高三复习专题静电场有解析
- 格式:docx
- 大小:366.08 KB
- 文档页数:24
xx 电场一、静电场公式汇总1、公式计算中的q、©的要求电场中矢量(电场力F、电场E)的运算:q代绝对值电场中标量(功W电势能Ep、电势差UAB电势©)的运算:q、© xx、负2、公式:(1) 点电荷间的作用力:F=kQ1Q2/r2(2) 电荷共线平衡:( 3)电势© A:© A= EpA /q (© A电势二EpA电势能/ q检验电荷量;电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关)( 4)电势能EpA:EpA=© A q( 5)电场力做的功WABW=F d =F S COSB =EqdWA R EpA- EpBWA B UAB q (电场力做功由移动电荷和电势差决定,与路径无关)(6)电势差UAB:UAB=© A—© B (电场中,两点电势之差叫电势差)UAB= WAB / q (WA电场力的功)U= E d (E数值等于沿场强方向单位距离的电势差)(7)电场强度EE=F/q (任何电场);(点电荷电场);(匀强电场)(8)电场力:F=E q (9)电容:(10)平行板电容器:3、能量守恒定律公式(1)、动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化.公式:F合t = mv2 —mv1 (解题时受力分析和正方向的规定是关键)动量守恒定律:相互作用的物体系统, 如果不受外力, 或它们所受的外力之和为零, 它们的总动量保持不变. (研究对象:相互作用的两个物体或多个物体)公式:m1v1 + m2v2 = m1 v1 '+ m2 v2'2)能量守恒(1)动能定理:(动能变化量=1/2 mv22-1/2 mv12)F合s对地c°s 1 2 2一mv mv 2 t oW( W2 L 1 2 2 -mv mv2 t o(2)能量守恒定律:系统(动能+重力势能+电势能)4、力与运动(动力学公式)xx第二定律:(1)匀速直线运动:受力运动(2)匀变速直线运动:受力(缺)运动⑴(s)(vt)(a)(3)类平抛运动:仅受电场力;;复合场速度位移水平方向竖直方向偏移量速度偏向角的正切:若加速电场:电场力做功,,则(y、与m q无关)示波管的灵敏度:y/U2二L2/4dU1圆周运动:绳子、单轨恰好通过最高点:;;杆、双轨最高点:如图所示,从静止出发的电子经加速电场加速后,进入偏转电场.若加速电压为U l、偏转电压为U2,要使电子在电场中的偏移距离y增大为原来的2倍(在保证电子不会打到极板上的前提下),可选用的方法有」--------------------------------------------------------- =J-A .使U i减小为原来的1/2 ;B .使U2增大为原来的2倍;C .使偏转电场极板长度增大为原来的 2 倍;D .使偏转电场极板的间距减小为原来的1/2考点名称:带电粒子在电场中的加速(一)、带电粒子在电场中的直线运动(1)如不计重1力,电场力就是粒子所受合外力,粒子做直线运动时2的要求有:①对电场的要求:或是匀强电场,或不是匀强电场但电场的电场线有直线形状。
高三静电场知识点总结详细静电场是物理学中的重要概念之一,在高三物理学习中也是一个重要的考点。
本文将对高三静电场的知识点进行详细总结,包括电荷、电场、电势、电场力等内容。
一、电荷1. 电荷的性质:电荷分正负两种,同性相斥,异性相吸。
2. 电荷的守恒:封闭系统内电荷的代数和保持不变。
二、电场1. 电场的定义:电场是指周围空间存在电荷时,该空间中任意一点所受到的电力作用力。
2. 电场强度:电场强度E定义为单位正电荷所受到的力F与该正电荷之间的比值,即E=F/q。
3. 电场线:用于描绘电场的线条,具有从正电荷向外辐射、从负电荷向内汇聚的特点。
4. 电场的叠加原理:当电荷系中存在多个电荷时,各个电荷的电场强度矢量之和等于各个电场强度矢量的矢量和。
三、电势1. 电势能:电荷在电场中的位置决定了它所具有的电势能。
当电荷由A点移动到B点,电势能的变化量等于电化学元件上的电势差ΔV,即ΔE=qΔV。
2. 电势:单位正电荷置于某一点所具有的电势能,即电势V=ΔE/q。
3. 电势差:两个点之间的电势差等于单位正电荷从一个点移动到另一个点时电势能的变化量。
4. 等势线:具有相同电势的点所组成的曲线或曲面。
四、电场力1. 库仑定律:两个点电荷之间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比,方向沿着连线方向,大小由库仑定律给出。
2. 静电力:在电场中,带电物体所受到的外力称为静电力。
3. 静电力的计算:可以利用库仑力计算公式:F=K×|q1q2|/r^2 来计算静电力的大小。
五、高三静电场解题方法1. 根据具体问题,确定所给信息,画出电场图。
2. 利用电场叠加原理,计算电场强度。
3. 根据电场定义和所给信息,计算电势。
4. 利用静电力计算公式,计算静电力的大小。
5. 根据静电力和电势能的关系,计算电荷所具有的电势能。
六、总结静电场是高三物理学习中的重要知识点,理解和掌握静电场的相关概念、公式和计算方法对于解题非常重要。
高中物理第九章静电场及其应用重点知识点大全单选题1、如图所示,面积足够大的、板间距离为d的两平行金属板竖直放置,与直流电压为U的电源连接,板间放一半径为R(2R<d)的绝缘金属球壳,C、D是球壳水平直径上的两点,则以下说法正确的是()A.由于静电感应,球壳外表面以内不再有电荷B.由于静电感应,球壳中心O点场强为0C.用手摸一下球壳,再拿去平行金属板,球壳带正电D.用手摸一下球壳,再拿去平行金属板,球壳不带电答案:BA.由于静电感应,最终达到静电平衡状态,球壳外表面以内不再有多余的净电荷,并不是没有电荷,故A错误;B.达到静电平衡后,球壳处于静电平衡状态,外表面以内各点的电场强度均为0,故B正确;CD.球壳电势大于大地电势,手与大地是个等势体,用手摸一下球壳,负电荷会从大地流向球壳,再拿去平行金属板,球壳带负电,故CD错误。
