【物理】2019届一轮复习人教版电场线电场强度电势学案

【物理】2019届一轮复习人教版电场线电场强度电势学案

母题08 电场线 电场强度 电势 ‎【母题 一】 2018年普通高等 校招生全国统一考试物理（全国II卷）‎ ‎【母题原题】（多选）如图，同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点。一电荷量为q（q>0）的粒子从a点移动到b点，其电势能减小W1：若该粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2，下列说法正确的是（ ）‎ A. 此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行 B. 若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为 C. 若c、d之间的距离为L，则该电场的场强大小一定为 D. 若W1=W2，则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差 ‎【 】2018年普通高等 校招生全国统一考试物理（全国II卷）‎ ‎【答案】 BD 若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为 ‎ ,故B正确；‎ C、因为不知道匀强电场方向，所以场强大小不一定是，故C错误；‎ D、若W1=W2，说明 -- / ‎ 由因为；‎ 解得： ，故D正确；‎ 故选BD 点睛： 对匀强电场的电场特征要了解，利用电场力做功与电势差之间的关系求解。‎ ‎【母题 二】 2018年全国普通高等 校招生统一考试物理（新课标I卷）‎ ‎【母题原题】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衡于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为 ，则（ ）‎ A. a、b的电荷同号，‎ B. a、b的电荷异号，‎ C. a、b的电荷同号，‎ D. a、b的电荷异号，‎ ‎【答案】 D 与bc的夹角为θ，利用平行四边形定则和几何关系、库仑定律可得，Fac= ’，Fbc= ’，tanθ=3/4，tanθ= Fbc / Fac，ab电荷量的比值 =，联立解得： =64/27，选项D正确。‎ ‎【点睛】此题将库仑定律、受力分析、平行四边形定则有机融合，难度不大。‎ ‎【命题意图】 本题考查了电场线和电势知识，它们都是高中物理的核心知识，意在考查考生对物理主干知识的掌握情况。‎ ‎【考试方向】 电场线是人们为了研究电场的方便，而引入的假想的实际并不存在的曲线，理解电场线的性质和作用，是研究电场问题的基础。高考对电场的考查重点有：库仑定律，对电场强度、电势的理解、应用，匀强电场中电场强度与电势差的关系、电场力做功的特点，平行板电容器的动态变化，带电粒子在匀强电场中的运动等知识。题型仍以选择题、计算题为主。 / -- ‎ ‎【得分要点】 对电场线和电势，考生重点理解以下几点：‎ ‎（1）电场线的性质：电场线是人们为了研究电场的方便，而假想的实际并不存在的曲线，是理想化的模型；电场线始于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无穷远处），不是闭合的；电场线永不相交。‎ ‎（2）电场线的特点或作用：电场线的疏密表示电场的强弱（等势线的疏密也表示电场的强弱）；电场线上某点的切线方向表示该点处的场强方向；沿着电场线的方向，电势逐渐减小。‎ ‎（3）等势面的特点或作用：等势面一定与电场线垂直，即一定垂直于场强方向；电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永不相交；相邻两个等势面间的电势差是相等的，但在非匀强电场中，等势面间的距离并不恒定，场强大的地方，间距小，所以等势线的疏密表示电场的强弱；在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功；处于静电平衡状态的导体是等势体，表面是等势面。‎ ‎【母题1】一电场的电场线分布如图所示，电场中有A、B、C三点，且AB=BC，则下列关系中正确的是( )‎ A. 电场强度大小关系为EA=EC>EB B. 电势 C. 将一带负电粒子由A经B移至C点过程中，电场力先做负功再做正功 D. 