2020高中物理 考点分类解读 专题1电场强度

2020高中物理 考点分类解读 专题1电场强度

1 考点 03 电场强度 知识精析 考点一 和 的比较 本质区别 定义式 决定式 意义及用途 给出了一种量度电场强弱的方法 指明了点电荷场强大小的决定因素 适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q 或 q 的意义 q 表示引入电场的检验（或试探）电荷的电荷量 Q 表示产生电场的源电荷的电荷量 E 与其他量关 系 E 用 F 与 q 的比值来表示，但 E 大小与 F、q 大小 无关 E 不仅用 Q，r 来表示，且 ， 经典示例 【例 1】电场强度的定义式为 ，点电荷的场强公式为 ，下列说法正确的是 A． 中的场强 E 与电荷 q 是无关的 B． 中的场强 E 是电荷 Q 产生的 C． 中的 F 表示单位正电荷受到的力 D． 和 都只对点电荷适用 【答案】AB 【解析】 中的 q 是试探电荷的电量，场强 E 与电荷 q 是无关的，选项 A 正确； 中的 Q 是场源电荷，即场强 E 是电荷 Q 产生的，选项 B 正确； 中的 F 表示单位正电荷受到的力，选项 C 错误； 适应于所有电场， 都只对点电荷适用，选项 D 错误。 FE q = 2 QE k r = FE q = 2 QE k r = E Q∝ 2 1E r ∝ FE q = 2 QE k r = FE q = 2 QE k r = FE q = FE q = 2 QE k r = FE q = 2 QE k r = FE q = FE q = 2 QE k r = 2 考点二 电场线 对电场线的理解及应用 1．判断电场强度的方向 电场线上任意一点的切线方向即为该点电场的方向。 2．判断电场力的方向——正电荷的受力方向和电场线在该点切线的方向相同，负电荷的受力方向和电 场线在该点切线的方向相反。 3．判断电场强度的大小（定性）——电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可判断电 荷受力大小和加速度的大小。 4．一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两 者才会重合： （1）电场线为直线； （2）带电粒子的初速度为零或速度方向与电场线平行； （3）带电粒子仅受电场力或所受其他力的合力的方向与电场线平行。 【例 2】两点电荷形成电场的电场线分布如图所示，A、B 是电场线上的两点，下列判断正确的是 A．A、B 两点的电场强度大小不等，方向相同 B．A、B 两点的电场强度大小相等，方向不同 C．左边电荷带负电，右边电荷带正电 D．两电荷所带电荷量相等 【答案】C 【解析】电场线从正电荷出发，到负电荷终止，电场线的疏密程度表示电场的强弱，电场线的切线方 向表示电场的方向。A、B 两点的电场强度大小不相等，方向也不相同，AB 错误、C 正确；电场线分布 不对称，两电荷所带电荷量不相等，D 错误。故选 C。 释疑解难 两个等量点电荷电场的分布特点 1．电场线的作用 （1）表示场强的方向 3 电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致． （2）比较场强的大小 电场线的疏密程度反映了场强的大小，即电场的强弱．同一幅图中，电场线越密的地方场强越大，电场线 越疏的地方场强越小． （3）判断电势的高低 在静电场中，顺着电场线的方向电势越来越低． 2．等量点电荷的电场线比较 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 连线中点 O 处的场强 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 沿中垂线由 O 点向外场强大小 O 点最大，向外逐渐减小 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 拓展训练 1．如图所示，一个绝缘圆环，当它的 均匀带电且电荷量为+q 时，圆心 O 处的电场强度大小为 E，现使半 圆 ABC 均匀带电+2q，而另一半圆 ADC 均匀带电–2q，则圆心 O 处电场强度的大小和方向为 A．2 E，方向由 O 指向 D B．4E，方向由 O 指向 D C．2 E，方向由 O 指向 B 1 4 2 2 4 D．0 2．为了测量电荷+Q 在 A 点激发的电场强度，放入试探电荷 q，测出 q 的受力 FA ，则 A．试探电荷 q 只能带正电 B．如果 q 的电荷量较大，足以影响到 Q 的分布状况，则 q 不能作为试探电荷 C．如果在 A 点换上试探电荷 q′，测得受力为 FA′，会有 = 的结论成立 D．