故选B。
2、如图所示,两原长均为L、劲度系数相等的绝缘轻弹簧悬挂于O点,其另外一端各连接一个带电小球,平L。
两小球的质量均为m,重力衡时A球靠在光滑绝缘竖直墙上,OA长为2L且竖直;B球悬于空中,OB长为32加速度为g,则两球间的库仑力大小为()A.12mg B.34mg C.mg D.2mg答案:B设OA、OB夹角为θ,B球的受力如图甲所示,构成的力的矢量三角形与△OAB相似,则有mg OA =F B OB即mg 2L =F B 3 2L可得F B=34 mg对AB两带电小球整体受力分析如图乙,根据平衡条件可得F A+F B cosθ=2mg 两弹簧完全相同F B=k L2=34mg则F A=kL=2F B=32 mg解得cosθ=2 3在力的矢量三角形中,应用余弦定理有F AB=√(mg)2+F B2−2mgF B cosθ=34 mg故B正确。
3、矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中,静电平衡时感应电荷产生的电场在导体内的电场线分布情况正确的是()A.B.C.D.答案:A导体处于静电平衡状态时,导体内部场强处处为0,感应电荷在导体内部某处产生的电场与场源电荷Q在此处产生的电场场强大小相等,方向相反。
一、静电场的基本概念1. 静电场是由静止电荷产生的场,它是描述电荷之间相互作用的一种物理量。
2. 静电场的性质:静电场是保守场,即电荷在静电场中移动时,其电势能的变化量与路径无关,只与初末位置有关。
3. 静电场的强度:静电场的强度表示电荷在静电场中所受力的强度,用符号E表示,单位是牛顿/库仑(N/C)。
二、电场强度与电势1. 电场强度E是描述静电场力的大小和方向的物理量,它的方向是正电荷在静电场中所受力的方向。
2. 电势V是描述静电场力做功能力的物理量,它的单位是伏特(V)。
3. 电场强度与电势的关系:电场强度E等于电势V在空间中的梯度,即E=dV/dr。
三、高斯定律1. 高斯定律是描述静电场与电荷分布之间关系的物理定律,它指出通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面内部电荷量的代数和除以真空中的电常数ε0。
2. 高斯定律的数学表达式:∮E·dA=Q/ε0,其中∮表示对闭合曲面进行积分,E是电场强度,dA是闭合曲面上的微小面积元,Q是闭合曲面内部的总电荷量,ε0是真空中的电常数。
四、电容与电容器1. 电容C是描述电容器储存电荷能力的物理量,它的单位是法拉(F)。
2. 电容器的储能公式:W=1/2CV^2,其中W是电容器储存的能量,C是电容,V是电容器两端的电压。
3. 电容器的串联和并联:电容器的串联和并联可以改变电容器的总电容,串联时总电容减小,并联时总电容增大。
五、电场线与电势线1. 电场线:电场线是用来形象地表示电场强度和方向的曲线,它的切线方向即为电场强度的方向。
2. 电势线:电势线是用来形象地表示电势分布的曲线,它的切线方向即为电势梯度的方向。
3. 电场线与电势线的关系:电场线总是从正电荷出发,指向负电荷,而电势线则从高电势区域指向低电势区域。
六、导体与绝缘体1. 导体:导体是电荷容易通过的物质,如金属、石墨等。
2. 绝缘体:绝缘体是电荷不容易通过的物质,如橡胶、玻璃等。
3. 静电平衡:当导体处于静电平衡状态时,导体内部的电场强度为零,导体表面上的电荷分布均匀。
十年高考分类汇编专题10静电场2(2011—2020)目录题型一、带电粒子在复合场中的运动 ................................................................................................ 1 题型二、带电粒子在纯电场、复合场中运动的综合类问题 (5)题型一、带电粒子在复合场中的运动1.(2019天津)如图所示,在水平向右的匀强电场中,质量为m 的带电小球,以初速度v 从M 点竖直向上运动,通过N 点时,速度大小为2v ,方向与电场方向相反,则小球从M 运动到N 的过程( )A .动能增加212mvB .机械能增加22mv C .重力势能增加232mv D .电势能增加22mv【考点】:功能关系、动能定理、运动的独立性、电场力做功【答案】:C【解析】:小球的动能增加量为2222321)2(21mv mv v m E E KM KN =-=-;故A 错误;除重力外其它力对小球做功的大小为小球机械能的增加量,在本题中电场力对小球做功的大小为小球机械能的增加量,在水平方向上研究小球可知电场力对其做正功,电势能减小,可求得电场力对小球做功大小为小球水平方向动能的增量2221)(v m ;即小球的机械能增加了22mv ;电势能减小了22mv ;故B 对,D 错;从M 点到N 点对小球应用动能定理得:2221)2(21mv v m W W G D -=-;又22mv W D =;可求得221mv W G =故C 错;2.(2016江苏)如图所示,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( )A. 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【考点】带电粒子在复合场中的运动、受力分析【答案】D【解析】两极板平行时带电粒子处于平衡状态,则重力等于电场力,当下极板旋转时,板间距离增大场强减小,电场力小于重力;由于电场线垂直于金属板表面,所以电荷处的电场线如图所示,所以重力与电场力的合力偏向右下方,故粒子向右下方运动,选项D正确.3.