将一带正电粒子由A经B移至C点过程中，电势能先增大再减小 ‎【答案】 D ‎【解析】由电场线分布可知EA=EC，>‎ B. <，>‎ C. =， =‎ D. <，=‎ ‎【答案】 B 同理可求得：O处的场强为 所以 B处的电势为 O处的电势为 所以，故B正确。‎ 点睛：解决本题关键理解电场强度是矢量合成时遵循平行四边形定则，电势为标量合成时只求代数和即可。‎ ‎【母题3】如图所示，正方形ABCD的对角线相交于O点，两个等量同种正电荷分别固定在A、C两点，则（ ）‎ A. B、D两处电势、场强均相同 B. B、D两处电势、场强均不相同 ‎ C. 若在B点静止释放一电子，电子一定在B、D间往复运动，且加速度先减小后增大 D. 若在B点给电子一垂直纸面合适的速度，电子可绕O点做匀速圆周运动 ‎【答案】 D ‎【母题4】如图，真空中以O点为圆心、Oa为半径的圆周上等间距分布a、b、c、d、e、f、g、h八个点，a、e两点放置等量同种点电荷+Q和+Q，下列说法不正确的是 A. b、d、f、h的电场强度大小相等 B. b、d、f、h的电势相等 C. 在c点由静止释放的电子向O点做加速度一直减小的加速直线运动 D. 将一电子由b点沿bcd圆弧移到d点，电子的电势能先减小后增加 ‎【答案】 C ‎【解析】根据场强的叠加和对称性，可知两电荷在b、d、f、h点产生的场强大小相等，但方向不同，故A正确。等量同种电荷间的电场线是排斥状的，且关于ae中点O对称。b、d、f、h是关于ae的中点O对称的四个点，知电势相等，故B正确。从c到O点，根据等量同种正电荷中垂线上电场的分布特点，可知电场强度可能先增大后减小，也可能一直减小，故加速度可能先增大后减小，也可能一直减小，故C错误。在电子由 b 点沿 bcd 圆弧移到 d 点的过程中，根据电场线的分布，知电场力先做负功，再做正功。所以电势能先增大后减小。故D正确。本题选不正确的，故选C。‎ ‎【点睛】根据场强的叠加判断各点的场强大小是否相等。根据电场线的分布判断电势的高低。对电子受力分析，判断其合力方向，从而判断它的运动情况。根据电场力做功判断电势能的变化。‎ ‎【母题5】两电荷量分别为和的点电荷固定在x轴上的O、M两点，规定无穷远处为电势能零点，一带负电的试探电荷在x轴上各点具有的电势能随x变化关系如图所示，其中试探电荷在A、N两点的电势能为零，在ND段中C点电势能最大，则下列说法正确的是 A. 为正电荷，为负电荷 B. 电荷量小于的电荷量 C. 将一正点电荷从N点移到D点，电场力先做负功后做正功 D. 将一正点电荷从N点静止释放后会沿x轴正方向运动且到达C点时速度最大 ‎【答案】 D 点睛：根据顺着电场线方向电势降低，判断两个电荷的电性，根据A点距离O比较远而距离M比较近，确定电荷量的大小，分析电场力的方向判断电场力做功的正负。‎ ‎【母题6】在两等量异种点电荷A和B形成的电场中。将另两个等量异种试探电荷a、b用绝缘细杆连接后,放置在点电荷A和B的连线上，且关于连线中点对称，如图所示。图中水平虚线为A、B连线的中垂线。现将试探电荷a、b连同绝缘细杆从图示位置沿A、B连线的中垂线向右平移到无穷远处，平移过程中两试探电荷始终关于中垂线对称。若规定A、B连线中点处电势为零。则下列说法中正确的是 A. 在A、B连线上，b处的电势大于零 B. a、b整体在A、B连线处具有的电势能大于零 C. 在水平移动a、b整体的过程中，静电力对a、b整体做负功 D. 在图示位置将a、b整体绕绝缘细杆中点转动900的过程中，静电力对a、b整体做负功 ‎【答案】 B ‎ 故选B ‎【母题7】（多选）如图(a)所示，两个带正电的小球A、B (均可视为点电荷)套在一根倾斜的光滑绝缘直杆上，其中A球固定，电荷量QA=2.0×10-4C，B球的质量m=0.l g。以A为坐标原点，沿杆向上建立直线坐标系， B球的总势能(重力势能与电势能之和)随位置x的变化规律如图(b)中曲线I所示，直线II为曲线I的渐近线，图中M点离A点距离为6m。令A所在平面为参考平面，无穷远处电势为零，重力加速度g取10m/s2，静电力恒量 =9.0×100N·m2/C2。下列说法正确的是(  )‎ A. 杆与水平面的夹角θ=60°‎ B. B球的电荷量QB=1.0×10-5C x w C. 若B球以4J的初动能从M点沿杆向上运动，到最高点时电势能减小2J D. 