将试探电荷 q 移到离 Q 更远的一点 B ，会有 = 的结论成立 3．如图所示，实线是匀强电场的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b 是轨迹 上的两点，若带电粒子在运动过程中只受电场力作用，则由此图可做出的判断是 A．带电粒子带负电荷 B．带电粒子带正电荷 C．带电粒子所受电场力的方向向左 D．带电粒子做匀变速运动 4．如图所示，16 个电荷量均为+q（q>0）的小球（可视为点电荷），均匀分布在半径为 R 的圆周上。若将 圆周上 P 点的一个小球的电荷量换成–2q，则圆心 O 点处的电场强度的大小为 A． B． C． D． 5．空间内有两个电荷量为 和+q 的点电荷分别固定在 A、B 两点，P 点和 A 点的连线与 AB 间的夹角为 ，P 点和 B 点的连线与 AB 间的夹角为 α。现有一个电子仅在电场力的作用下，在如图所示的与 纸面垂直且通过 P 点的平面内做匀速圆周运动，已知运动的半径为 r，电子质量为 m，带电荷量大小为 q FA ′ ′ q FA q FB q FA 2 kq R 2 2kq R 2 3kq R 2 4kq R 3q+ 30θ = ° 5 e。则 A．PB 与 AB 间的夹角为 60° B．电子运动轨迹上的各点电势相等 C．电子运动轨迹上的各点场强相同 D．电子运动的线速度 6．均匀带电的球体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，在半球体上均 匀分布正电荷，总电荷量为 q，球半径为 R，MN 为通过半球顶点与球心 O 的轴线，在轴线上有 A、B 两点， A、B 关于 O 点对称，AB=4R。已知 A 点的场强大小为 E，则 B 点的场强大小为 A． B． C． D． 3 2 kqe mr ⋅ 22 kq ER + 22 kq ER − 24 kq ER + 24 kq ER − 6 参考答案 1．A【解析】当圆环的 均匀带电，电荷量为+q 时，圆心 O 处的电场强度大小为 E，当半圆 ABC 的带电荷 量为+2q，由如图所示的矢量合成可得，在圆心处的电场强度大小为 ，方向由 B 到 D；当另一半圆 ADC 均匀带电−2q，同理，在圆心处的电场强度大小为 ，方向由 O 到 D；根据矢量的合成法则，圆心 O 处的电强度的大小为 ，方向由 O 到 D，选项 A 正确，BCD 错误。 【名师点睛】当圆环的 均匀带电，电荷量为+q 时，圆心 O 处的电场强度大小为 E，结合矢量合成法 则及正、负电荷在 O 点电场强度方向，即可求解。 2．BC【解析】试探电荷可以带正电或负电，A 错误；试探电荷的电荷量不能很大，否者会影响到 Q 的分布， B 正确；确定的电场中某点场强是个定值，不同的点场强一般不一样，C 正确，D 错误。 3．ACD【解析】因为带电粒子只受电场力作用而做曲线运动，如题图所示，所以电场力指向曲线内侧，即 电场力的方向与场强的方向相反，带电粒子必带负电荷；因带电粒子在匀强电场中运动，故带电粒子所 受电场力为恒力，做匀变速运动。故 ACD 正确。 4．A【解析】如果在 P 点没换成–2q 之前，小球均匀分布在半径为 R 的圆周上在圆心处场强为 0，P 点换成 –2q 后 ， O 点 的 电 场 强 度 为 –2q 电 荷 和 与 P 点 对 称 的 +q 在 O 点 产 生 的 电 场 的 合 场 强 ， 所 以 ，故应选 A。 5．ABD【解析】在 P 点电子受到的电场力竖直向下，故 ，解得 ，选 项 A 正确；电子运动的圆周上各点合电场强度的方向都指向圆心，电场力充当向心力，因此圆周上各点 电势相等，但圆周上各点场强方向不同，选项 B 正确，选项 C 错误；在 P 点电子受到的电场力为 ，解得 ，选项 D 正确。 1 4 2E 2E 2 2E 1 4 0 2 2 2 ·2k q kq kqE R R R = − = 2 2 3 cos cos sin sin qe qek k r r θ α θ α =           60a = ° 2 2 2 3 sin sin sin sin qe qe vk k m rr r θ α θ α + =           3 2 kqev mr = ⋅ 7 【名师点睛】此题是带电粒子在电场中的圆周运动问题，知道向心力的来源，粒子水平方向受力平衡， 竖直方向两电荷的库仑力的合力等于向心力。 6．B【解析】解：若将带电荷量为 2 q 的球面放在 O 处，均匀带电的球壳在 A、B 点所产生的电场为 ，由题知当半球面产生的场强为 E，则 B 点的场强为 。解得 ， 故选 B。 ( )0 2 2 2 22 kq kqE RR = = 0E E E′ = − 22 kqE ER =′ −