(2013广东)喷墨打印机的简化模型如图所示.重力可忽略的墨汁微滴,经带电室带负电后,以速度v垂直匀强电场飞入极板间,最终打在纸上,则微滴在极板间电场中( )A.向负极板偏转B.电势能逐渐增大C.运动轨迹是抛物线D.运动轨迹与带电量无关【考点】带电粒子在复合场中的运动、受力分析、类平抛运动【答案:C】【解析】选C.带电微滴垂直进入电场后,在电场中做类平抛运动,根据平抛运动的分解——水平方向做匀速直线运动和竖直方向做匀加速直线运动.带负电的微滴进入电场后受到向上的静电力,故带电微滴向正极板偏转,选项A错误;带电微滴垂直进入电场受竖直方向的静电力作用,静电力做正功,故墨汁微滴的电势能减小,选项B错误;根据x=v0t,y =12at 2及a =qE m ,得带电微滴的轨迹方程为y =qEx22mv 20,即运动轨迹是抛物线,与带电量有关,选项C 正确,D 错误.4.(2016全国1) 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。
第一章 静电场【一、库仑定律】1.电荷:自然界中只存在两种电荷,即正电荷和负电荷.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引. 2.电荷量:电荷量是指物体所带电荷的多少.单位是库仑,字母为“C”.3.元电荷:电子所带电荷量e =1.6⨯10-19C ,所有带电体的电荷量都是e 的整数倍,因此电荷量e 称为元电荷.4.点电荷:点电荷是一种理想化的模型,当带电体的尺寸比它们之间的距离小得很多,以致带电体的大小、形状对相互作用力影响不大时,这样的带电体就可以看做点电荷. 5.物体带电方法:(1)摩擦起电;(2)感应起电;(3)接触起电. 6、物体带电的实质:物体带电的实质是物体得到或失去电子。
7.电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消灭,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,在转移过程中电荷总量保持不变. 7.库仑定律: (1)适用条件:① 真空中,②点电荷(2)公式:221rQ Q k F =。
静电力常量k=9.0×109 N ·m 2/C 2 。
说明:①两个点电荷间的相互作用力是一对作用力与反作用力,不论两个带电体的电量是否相等,甚至相差悬殊,但它们间的作用力一定大小相等、方向相反,并与它们的质量无关. ②均匀带电的圆球、圆板、圆环,等效为电荷都集中在球心、圆心. ③微观粒子(如电子、质子)间的万有引力比它们之间的库仑力小得多,万有引力通常忽略不计,电荷在电场中受力分析时,一般情况下物体的重力不计.【二、电场力的性质】1.电场:(1)电场:带电体周围存在的一种物质,是电荷间相互作用的媒体.它是一种看不见的客观存在的物质.它具有力的特性和能的特性.(2)电场最基本的性质:对放入电场中的电荷有电场力的作用.(3)电场力:放入电场中的电荷受到电场的力的作用,此力叫电场力. 2.电场强度E ——描述电场力的性质的物理量(1)定义:放入电场中某点的电荷所受电场力与此电荷所带电荷量的比值,叫电场强度. (2)定义式:q F E /=.(3)物质性:电场是电荷周围客观存在的物质,电荷之间的相互作用力通过电场而发生.(4)客观性:场强是描述电场力的性质的物理量,只由电场本身决定.电场中某点的场强与检验电荷的电性和电量q 无关,与检验电荷所受的电场力F 无关,即使无检验电荷存在,该点的场强依然是原有的值.(5)矢量性:电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向.与放在该点的负电荷受的电场力的方向相反.(6)场强大小判断:a .根据电场力判断:q F E /=b .根据电场线判断:只与电场线疏密有关,与电场线方向无关.c .根据匀强电场中电势差判断:E=U/d (7)电场强度的计算:q F E /=(定义式,适用于任何电场)2r QkE =(只适用于真空中点电荷产成的电场) U/d E =(只适用于匀强电场) 3.电场线——电场的形象描绘在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致,这些曲线就叫做电场线.(1)电场线是为了形象地表示电场的方向和强弱引入的假想线,它不是电场中实际存在的线.电场线也不是电荷在电场中运动的轨迹.(2)电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密的地方,其场强就越大.(3)电场线上某点的切线方向即该点的场强力向,也就是正电荷在该点所受电场力的方向. (4)静电场的电场线是不闭合的曲线,总是从正电荷(或无穷远处)发出,终止于负电荷(或无穷远处).在没有电荷的地方电场线不会中断,也不会相交. (5)电场线不会相交. 4.电场的叠加:同时存在几个产生电场的场源时,电场中某点的合场强是各场源单独在该点产生场强的矢量和.【三、 电场能的性质】1.电势差U AB :(1)定义:电荷在电场中,由一点A 移动到另一点B 时,电场力所做的功与移动电荷电荷量的比值W AB /q ,叫做A 、B 两点间的电势差,用U AB 表示. (2)定义式:U AB =W AB /q .(3)电势差是标量,但有正负,正负表示电势的高低. 2.电势φ:描述电场能的性质的物理量(1)定义:电势实质上是和标准位置的电势差.即电场中某点的电势,在数值上等于把单位正电荷从某点移到标准位置(零电势点)时电场力所做的功. (2)定义式:φA =U A∞= W A∞/q .