若B球从离A球2m处静止释放，则向上运动过程中加速度先减小后增大 ‎【答案】 BCD ‎【解析】A、渐进线Ⅱ表示B的重力势能随位置的变化关系，即，则有，解得，故A错误；‎ B、由图乙中的曲线Ⅰ知，在x=6m出总势能最小，动能最大，该位置M点受力平衡，则有，‎ 动过程中，根据牛顿第二定律可知，库仑力减小，向上运动过程中加速度大小增大；故D正确；‎ 故选BCD。‎ ‎【母题8】（多选）如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在的直线平行于两电荷的连线，且a和c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上，以下判断正确的是 A. b点与d点场强方向相同 B. a点和c点电势相同 C. a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差 D. 带正电的试探电荷在a点的电势能大于在c点的电势能 ‎【答案】 ACD ‎【解析】A、根据等量异种电荷周围的电场线的特点,知两电荷连线的垂直平分线上的电场方向水平向右,d点的场强方向水平向右,所以b点与d点的场强方向相同.故A正确；‎ B、作出等量异种电荷的电场线，如图所示.‎ 沿着电场线方向电势逐渐降低,可以知道a点的电势大于c点的电势.故B错误.‎ C、由对称性可以知道,a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差.所以C选项是正确的.‎ D、将正电荷从a点移动到c点,电场力做正功,电势能减小,则a点的电势能大于c点的电势能.故D正确；‎ 故选ACD 点睛：据等量异号电荷的电场分布特点可以知道各点的场强大小,由电场线性质及电场的对称性可以知道ab及bc两点间的电势差;由电势能的定义可以知道ac两点电势能的大小.结合电场力做功比较电势能的高低.‎ ‎【母题9】如图所示,在绝缘水平面上的两物块A、B用劲度系数为 =12N/m的水平绝緣轻质弹簧连接,物块B、C用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,A靠在竖直墙边,C在倾角为θ=37°的长斜面上,滑轮两侧的轻绳分别与水平面和斜面平行.A、B、C的质量分别是mA0.5 g、mB=l g、mc=1 g,A、C均不带电,B带正电q=6.4×10-5C,滑轮左侧存在着水平向左的匀强电场E=5.0×105V/m,整个系统不计一切摩擦,B与滑轮足够远。开始时系统静止.现让C在沿斜面向下的拉力F作用下做加速度大小为a=1m/s2的匀加速直线运动,弹簧始终未超过弹性限度,重力加速度大小g=10m/s2.(sin37°=0,6,cos37°=0.8)‎ ‎（1）求开始时弹簧的压缩长度x1‎ ‎（2）求A刚要离开墙壁时拉力F的功率 ‎（3）若A刚要离开墙壁时,撤去拉力F,同时场强大小突然减为E=15/16×105V/m,方向不变.求在之后的运动过程中弹簧的最大弹性势能Ep如,和A的最大速度 ‎【答案】 （1）2m（2）60W（3）0.8J；3.2m/s ‎（3）A离开墙壁后，A、B、C系统的合外力为零，系统动量守恒， ‎ 当三个物块的速度相等时，弹簧弹性势能最大，有 根据能量守恒定律有： ，解得 当弹簧再次恢复原长时，A的速度最大。 -- / ‎ 由动量守恒可得 由机械能守恒定律可得 解得 ‎【母题10】如图所示，在竖直平面内，用长为L的绝缘轻绳将质量为m、带电量为+q、的小球悬于O点，整个装置处在水平向右的匀强电场中。初始时刻小球静止在P点。细绳与场强方向成角。今用绝缘锤子沿竖直平面、垂直于OP方向打击一下小球，之后迅速撤离锤子，当小球回到P处时，再次用锤子沿同一方向打击小球，两次打击后小球恰好到达Q点，且小球总沿圆弧运动，打击的时间极短，小球电荷量不损失。锤子第一次对小球做功为W1，第二次对球做功为W2。 ‎ ‎（1）求匀强电场的场强大小E；‎ ‎（2）若的值达到最大，分别求W1、W2;‎ ‎（3）的值最大时，求第一、二次小球被打击后瞬间细绳的拉力大小F1、F2．‎ ‎【答案】 （1）（2）；（3）；‎ 在等效最高点C时，根据牛顿第二定律有：‎ 根据功能关系有：W1+W2-mg∙2L∙sinθ-qE∙2L∙cosθ=mv02‎ 整理可以得到：‎ 整理可以得到：W1=，W2=．‎ ‎（3）打击一次后，物体获得的速度为v1，则有：W1=mv12．‎ 点睛：本题是动能定理及牛顿定律的应用的综合题目；分析什么条件下W1最大，W2最小是关键，再运用牛顿第二定律和动能定理结合求解．‎ 1、