势能增加；远离 Q 时，电场力做正功，动能增加，
电势能减小， 且 a→b 过程中粒子总能量不变，当 ra＞rb，则 Epa＜Epb，Eka＞Ekb，故 B、C 错，D 正确．
2．(单选)(2011 年惠州一模)一电荷在电场中只在电场力作
用下从静止开始运动，则它一定( A．向场强小的地方运动 ) C
图 7－2－3 A．EA>EB C．φA>φB B．EA<EB D．φA<φB
解析：要比较电场中两点电势的高低，关键在于判断电场 线的方向．从 v－t 图象易知电子做加速度逐渐减小的减速运动， 故电子所受电场力与运动方向相反，场强的方向由 A 指向 B.因 为沿着电场线的方向电势降低，故φA>φB，又因为加速度逐渐 减小，故 EA>EB.
3．(单选)(2011 年佛山一模)在图 7－2－2 中，实线和虚线 分别表示等量异种点电荷的电场线和等势线，则下列有关 P、Q 两点的相关说法中正确的是( ) C
A．两点的场强等大、反向 B．P 点电场更强 C．两点电势一样高 D．Q 点的电势较低 图 7－2－2
4．(双选)如图 7－2－3 甲所示，AB 是某电场中的一条电场 线．若有一电子以某一初速度并且仅在电场力的作用下，沿 AB 由 A 点运动到 B 点，其速度－时间图象如图乙所示．下列关于 A、 B 两点的电势φ和电场强度 E 大小的判断正确的是( ) AC
电势能还要低，正值表示比零电势能高．
3．重力做功与电场力做功的比较
重力做功 ①重力做功与路径无关 相 同
电场力做功 ①电场力做功与路径无关
②重力对物体做正功，物体的重力势能 ②电场力对电荷做正功，电荷的电势能
减少；重力对物体做负功，物体的重力 减少；电场力对电荷做负功，电荷的电
2021届江苏高考物理一轮复习课件专题七电场
3.电荷守恒定律 (1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物 体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量 ② 保持不变 。 (2)当完全相同的带电金属球相接触时电荷的分配规律:同种电荷总量平均 分配,异种电荷先③ 中和 后平分。
二、静电现象 1.三种起电方式的比较
(2)公式:E= F 。
q
思考:根据表达式E= F ,能说场强E与q成反比,与F成正比吗?为什么?
q
剖析:不能。因为电场的场强大小决定于电场本身,而与试探电荷的受力和
所带电荷量无关。E= F 为场强的定义式,非决定式。
q
(3)单位:N/C或V/m。 (4)矢量性:规定⑨ 正电荷 在电场中某点所受电场力的方向为该点电场 强度的方向。
考点二 电场能的性质 一、电势能 1.电场力做功的特点 电场力做功与路径无关,只与① 初、末位置 有关。 2.电势能 (1)定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到 ② 零势能 位置时电场力所做的功。 (2)电场力做功与电势能变化的关系:电场力做的功等于 ③ 电势能的减少量 ,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp。 二、电势 1.定义:试探电荷在电场中某点具有的电势能Ep与它的电荷量的比值。
完整带电圆环,完整的带电圆环在环心O处产生的合场强为零。环心O处
的合场强E可以看成长Δs这一小段上的电荷在环心O处产生的场强E1与圆 环其余部分的电荷在环心O处产生的场强E2的矢量和,即E=E1-E2=0。因Δs
≪R,故Δs上带有的电荷可视为点电荷,其电荷量q= ΔsQ,在环心O处产生的
2πR
场强为E1=k
,k为静电力常量。
四、带电粒子在电场中的加速
qE
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4.(2015课标Ⅱ,14,6分)如图,两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一 带电微粒,微粒恰好保持静止状态。现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°,再由a 点从静止释放一同样的微粒,该微粒将 ( )
A.此时A带正电,B带负电 B.此时A电势低,B电势高 C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合 D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
答案 C 由于静电感应,A带负电,B带等量正电,若移去C,A、B所带等量正负电荷中和,金属 箔闭合,所以C正确,A错误;处于电场中的导体是等势体,B错误;若先把A、B分开,然后移 去C,A、B所带电荷就不能中和,金属箔不再闭合,D错误。
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
1.(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= 1 6
高考物理(江苏专用)
专题七 电场
五年高考
考点一 电场力的性质
A组 自主命题·江苏卷题组