(3)电势是标量,但有正负,正负表示该点电势比零电势点高还是低. (4)电势高低判断:a .根据移动检验电荷做功判断:移动正电荷电场力做正功(负功)时,电势降落(升高);移动负电荷电场力做正功(负功)时,电势升高(降落).b .根据电场线判断:沿着电场线方向,电势越来越低,逆着电场线方向电势越来越高.c .根据场源电荷判断:离正电荷越近,电势越高,离场源负电荷越近,电势越低.d .根据电势差判断:AB U >0,则A 点电势比B 点高;AB U <0,则A 点电势比B 点低. 3.电势能E P :(1)电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能量叫电荷的电势能. (2)电势能是标量.(3)电场力做功与电势能的变化的关系:电场力对电荷做正功,电荷的电势能减少,做功量等于电势能的减少量;电场力对电荷做负功,电荷的电势能增加,做功量等于电势能的增加量,即W 电=-△E P (类比于W G =-△E P ). 4.电场力做功的计算:(1)根据电势能的变化与电场力做功的关系计算:即W 电=-△E P . (2)应用公式W AB =qU AB 计算:①正负号运算法:按照符号规约把电量q 和移动过程的始、终两点的电势差U AB 的值代入公式W AB =qU AB .②绝对值运算法:公式中的q 和U AB 都取绝对值代入计算,功的正负再另判断:当正(或负)电荷从电势较高的点移动到电势较低的点时,是电场力做正功(或电场力做负功);当正(或负)电荷从电势较低的点移动到电势较高的点时,是电场力做负功(或电场力做正功). 5.等势面:(1)定义:电场中电势相同的点构成的面叫做等势面. (2)等势面的特点:①等势面是为了形象描述电场中各点电势高低分布而引入的假想图,不是电场中实际存在的面. ②同一等势面上各点间的电势差为零,电荷在等势面上移动时电场力不做功. ③电场线垂直于等势面,并指向电势降低最快的方向. ④等势面不相交. ⑤电场强度较大的地方,等差的等势面较密. ⑥电场线的描绘:利用电场线和等势面的垂直关系,先描绘出电场中的等势面,再画出电场线. 6.匀强电场中场强和等势面的关系:在匀强电场中,沿着场强方向的两点间的电势差等于电场强度跟这两点间距离的乘积,即U =Ed ,也可理解为:在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿场强方向上单位长度的电势降落,即E =U/d . 7、静电平衡: (1)、处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零。
高三新物理第一轮复习单元测试--静电场说明:本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共150分;答题时间120分钟.第Ⅰ卷(选择题,共40分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.某电场的分布如图所示,带箭头的实线为电场线,虚线为等势面.A、B、C三点的电场强度分别为E A、E B、E C,电势分别为,关于这三点的电场强度和电势的关系,以下判断正确的是()A.E A<E B,=B.E A>E B,>C.E A>E B,<D.E A=E C,=2.如图所示,在直线MN上有一个点电荷,A、B是直线MN上的两点,两点的间距为L,场强大小分别为E和2E.则()A.该点电荷一定在A点的右侧B.该点电荷一定在A点的左侧C.A点场强方向一定沿直线向左D.A点的电势一定低于B点的电势3.如图所示,A、B为两个固定的等量的同种正电荷,在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷C,现给电荷C一个垂直于连线的初速度v0,若不计电荷C所受的重力,则关于电荷C运动过程中的速度和加速度情况,下列说法正确的是()A.加速度始终增大B.加速度先增大后减小C.速度始终增大,最后趋于无穷大D.速度始终增大,最后趋于某有限值4.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,下列说法正确的是()A.铜丝编织的衣服不易拉破B.电工被铜丝衣服所包裹,使体内电势为零C.电工被铜丝衣服所包裹,使体内场强为零D.铜丝电阻小,能对人体起到保护作用5.如图所示,沿水平方向放置的平行金属板a和b,分别与电源的正、负极相连,两板的中央沿竖直方向各有一个小孔,今有一个带正电的液滴,自小孔的正上方的P 点由静止自由落下,先后穿过两个小孔后的速度为v1.若使a板不动,若保持电键K断开或闭合,b板向上或向下平移一小段距离,相同的液滴仍然从P点由静止自由落下,先后穿过两个小孔后的速度为v2,在不计空气阻力的情况下,下列说法正确的是()A.若电键K保持闭合,向下移动b板,则v2>v1B.若电键K闭合一段时间后再断开,向下移动b板,则v2>v1C.若电键K保持闭合,无论向上或向下移动b板,则v2=v1D.若电键K闭合一段时间后再断开,无论向上或向下移动b板,则v2<v16.如图所示,在O点放置正点电荷Q,a、b两点的连线过O点,且Oa=ab,以下说法正确的是()A.将质子从a点由静止释放,质子向b做匀加速运动B.将质子从a点由静止释放,质子运动到b的速率为v,则将粒子从a点由静止释放后运动到b点的速率为C.若电子以Oa为半径绕O做匀速圆周运动的线速度为v,则电子以Ob为半径绕O做匀速圆周运动的线速度为2vD.若电子以Oa为半径绕O做匀速圆周运动的线速度为v,则电子以Ob为半径绕O做匀速圆周运动的线速度为7.如图所示,AB、CD为一圆的两条直径,且相互垂直,O点为圆心.空间存在一未知静电场,场强方向与圆周所在平面平行.