专题05静电场-高考物理备考艺体生文化课百题突围系列(原卷版)

（精心整理，诚意制作）第一部分特点描述电场是电学的基础，也是高考的重点，每年必考。

一般以选择题或计算题的形式进行考查。

库仑定律、电场线的性质、带电体在静电场中的平衡、平行板电容器、带电粒子在电场中的运动等是考查的重点。

特别是带电粒子在电场中的运动结合交变电流、磁场知识巧妙地把电场性质与牛顿运动定律、功能关系、动量等力学知识有机地结合起来，更是命题几率较高的热点。

在复习本部分时要牢牢抓住力和能这两条主线，将知识系统化，找出它们的联系，做到融会贯通，同时还应注意此部分知识与科技前沿、生活实际等的联系，如静电除尘、电容式传感器、喷墨打印机、静电分选器、示波器等。

预测20xx年对电场考查选择题和计算均有：选择题主要检测考生对重要概念的理解和基本规律的运用．重点考查库仑定律、电场、电场强度、电场线、匀强电场、电场强度的叠加、匀强电场中电势差根电场强度的关系、电容器的电容等基本概念、基本规律的综合运用；计算题仍是以高分值高难度形式出现，重点是考查电场力、电势能、电势差、电势等概念与力学综合。

从近几年的高考来看，随着招生比例的增大，试题的难度相对而言有所下降，思维难度大，起点高的超难试题没有了，但同时送分题也没有了，在论述题，计算题的思维起点都不是很高，随着对物理过程研究的深入，思维难度逐步增大，因此有效的考查了学生的物理思维能力。

因此抓好基本物理知识的教学仍是中学物理教学的首要任务。

把握好复习节奏，适当降低起点和速度，着重学生思维能力的培养过程，以基础题训练方法，努力培养学生正确，良好的解题习惯，加强对学生复习方法，应试策略与技巧的训练和指导。

