2019届二轮复习电场的性质课件（共42张）

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第 10 讲　电场的性质 [ 考试要求和考情分析 ] 考试内容 选考要求 历次选考统计 命题角度 2016/04 2016/10 2017/04 2017/11 2018/04 2018/11 物理学史、库仑定律、电场强度与电场力的性质、电势差与电场能的性质、电容器相关问题 电荷及其守恒定律 c       6   库仑定律 c 13 13     6 8 电场强度 c 8 8 23 19 11 电势能和电势 c 13 8     11 6 电势差 c     23     电势差与电场强度的关系 c             静电现象的应用 b             库仑力作用下的平衡问题 [ 要点总结 ] 具体分析步骤 [ 典例分析 ] 【例 1 】 (2018· 浙江选考适应性考试 ) 如图 1 所示，绝缘细线 AB 和 BC 系一个质量为 m 、带电荷量为 q 的带正电小球 a ， AB 细线长为 l ，与竖直方向的夹角为 θ ＝ 30° ， x 轴为与 ABC 同一竖直面内的水平方向，带电小球 b 从左侧无穷远处沿＋ x 方向移动到右侧无穷远处， A 点到 x 轴的距离为 l 。 当 b 球经过 A 点正下方时，水平绝缘细线 BC 的拉力恰为零。若将带电小球视为点电荷，静电力恒量为 k ，重力加速度为 g 。下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 1 解析 　当 b 球经过 A 点正下方时，分析 a 球的受力情况，如图所示 。 答案 　 C [ 精典题组 ] 1. 如图 2 所示，水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电小球 A 、 B ，左边放一带正电的固定球 P 时， ( P 与 A 、 B 在同一水平面上 ) 两悬线都保持竖直方向。下面说法正确的是 ( 　　 ) 图 2 A. A 球带正电， B 球带负电；并且 A 球带电荷量较 B 球带电荷量大 B. A 球带正电， B 球带负电，并且 A 球带电荷量较 B 球带电荷量小 C. A 球带负电， B 球带正电，并且 A 球带电荷量较 B 球带电荷量小 D. A 球带负电， B 球带正电，并且 A 球带电荷量较 B 球带电荷量 大 答案　 C 2. (2018· 浙江诸暨市牌头中学高三期中 ) 如图 3 所示， A 和 B 均可视为点电荷， A 固定在绝缘支架上， B 通过绝缘轻质细线连接在天花板上，由于二者之间库仑力的作用细线与水平方向成 30° 角。 A 、 B 均带正电，电荷量分别为 Q 、 q ， A 、 B 处于同一高度，二者之间的距离为 L 。已知静电力常量为 k ，重力加速度为 g 。则 B 的质量为 ( 　　 ) 图 3 答案 　 D 电场强度的理解与计算 [ 要点总结 ] 1. 多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处产生的电场场强的矢量和，遵循平行四边形定则。 2. 电场强度叠加问题的求解思路 ( 1) 确定分析计算的空间位置； ( 2) 分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向； ( 3) 依次利用平行四边形定则求出矢量和 。 [ 典例分析 ] 【例 2 】 (2018· 浙江十校联盟适应性考试 ) 如图 4 所示，在水平向右的匀强电场中的 O 点固定一点电荷＋ Q ， a 、 b 、 c 、 d 、 e 、 f 为以 O 点为球心的同一球面上的点， aecf 平面水平， bedf 平面与匀强电场线垂直，则下列说法中正确的是 ( 　　 ) 图 4 A. 试探电荷＋ q 在 a 、 c 两点所受电场力相同 B. 试探电荷＋ q 在 d 、 f 两点所受电场力相同 C. 将点电荷＋ q 从球面上 b 点移到 c 点，电场力做功为零 D. 