现有一电子,在电场力作用下(重力不计),先从A点运动到C点,动能减少了W;又从C点运动到B点,动能增加了W,那么关于此空间存在的静电场可能是()A.方向垂直于AB并由O指向C的匀强电场B.方向垂直于AB并由C指向O的匀强电场C.位于O点的正点电荷形成的电场D.位于D点的正点电荷形成的电场8.如图所示,平行金属板内有一匀强电场,一个电量为、质量为的带电粒子(不计重力)以从A点水平射入电场,且刚好以速度从B点射出.则()①若该粒子以速度从B点射入,则它刚好以速度从A点射出②若将的反粒子以从B点射入,它将刚好以速度从A点射出③若将的反粒子以从B点射入,它将刚好以速度从A点射出④若该粒子以从B点射入电场,它将从A点射出A.只有①③正确B.只有②④正确C.只有①②正确D.只有③④正确9.如图所示,a、b两个带电小球,质量分别为、,用绝缘细线悬挂,两球静止时,它们距水平地面的高度均为h(h足够大),绳与竖直方向的夹角分别为和(),若剪断细线Oc,空气阻力不计,两球电量不变,重力加速度取g,则()A.a球先落地,b球后落地B.落地时,a、b水平速度相等,且向右C.整个运动过程中,a、b系统的电势能增加D.落地时,a、b两球的动能和为10.如图所示,有三个质量相等、分别带正电、负电和不带电的粒子从两水平放置的金属板左侧中央以相同的水平初速度先后射入电场中,最后分别打在正极板的C、B、A处,则()A.三种粒子在电场中运动时间相同B.三种粒子在电场中的加速度为C.三种粒子到达正极板时动能D.落在C处的粒子带正电,落在B处的粒子不带电,落在A处的粒子带负电第Ⅱ卷(非选择题,共110分)二、本题共2小题,共20分,把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答. 11.(8分)(1)在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中,给出下列器材,应选用的是__________(用字母表示)A.6V的交流电源B.6V的直流电源C.100V的直流电源D.量程为0.5V,零刻度在中央的电压表E.量程为300μA,零刻度在中央的电流表11题(2)图(2)该实验装置如图所示,如果以a、b两个电极的连线为x轴,以a、b 连线的中垂线为y轴,并将一个探针固定于y轴上的某一点,合上开关S,而将另一探针由O点左侧沿x轴正方向移到O点右侧的过程中,灵敏电流表G的指针与零刻度夹角的变化情况是_________.A.逐渐增大B.逐渐减小C.先变大后变小D.先变小后变大12.(12分)某研究性学习小组设计了以下方法来测量物体的带电量.如图所示的小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球,用绝缘丝线悬挂于O点,O 点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度的量角器,M、N是两块相同的、正对着平行放置的金属板(加上电压后其内部电场可看作匀强电场).另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电流表、开关、滑动变阻器及导线若干.该小组的实验步骤如下,请你帮助该小组完成:(1)用天平测出小球的质量,按上图所示进行器材的安装,并用刻度尺测出M、N板之间的距离,使小球带上一定的电量.(2)连接电路(请在图中的虚线框中画出实验所用的电路图,电源、开关已经画出).(3)闭合开关,调节滑动变阻器滑片的位置,读出多组相应的电压表的示数和丝线的偏转角度.(4)以电压为纵坐标,以__________为横坐标作出过原点的直线,求出直线的斜率.(5)小球的带电量=__________________.(用、、等物理量表示)三、本题共6小题,共90分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.13.(14分)有一个点电荷Q的电场中,Ox坐标轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0m和5.0m.已知放在A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同,电场力的大小跟试探电荷所带电荷量大小的关系如图中直线A、B所示,放在A点的电荷带正电,放在B 点的电荷带负电.求:(1)B点的电场强度的大小和方向;(2)试判断点电荷Q的电性,并确定点电荷Q的位置坐标.14.(14分)如图所示(a),一条长为3L的绝缘丝线穿过两个质量都是m的小金属环A和B,将丝线的两端共同系于天花板上的O点,使金属环带电后,便因排斥而使丝线构成一个等边三角形,此时两环恰处于同一水平线上,若不计环与线间的摩擦,求金属环所带电量是多少?某同学在解答这道题时的过程如下:设电量为q,小环受到三个力的作用,拉力T、重力mg和库仑力F,受力分析如图b,由受力平衡知识得,=mg tan30°,.你认为他的解答是否正确?如果不正确,请给出你的解答?15.(14分)如图所示,空间存在着强度E=2.5×102N/C方向竖直向上的匀强电场,在电场内一长为L=0.5m的绝缘细线,一端固定在O点,一端拴着质量m=0.5kg、电荷量q=4×10-2C的小球.现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,当小球运动最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂.取g=10m/s2.求:(1)小球的电性;(2)细线能承受的最大拉力;(3)当小球继续运动后与O点水平方向距离为L时,小球距O点的高度.16.(16分)如图所示,一个带电量为的油滴,从O点以速度射入匀强电场中,的方向与电场方向成角.