1.(2012江苏单科,1,3分)真空中,A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r,则A、B两点的电场 强度大小之比为 ( ) A.3∶1 B.1∶3 C.9∶1 D.1∶9
答案
C
2
由点电荷场强公式有:E=k
Q r
答案 C 小线圈接近通电线圈过程中,小线圈因磁通量变化而产生感应电流,属于电磁感应 现象,不属于静电现象,其他三种现象属于静电现象,选项C符合题意。
考查点 本题考查对静电现象的认识与理解。属于容易题。
学习指导 平时学习时,要关注实际生活,关注我国古代重要的科技成果。要从生活现象中理 解物理知识,用物理知识解释生活中的问题。应用物理知识解决实际生活中的具体问题,这样 也能激发学习物理的兴趣。
3.(2013江苏单科,3,3分)下列选项中的各 1 圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均
4
匀分布,各 1 圆环间彼此绝缘。坐标原点O处电场强度最大的是 ( )
4
答案 B 环状带电体不能视为点电荷,所以将其分割成无数小段,每小段可看做点电荷,由点 电荷产生的场强特点,再根据对称性可知,D项中第1、3象限和第2、4象限的 1 圆环在O点产生
2
∝r-2,故有
E E
A=
B
r r
B A
=
=3r9r ∶ 2 1,C项正确。
2.(2015江苏单科,2,3分)静电现象在自然界中普遍存在,我国早在西汉末年已有对静电现象的 记载,《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸衣若”之说,但下列 不静属电于现象的是 ( )
A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑 B.带电小球移至不带电金属球附近,两者相互吸引 C.小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生电流 D.从干燥的地毯上走过,手碰到金属把手时有被电击的感觉
2
mv
2 b
-1
2
mv a2
Wbc=qQUbc=1
2
mv
2 c
-1
2
vmb2
因为Wab<0,所以va>vb
因为Wbc>0,所以vc>vb
因为|Uab|>|Ubc|,所以va>vc
故有va>vc>vb,D项正确。
3.(2016浙江理综,15,6分)如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接 触。把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开, ( )
向如图,tan β=tan α= 3 ,由电场强度叠加原理得,tan β= E b ,结合点电荷电场强度公式得 E a =
4
Ea
Eb
r
2 bc
|,Q联a 立| 得k=
r
2 ac
|
Q
b
|
=Q a 。6故4 A、B、C三项均错误,D项正确。
Qb 27
2.(2016课标Ⅱ,15,6分)如图,P是固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的 电场中运动,运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力 作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac,速度大小分别为va、vb、vc。则 ( )
由库仑定律得 F b
=
r
2 ac
|,Q联b 立| 得k=
Fa
r
b
2 c
|
Q
a
|
=Q a 。6故4 A、B、C三项均错误,D项正确。
Qb 27
3 , F b =tan β,
4 Fa
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 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
A.aa>ab>ac,va>vc>vb C.ab>ac>aa,vb>vc>va
B.aa>ab>ac,vb>vc>va D.ab>ac>aa,va>vc>vb
答案
D
带电粒子在电场中仅受电场力作用,由牛顿第二定律知加速度a=
F=
q
Q
E
,E=k
mm
qr,因P2
为rb<rc<ra,所以ab>ac>aa;
由动能定理有Wab=qQUab= 1
4
的场强叠加后分别抵消。C项中第1、3象限的 1 圆环在O点产生的场强抵消,故A、C选项中O
4
点的场强大小相等,方向不同。B项中1、2象限的 1 圆环在O点产生的场强叠加后大于A、B选
4
项中O点的场强。
考查点 本题考查静电场和电场强度的知识,要求考生具有较强的分析推理能力,属于中等难 度题。
学习指导 作为常见的物理思想方法,微元的思想、等效和对称的思想,在近年的高考题中已 多次出现。所以,提高物理学科素养是我们平时学习中要特别重视的事情。
9
B.a、b的电荷异号,k= 1 6
9
C.a、b的电荷同号,k= 6 4
27
D.a、b的电荷异号,k= 6 4
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=