第二部分知识背一背一、电荷守恒定律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；在转移过程中，电荷的总量保持不变．（2）起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．（3）带电实质：物体带电的实质是得失电子．二、库仑定律1．点电荷：是一种理想化的物理模型，当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．2．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）公式：F＝k q1q2r2，其中比例系数k叫做静电力常量，k＝9.0×109 N·m2/C2.（3）适用条件：①真空中；②点电荷.3．库仑定律的理解：库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷．点电荷是一种理想化的物理模型，当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用．三、电场及电场强度2．电场强度（1）物理意义：表示电场的___强弱_____和___方向_____．（2）定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的_____电荷量q______的比值叫做该点的电场强度．（3）定义式：E＝F q.（4）单位：N/C或V/m.（5）矢量性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从____平行四边形______定则．3．场强三个表达式的比较表达式比较E＝Fq E＝kQr2E＝Ud意义电场强度定义式真空中点电荷的电场强度决定式匀强电场中E与U关系式适用条件一切电场①真空；②点电荷匀强电场决定因素由电场本身决定，与q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定四、电场线1．电场线的定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的___强弱_____及___方向_____，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的_____切线_____方向表示该点的电场强度方向，曲线的____疏密____表示电场强度的大小．2．几种典型电场的电场线分布（5）等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场两点电荷的连线及其中垂线上的电场分布及特点的比较如下：比较项目等量同种点电荷等量异种点电荷电场线图示连线中点O处的场强为__零__中垂线上最大连线上最小由O沿中垂线向外场强的变化先___变大___后___变小___逐渐减小关于O点对称的两点A与A′，B与B′场强的关系等大、反向___等大___、__同向____五、电场力做功与电势能1．电场力做功的特点（1）在电场中移动电荷时，电场力做功与___路径_____无关，只与______初末位置______有关，可见电场力做功与____重力____做功相似．（2）在匀强电场中，电场力做的功W＝___ Eqd_____，其中d为沿______电场线方向__________的位移．2．电势能六、电势和等势面1．电势（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．（2）定义式：φ＝Ep q.（3）矢标性：电势是标量，其大小有正负之分，其正（负）表示该点电势比电势零点高（低）．（4）相对性：电势具有相对性，同一点的电势因_____零势点_____的选取的不同而不同．（5）沿着电场线方向电势逐渐降低．2．等势面（1）定义：电场中______电势相等______的各点构成的面．（2）特点①电场线跟等势面____垂直____，即场强的方向跟等势面___垂直_____．②在____等势面____上移动电荷时电场力不做功．③电场线总是从_____电势高_____的等势面指向____电势低______的等势面．④等差等势面越密的地方电场强度____越大____；反之____越小____．七、电势差（2）在非匀强电场中：W＝qU＝12mv2－12mv20.十、带电粒子在电场中的偏转1．进入电场的方式：一个质量为m、带电荷量为q的粒子，以初速度v0___垂直_____于电场线方向进入两平行金属板间的匀强电场，两板间的电势差为U.2．受力特点：粒子所受电场力大小____不变____，且电场力的方向与初速度v0的方向垂直．3．运动特点：做________匀变速曲线________运动，与力学中的平抛运动类似．第三部分技能+方法考点一对电荷守恒定律、库仑定律的理解及应用1．处理两相同金属球（视为点电荷）接触后电量重分问题时，应注意两者带电的异同，重放后其库仑力可能有两个解．2．在公式F＝k q1q2 r2中当r→0时，库仑定律不再成立，两电荷不能视为点电荷，此时可用微元法、割补法等对带电体做等效处理．化非点电荷为点电荷，进而应用库仑定律解决问题．【例1】两个半径相同的金属小球（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原来的位置上，则相互作用力可能为原来的（）．A.47 B.37 C.97 D.167考点二对电场强度的理解及电场强度的叠加电场强度三个表达式的比较表达式比较E＝Fq E＝kQr2E＝Ud公式意义电场强度定义式真空中点电荷的电场强度决定式匀强电场中E与U关系式适用条件一切电场①真空；②点电荷匀强电场决定因素由电场本身决定，与q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定相同点矢量，遵守平行四边形定则，单位：1 N/C＝1 V/m【例2】在电场强度为E的匀强电场中，取O点为圆心，r为半径作一圆周，在O点固定一电荷量为＋Q的点电荷，a、b、c、d为相互垂直的两条直线和圆周的交点．当把一检验电荷＋q放在d点恰好平衡（如图所示，不计重力）．问：（1）匀强电场电场强度E的大小、方向如何？（2）检验电荷＋q放在点c时，受力F c的大小、方向如何？（3）检验电荷＋q放在点b时，受力F b的大小、方向如何？考点三对电场线的理解及应用1. 孤立点电荷的电场（1）正（负）点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外（内）. （2）离点电荷越近，电场线越密（电场强度越大）2．等量同（异）电荷的电场等量同种电荷①两点电荷连线中点O处的电场强度为零，②从两点电荷连线中点O沿中垂面（线）到无限远，电场强度先变大后变小③两点电荷连线中垂线上各点的电场强度方向和中垂线平行④关于O点对称的两点A与A′，B与B′的电场强度等大、反向等量异种电荷①两点电荷连线上各点的电场强度方向从正电荷指向负电荷，沿两点电荷连线方向电场强度先变小再变大②两点电荷连线的中垂面（线）上，电场强度方向相同，且与中垂面（线）垂直③关于O点对称的两点A与A′，B与B′的电场强度等大、同向3.应用电场线进行以下判断：（1）电场力的方向——正电荷的受力方向和电场线方向相同，负电荷的受力方向和电场线方向相反；（2）电场强度的大小（定性）——电场线的疏密可定性判断电场强度的大小；（3）电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线的方向电势逐步降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向；（4）等势面的疏密——电场越强的地方，等差等势面越密集；电场越弱的地方，等差等势面越稀疏．【例3】图中的实线表示电场线、虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹．粒子先经过M点，再经过N点，则可以判定（）．A．M点的电势高于N点的电势B．粒子在M点的电势能小于N点的电势能C．粒子在M点的加速度大于在N点的加速度D．