已知油滴的质量为,测得油滴到达运动轨迹的最高点时,它的速度大小又为.求:(1)最高点的位置可能在O点正上方的哪一侧?(2)最高点处(设为N)与O点的电势差.(3)电场强度.17.(16分)如图所示,在水平向左的匀强电场中,一带电小球用绝缘轻绳(不伸缩)悬于O点,平衡时小球位于A点,此时绳于竖直方向的夹角θ=53°,绳长为L,B、C、D到O点的距离为L,BD水平,OC竖直.(1)将小球移到B点,给小球一竖直向下的初速度v B,小球到达悬点正下方时绳中拉力恰等于小球重力,求v B.(2)当小球移到D点后,让小球由静止自由释放,求:小球经悬点O正下方时的速率.(计算结果可保留根号,取sin53°=0.8)18.(16分)如图所示为一真空示波管,电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直,电子经过电场后打在荧光屏上的P点。
高考静电场考题分析与复习建议静电场是高考物理考试中的重要内容之一,它涉及到电荷、电场等基本概念和定律,考查学生对静电场的理解和运用能力。
本文将通过对高考静电场考题的分析,总结出复习静电场的有效方法和学习技巧。
首先,我们来分析一下高考中常见的静电场考题种类。
一、简单的电荷分布问题。
这类题目主要考查学生对电荷分布的理解和计算能力。
常见的题目形式包括计算给定电荷体系的电场强度、电势、电场线等。
二、点电荷的叠加原理。
根据叠加原理,我们可以将复杂的电荷体系分解为若干个简单的点电荷,然后计算得到整个体系的电场强度或电势。
此类题目要求学生熟练掌握叠加原理,并能够将其灵活地运用到不同的情景中。
三、电势能和功的计算。
这类题目考查学生对电势能和功的理解和计算能力。
学生在解答此类题目时,需要明确电势能和功的定义,并能够根据题目要求进行计算。
四、电偶极子的计算。
电偶极子是由两个等量异号电荷组成的一个系统。
此类题目要求学生能够计算电偶极子的电势、电场强度等相关参数。
五、导体的电场分布问题。
导体内部的电场强度为零,且导体表面上的电场线垂直于表面。
此类题目要求学生应用导体的电场分布特性,计算导体外部的电场强度和电场线分布。
接下来,我们给出复习静电场的一些建议。
一、理清基本概念。
复习静电场之前,学生需要对基本概念进行理解和记忆。
包括电荷、电场、电场强度、电势等的定义和计算公式,以及常用定律和原理。
二、掌握计算方法。
静电场的计算主要依赖于基本的公式和定律。
学生需要熟练掌握这些计算方法,并能够灵活地运用到具体的题目中。
三、理论联系实际。
复习静电场时,要注重将理论知识与实际问题相结合。
通过大量的例题和实践题的练习,培养学生解决实际问题的能力,提高应用知识的能力。
四、总结归纳。
在复习静电场的过程中,要不断总结归纳相关的规律和解题思路。
通过总结归纳,可以帮助学生更好地理解和记忆知识点,提高解题的能力。
五、多做题,深入理解。
静电场是需要多做题才能熟练掌握的一个知识点,学生可以通过做大量的练习题,加深对概念和计算方法的理解,提高解题的准确性和速度。
静电场题型整理静电场常考的七大题型:1、场强叠加问题2、图像问题3、轨迹类(电势和电势能)问题4、等势面(等分法)问题5、库仑力受力分析问题6、电容器的动态分析7、带电粒子在电场中运动一、场强叠加问题1.(2017·江苏省高二学业水平模拟考试)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。
如图所示,在半球面AB 上均匀分布着正电荷,总电荷量为q ,球面半径为R ,CD 为通过半球顶点与球心O 的轴线,在轴线上有M 、N 两点,O M =ON =2R 。
已知M 点的场强大小为E ,则N 点的场强大小为A .24kq E R - B .24kq R C .E Rkq -22 D .24kq E R + 1.C 【解析】若将带电量为2q 的球面放在O 处,均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。
则在M 、N 两点所产生的电场为()22222k qkq E R R ⋅==,由题知当半球面如题图所示产生的场强为E ,则N 点的场强为22kq E E R '=-,故选C 。
2.(2017·甘肃省高三第二次诊断)如图所示,等量异种电荷A 、B 固定在同一水平线上,竖直固定的光滑绝缘杆与AB 连线的中垂线重合,C 、D 是绝缘杆上的两点,ACBD 构成一个正方形。
一带负电的小球(可视为点电荷)套在绝缘杆上自C 点无初速度释放,则小球由C 运动到D 的过程中,下列说法正确的是A .杆对小球的作用力先增大后减小B .杆对小球的作用力先减小后增大C .小球的速度先增大后减小D .小球的速度先减小后增大2.A 【解析】从C 到D ,电场强度先增大后减小,则电场力先增大后减小,则杆对小球的作用力先增大后减小,故A 正确,B 错误;因直杆处于AB 的连线的中垂线上,所以此线上的所有点的电场方向都是水平向右的,对带电小球进行受力分析,受竖直向下的重力,水平向右的电场力和水平向左的弹力,水平方向上受力平衡,竖直方向上的合力大小等于重力,重力大小不变,加速度大小始终等于重力加速度,所以带电小球一直做匀加速直线运动,故CD 错误。
【2018年高考考点定位】备考过程中,结合往年的高考命题,备考中需把握下面几点:1、电场力和电场能的性质,库仑定律和电场力做功与电势能的关系。
2、电容器和静电屏蔽,对电容器的两个公式4r s c kd επ=和Q c U=的关系,对于静电感应的分析和在静电屏蔽中的应用。
3、带点粒子在电场中的运动,包括带点粒子在电场中的偏转和带电粒子在加速电场和偏转电场的运动。