将点电荷＋ q 在球面上任意两点之间移动，从 a 点移动到 c 点的电势能变化量 最大 解析 　在点电荷＋ Q 产生的电场中 a 、 c 两点电场强度大小相等，方向相反，而根据电场的叠加原理可知， a 、 c 两点的合场强大小不相等，试探电荷＋ q 在 a 、 c 两点所受电场力不相同，选项 A 错误；在点电荷＋ Q 产生的电场中 d 、 f 点电场强度大小相等，方向垂直，而根据电场的叠加原理可知， d 、 f 两点的合场强大小相等，方向不相同，则试探电荷＋ q 在 d 、 f 两点所受电场力不相同，选项 B 错误；将点电荷＋ q 从球面上 b 点移到 c 点，点电荷的电场力不做功，但匀强电场的电场力却做功，所以电场力做功不为零，选项 C 错误；将点电荷＋ q 在球面上任意两点之间移动，点电荷的电场力不做功；而 a 、 c 两点间的电势差最大，由公式 W ＝ Uq 知，匀强电场的电场力做功最大，则从 a 点移动到 c 点的电势能变化量最大，选项 D 正确。 答案 　 D [ 精典题组 ] 3. (2018· 浙江临安选考模拟 ) 如图 5 所示， B 为线段 AC 的中点，如果在 A 处放一个＋ Q 的点电荷，测得 B 处的场强 E B ＝ 48 N/C ，则 ( 　　 ) 图 5 A. E C ＝ 24 N/C B. E C ＝ 12 N/C C. 若要使 E B ＝ 0 ，可在 C 处放一个－ Q 的点电荷 D. 把 q ＝ 10 － 9 C 的点电荷放在 C 点，则其所受电场力的大小为 6 × 10 － 9 N 答案　 B 图 6 答案　 B 电势高低及电势能 ( 变化 ) 大小的判断 [ 要点总结 ] 1. 电势高低的 判断 2. 电势能 ( 变化 ) 大小的判断 判断角度 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，电势能增大 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 ＝ qφ 将 q 、 φ 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 能量守恒法 在电场中，若只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大，电势能减小，反之，动能减小，电势能增大 A. a 、 c 两点的电势相等 B. 四个点中 c 点的电势最低 C. b 、 d 两点处的电场强度相同 D. 将一正试探电荷从无穷远处移到 c 点，电势能 增大 图 7 解析 　根据等量异种电荷的电场分布可知， c 点电势为零， a 点电势高于零，选项 A 错误；因过两点荷连线的垂直平分线上各点电势均为零，而在此垂直平分线左侧的电势均高于零，可知四个点中 c 点的电势最低，选项 B 正确；该电场中的电场强度关于两电荷连线对称，所以 b 、 d 两点场强大小相等，方向是对称的，是不相同的，选项 C 错误； c 点在两个电荷连线的中点上电势为零，所以它的电势和无穷远处的电势相等，则将一正试探电荷从无穷远处移到 c 点，电势能不变，选项 D 错误。 答案 　 B [ 精典题组 ] 5. (2018· 浙江路桥中学高二月考 ) 某点电荷和金属圆环间的电场线分布如图 8 所示，下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 8 A. a 点的电势高于 b 点的电势 B. 若将一正试探电荷由 a 点移到 b 点，电场力做负功 C. c 点的电场强度大于 d 点的电场强度 D. 负试探电荷在 c 点电势能小于它在 d 点的电势 能 解析 　由沿电场线的方向电势降落和电场线与等势面垂直的特点，可知 a 点的电势低于 b 点的电势，选项 A 错误；由电势能的公式 E p ＝ qφ ，可得出 a 点的电势能低于 b 点的电势能，由电场力做功与电势能变化的关系，说明电场力做了负功，选项 B 正确；因为电场线的疏密表示电场的强弱，故 c 点的电场强度小于 d 点的电场强度，选项 C 错误； c 点的电势低于 d 点，则负试探电荷在 c 点电势能大于它在 d 点的电势能，选项 D 错误。 答案 　 B 6. 如图 9 所示， A 、 B 、 C 、 D 是真空中一正四面体的四个顶点，每条棱长均为 l 。在正四面体的中心固定一电荷量为－ Q 的点电荷，静电力常量为 k ，下列说法正确的是 ( 　　 ) 答案 　 B 电势差与电场强度的关系 图 10 　　　　　　　图 11 结论 2 ：匀强电场中若两线段 AB ∥ CD ，且 AB ＝ CD ，则 U AB ＝ U CD ( 或 φ A － φ B ＝ φ C － φ D ) ，如图 11 所示 。 [ 典例分析 ] 【例 4 】 (2018· 浙江学军中学高二月考 ) 如图 12 所示， A 、 B 、 C 、 D 是匀强电场中的四个点， D 是 BC 的中点， A 、 B 、 C 构成一个直角三角形， AB 长为 1 m ，电场线与三角形所在的平面平行，已知 φ A ＝ 5 V 、 φ B ＝－ 5 V 、 φ C ＝ 15 V ，由此可以判断 ( 　　 ) 图 12 答案 　 D [ 精典题组 ] 7. 如图 13 所示，带有等量异号电荷的一对平行金属板 A 、 B 间为一匀强电场， A 、 B 相距 6 cm ， C 、 D 为电场中的两点 ( 其中 C 点在金属板上 ) ，且 CD ＝ 4 cm ， CD 连线和场强方向成 60° 角。已知电子从 D 点移到 C 点静电力做功为 3.2 × 10 － 17 J ，则匀强电场的场强 E 及 A 、 B 两点间的电势差 U AB 为 ( 　　 ) 图 13 A.2 × 10 4 N/C ； 450 V B.1 × 10 4 N/C ； 450 V C.1 × 10 5 N/C ； 600 V D.1 × 10 4 N/C ； 600 V 答案　 D 8. (2018· 浙江黄岩模拟 ) 如图 14 所示， A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 为匀强电场中一个边长为 10 cm 的正六边形的六个顶点， A 、 B 、 C 三点电势分别为 1 V 、 2 V 、 3 V ，正六边形所在平面与电场线平行。下列说法错误的是 ( 　　 ) 图 14 A. 通过 CD 和 AF 的直线应为电场中的两条等势线 B. 匀强电场的电场强度大小为 10 V/m C. 匀强电场的电场强度方向为由 C 指向 A D. 将一个电子由 E 点移到 D 点，电子的电势能将减少 1.6 × 10 － 19 J 答案 　 B 电场线、等势面与运动轨迹问题易错分析 【例】 如图 15 所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线分别为等势线 1 、 2 、 3 ，已知 MN ＝ NQ ，带电荷量相等的 a 、 b 两带电粒子从等势线 2 上的 O 点以相同的初速度飞出。仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如图所示，则 ( 　　 ) 图 15 A. a 一定带正电， b 一定带负电 B. a 加速度减小，电势能减小， b 加速度增大，电势能增大 C. M 、 N 两点间的电势差 | U MN | 等于 N 、 Q 两点间的电势差 | U NQ | D. a 粒子到达等势线 3 的动能变化量比 b 粒子到达等势线 1 的动能变化 量小 [ 错因分析 ] 此题易出现以下两种错误： (1) a 、 b 两带电粒子偏转方向相反，故两者电性相反， A 项正确； (2) 在电场中 MN ＝ NQ ，所以电势差也相等， C 项正确。 [ 正解展示 ] 　 因为不知道电场线的方向，无法确定 a 、 b 两粒子的电性，选项 A 错误； b 向电场线密集的地方运动，即 b 向电场强度大的地方运动。 a 向电场线稀疏的地方运动，即 a 向电场强度小的地方运动，所以 b 的加速度增大， a 的加速度减小，由运动轨迹可以判断两粒子都向电场力的方向偏转，电场力都做正功，电势能都减小，选项 B 错误；从 M 到 N 和从 N 到 Q ，场强 E MN > E NQ ，所以对应的电势差 | U MN |>| U NQ | ，选项 C 错误；由于两粒子带电荷量相等， W MN ＝ | qU MN | ＝ Δ E k b ， W NQ ＝ | qU NQ | ＝ Δ E k a ，因为 | U MN |>| U NQ | ，所以 W MN > W NQ ，因此 Δ E k b >Δ E k a ，选项 D 正确。 答案　 D 由运动的轨迹判断电场的性质应注意的问题 1 . 从轨迹弯曲方向判断受力方向 ( 说明：粒子受力方向一定沿电场线指向轨迹凹侧 ) ，从而分析电场方向或电荷的正负； 2. 结合带电粒子速度方向与电场力的方向，确定电场力做功的正负 ( 说明：若速度方向与电场力方向夹角小于 90° ，电场力做正功；若夹角大于 90° ，电场力做负功 ) ，从而确定电势能、电势的变化等。