粒子在M点的速度小于在N点的速度考点四电场力做功及电场中的功能关系1.求电场力做功的几种方法（1）由公式W=Fl cosα计算，此公式只适用于匀强电场中，可变形为W=Eql cosα.（2）由W AB=qU AB计算，此公式适用于任何电场.（3）由电势能的变化计算：W AB=E pA-E pB.（4）由动能定理计算：W电场力+W其他力=ΔE k2.电场中的功能关系（1）若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变.（2）若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变.（3）除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化.3.电势能高低的比较方法（1）根据电场力做功比较：不论是正电荷还是负电荷，电场力做正功，电势能就减少；电场力做负功，电势能就增加.（2）根据电势能与电势的关系式E p=qφ判断，式中的q是带正负号的，对于正电荷，电势高处，电势能大；对于负电荷，电势高处，电势能反而小.【例4】下列说法中错误的是（）A.重力做功与路径无关，与移动物体的初末位置的竖直高度差有关，即W AB=mgh ABB.电场力做功与路径无关，与移动电荷的初末位置的电势差有关，即W AB=qU ABC.重力对物体做正功，其重力势能减少，做负功,则重力势能增加D.电场力对正电荷做正功，正电荷电势能减少，对负电荷做正功，负电荷电势能增加考点五电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系1．电场线与电场强度的关系：电场线越密的地方表示电场强度越大，电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向．2．电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面．3．电场强度数值与电势数值无直接关系：电场强度大（或小）的地方电势不一定大（或小），零电势可人为选取，而电场强度是否为零则由电场本身决定．4.几种常见的电场的等势面分布5.电势高低的四种判断方法【例5】某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为E P和E Q，电势分别为φP和φQ，则（）A.E P>E Q，φP>φQB.E P>E Q，φP<φQC.E P<E Q，φP>φQD.E P<E Q，φP<φQ考点六电势高低及电势能大小的比较电势高低的三种判断方法依据电场线方向沿电场线方向电势逐渐降低依据电场力做功根据U AB＝WABq，将W AB、q的正负号代入，由U AB的正负判断φA、φB的高低依据场源电荷的正负取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低电势能高低的四种判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减小； 电场力做负功，电势能增加 电荷电势法正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大 公式法 由E P ＝qφp，将q 、φP 的大小、正负号一起代入公式，E P 的正值越大电势能越大，E P 的负值越小，电势能越大【例6】某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是（ ）A.a 点场强大于b 点场强B.a 点电势高于b 点电势C.若将一试探电荷+q 由a 点静止释放，它将沿电场线运动到b 点D.若在d 点固定一点电荷-Q ，将一试探电荷+q 由a 移至b 的过程中，电势能减少考点七 平行板电容器的动态分析1.平行板电容器动态问题分析的理论依据（1）平行板电容器的电容C 与板距d 、正对面积S 、介质介电常数εr 间的关系kd C r πε4=（2）平行板电容器内部是匀强电场，所以场强dU E =（3）电容器所带电荷量Q=CU.（4）由以上三式得S Q k E r επ4=该式为平行板电容器极板间匀强电场的场强的决定式,常通过S Q 来分析场强的变化. 2.两类动态问题分析比较（1）第一类动态变化：两极板间电压U 恒定不变（2）第二类动态变化：电容器所带电荷量Q恒定不变【例7】M、N两金属板竖直放置，使其带电，悬挂其中的带电小球P如图所示，偏离竖直方向．下列哪一项措施会使OP悬线与竖直方向的夹角增大？（P球不与金属极板接触）（）．A．增大MN两极板间的电势差B．减小MN两极板的带电荷量C．保持板间间距不变，将M、N板一起向右平移D．保持板间间距不变，将M、N板一起向左平移B错；C、D中电场强度不会变化，偏角不变，故C、D错．考点八带电体在匀强电场中做直线运动问题的分析1.带电粒子在电场中的重力问题（1）基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）.（2）带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力.【例8】如图所示，板长L=4 cm的平行板电容器，板间距离d=3cm，板与水平线夹角α=37°，两板所加电压为U=100V，有一带负电液滴，带电荷量为q=3×10-10C，以v0=1 m/s的水平速度自板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出，取g=10 m/s2.求：（1）液滴的质量；（2）液滴飞出时的速度.考点九带电粒子在匀强电场中的偏转1.粒子的偏转角（1）以初速度v0进入偏转电场：如图所示，设带电粒子质量为m，带电荷量为q，以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场，偏转电压为U1，若粒子飞出电场时偏转角为θ，则x yv v =θtan ，其中00,v v v l md qU at v x y ===，解得201tan mdv l qU =θ 结论：动能一定时tan θ与q 成正比，电荷量相同时tan θ与动能成反比.（2）经加速电场加速再进入偏转电场不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入偏转电场的，则由动能定理有： 20021mv qU = ② 由①②式得：d U l U 012tan =θ ③ 结论：粒子的偏转角与粒子的q 、m 无关，仅取决于加速电场和偏转电场.2.粒子在匀强电场中偏转时的两个结论（1）以初速度v 0进入偏转电场.20122121⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==v l g md qU g at y 作粒子速度的反向延长线，设交于O 点，O 点与电场边缘的距离为x ，则22cot 1202021l l qU d mv g dmv l qU y x ===θ 结论：粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的2l 处沿直线射出. （2）经加速电场加速再进入偏转电场：若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U 0加速后进入偏转电场的，可推得偏移量dU l U y 0214=，偏转角正切：d U l U 012tan =θ 结论：无论带电粒子的m 、q 如何，只要经过同一加速电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出的偏移量y 和偏转角θ都是相同的，也就是轨迹完全重合.【例9】如图所示，电荷量为－e 、质量为m 的电子从A 点沿与电场垂直的方向进入匀强电场，初速度为v 0，当它通过电场B 点时，速度与场强方向成150°角，不计电子的重力，求A 、B 两点间的电势差.第四部分基础练+测1.如图所示，在M、N处固定着两个等量异种点电荷，在它们的连线上有A、B两点，已知MA= AB=BN。