【考点p k 】名师考点透析考点一、电场的描述【名师点睛】1. 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电荷量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们连线上。
公式122kQ Q F R=.○2适用范围:真空中(空气中近似适用);点电荷(理想模型,只要带电体的大小形状对相互作用力的大小影响忽略不计就可以看做点电荷);均匀带点的球体可以距离足够远时可以看做集中在球心的点电荷。
○3库仑力的方向根据同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引来判断。
2. 电场强度:○1电荷之间的相互作用力是通过“场”来进行的,“场”的概念最早是法拉第提出来的。
○2电场是一种看不见摸不到的物质,但是有一种基本的性质即对放入其中的电荷有力的作用。
○3激发出电场的电荷称为场源电荷,试探电荷是检验电场强弱的电荷,不能对场源电荷的电场产生影响。
○4放入电场中某一点的电荷在该点所受到的电场力F 与其电荷量Q 的比值叫做这一点的电场强度,公式F E q=,单位为/N C 或者/v m 。
方向与正电荷所受到电场力的方向相同,是矢量,可以叠加。
电场强度大小有场源电荷及其空间位置决定,与试探电荷无关与电场力无关。
○5场源电荷为点电荷的电场强度2kQ E r =。
3. 电场线:○1电场是客观存在的,电场线是认为假设的,○2电场线的方向从正电荷直线负电荷,从正电荷指向无穷远,从无穷远指向负电荷。
○3电场线的切线方向表示电场的方向,电场线不能相交,因为同一点电场只有一个方向。
○4电场线的疏密程度表示电场的强弱。
○5匀强电场的电场线是平行的间隔均匀的直线。
4. 电场能的性质:电荷至于电场中具有电势能,如同重物在重力场中具有重力势能,电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加。
5. 电势如同重力场中的高度,沿电场线方向电势逐渐降低,匀强电场中,任意一条线段两端电势平均值等于中点电势。
6. 静电感应的原理是同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,由于外电场的存在使得导体内部的电荷重新排列,从而形成导体内部的感应电场,当静电平衡时,感应电场与外电场等大反向相互抵消。
考点二、平行板电容器【名师点睛】1. 平行板电容器两极板之间为匀强电场,匀强电场的电场强度大小U E d =,为描述电容器储存电荷本领的大小,我们引入电容这个物理量,电容4r s c kdεπ=,即电容大小与两极板正对面积成正比,与两极板之间电介质的介电常数成正比,与两极板之间的距离成反比,这些量影响电容的大小,而Q c U=只是一个定义式,极板所带电荷量与两极板电压之比等于电容。
2. 若两极板与电源接通,则电容器电压不变,此时电容4r s c kdεπ=判断电容,电场强度U E d =根据两极板间距判断电场强度的变化,电荷量Q cU =。
若两极板与外电路断开则电荷量不变,此时电压Q U c=,电场强度4r U Q Q k E d cd s πε===,此时改变两极板间距,电场强度不变。
考点三、带点粒子在电场中的运动【名师点睛】1. 带点粒子进入电场后仅在电场力的作用下运动,若运动轨迹为曲线,则可根据合力即电场力指向曲线内侧来判断电场力的方向,若已知电荷的正负则可判断电场的方向,若已知电场的方向则可判断电荷的正负,同时根据电场力做正功电势能减少动能增大,电场力做负功电势能增加动能减少判断功能变化情况。
2. 带点粒子进入加速电场,则可根据动能定理有2201122qU mv mv =-,若粒子进入偏转电场则有沿电场线方向0L v t =,垂直电场线方向F qU a m md ==,速度y v at =,位移212y at =,所以平抛运动的公式规律都可以套用。
【试题演练】 1.如图所示,在两个等量负点电荷形成的电场中,o 点是两电荷连线的中点, a 、b 是该线上的两点,c 、d 是两电荷连线中垂线上的两点,acbd 为一菱形。
若将一负粒子(不计重力且不影响原电场分布)从c 点匀速移动到d 点,电场强度用E ,电势用φ来表示。
则下列说法正确的是: ( )A .a ϕ一定小于o ϕ,o ϕ一定大于c ϕB .E a 一定大于E o ,E o 一定大于E cC .负粒子的电势能一定先增大后减小D .施加在负粒子上的外力一定先减小后增大【答案】C【名师点睛】本题考查对等量同种电荷电场线的分布情况及特点的理解和掌握程度,要抓住电场线的对称性.根据粒子所受的电场力情况分析粒子的运动情况。
2.下列选项中的各14圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各14圆环间彼此绝缘。
坐标原点O 处电场强度最大的是: ( )A B C D【答案】B3.(多选)如图所示,虚线a 、b 、c 代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即U ab =U bc .实线为一带正电的质点(不计重力)仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,M 、N 是这条轨迹上的两点,下列判断正确的是: ( )A .三个等势面中,a 的电势最低B .带电质点在M 点具有的电势能比在N 点具有的电势能大C .带电质点通过M 点时的动能比通过N 点时大D .带电质点通过M 点时的加速度比通过N 点时大【答案】BD【解析】电荷所受电场力指向轨迹内侧,由于电荷带正电,因此电场线指向右下方,沿电场线电势降低,故等势线的电势最高,故A 错误;根据质点受力情况可知,从M 到N 过程中电场力做正功,电势能降低,动能增大,故B 正确C 错误;等差等势面中等势面密的地方电场线也密,则M 点场强大,电场力大加速度大,则D 正确;【名师点睛】解决这类带电粒子在电场中运动的思路是:根据运动轨迹判断出所受电场力方向,然后进一步判断电势、电场、电势能、动能等物理量的变化。
由于质点只受电场力作用,根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即斜向右下方,由于质点带正电,因此电场线方向也指向右下方;电势能变化可以通过电场力做功情况判断;电场线和等势线垂直,且等势线密的地方电场线密,电场的场强大。
【三年高考】 15、16、17年高考真题及其解析1.【2017·江苏卷】如图所示,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:()(A)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【名师点睛】本题是带电粒子在电场中的运动,主要考察匀变速直线运动的规律及动能定理,重点是电容器的动态分析,在电荷量Q不变的时候,板间的电场强度与板间距无关.2.【2017·天津卷】(多选)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。
设电子在A、B两点的加速度大小分别为a A、a B,电势能分别为E p A、E p B。
下列说法正确的是:()A.电子一定从A向B运动B.若a A>a B,则Q靠近M端且为正电荷C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有E p A<E p BD.B点电势可能高于A点电势【答案】BC【名师点睛】本题考查的知识点较多,应从曲线运动的特点和规律出发判断出电子的受力方向,再利用相关电场和带电粒子在电场中的运动规律解决问题。
3.【2017·江苏卷】(多选)在x轴上有两个点电荷q1、q2,其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示.下列说法正确有:()(A)q1和q2带有异种电荷(B)x1处的电场强度为零(C)负电荷从x1移到x2,电势能减小(D)负电荷从x1移到x2,受到的电场力增大【答案】AC【解析】由图知x1处的电势等于零,所以q1和q2带有异种电荷,A正确,图象的斜率描述该处的电场强度,故x1处场强不为零,B错误;负电荷从x1移到x2,由低电势向高电势移动,电场力做正功,电势能减小,故C正确;由图知,负电荷从x1移到x2,电场强度越来越小,故电荷受到的电场力减小,所以D错误.【名师点睛】本题的核心是对φ–x图象的认识,要能利用图象大致分析出电场的方向及电场线的疏密变化情况,依据沿电场线的方向电势降低,还有就是图象的斜率描述电场的强弱——电场强度.4. 【2017·新课标Ⅰ卷】(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E a 、E b 、E c 和E d 。
点a 到点电荷的距离r a 与点a 的电势ϕa 已在图中用坐标(r a ,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W ab 、W bc 和W cd 。
下列选项正确的是: ( )A .E a :E b =4:1B .E c :E d =2:1C .W ab :W bc =3:1D .W bc :W cd =1:3 【答案】AC【名师点睛】本题主要考查学生的识图能力,点电荷场强及电场力做功的计算。
5. 【2017·新课标Ⅲ卷】(多选)一匀强电场的方向平行于xOy 平面,平面内a 、b 、c 三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V 、17 V 、26 V 。
下列说法正确的是: ( )A .电场强度的大小为2.5 V/cmB .坐标原点处的电势为1 VC .电子在a 点的电势能比在b 点的低7 eVD .电子从b 点运动到c 点,电场力做功为9 eV【答案】ABD【名师点睛】在匀强电场中沿同一方向线段的长度与线段两端的电势差成正比;在匀强电场中电场线平行且均匀分布,故等势面平行且均匀分布。
以上两点是解决此类题目的关键。
电势与电势能之间的关系,也是常考的问题,要知道负电荷在电势高处电势能低。
1.【2016·全国新课标Ⅱ卷】如图,P 为固定的点电荷,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a a 、a b 、a c ,速度大小分别为v a 、v b 、v c ,则: ( )A .a a >a b >a c ,v a >v c >v bB .a a >a b >a c ,v b >v c >v aC .a b >a c >a a ,v b >v c >v aD .a b >a c >a a ,v a >v c >v b【答案】D 【解析】在点电荷的电场中,场强大小2Q E kr =,由图可知a c b r r r >>,可得a c b E E E <<,而带电粒子运动的加速度qE a m=,则a c b a a a <<;而由动能定理:k qU E =∆可知电场力做负功,动能减小,由图ab cb U U >,则v a >v c >v b ,故选D.【名师点睛】此题考查带电粒子在电场中的运动问题;关键是掌握点电荷的电场分布规律;能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系;要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒。