高考物理三轮冲刺 专题八 静电场课件

专题八 静 电 场 1.1.物质的电结构、电荷守恒物质的电结构、电荷守恒 2.2.静电现象的解释静电现象的解释 3.3.点电荷点电荷 4.4.库仑定律库仑定律 5.5.静电场静电场 6.6.电场强度、点电荷的场强电场强度、点电荷的场强 7.7.电场线电场线 8.8.电势能、电势电势能、电势 9.9.电势差电势差 10.10.匀强电场中电势差与电场强度的关系匀强电场中电势差与电场强度的关系 11.11.带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动 12.12.示波管示波管 13.13.常见电容器常见电容器 14.14.电容器的电压、电荷量和电容的关系电容器的电压、电荷量和电容的关系 1.1.理解库仑定律的内容、适用条件，并能应用该定律解决相关理解库仑定律的内容、适用条件，并能应用该定律解决相关问题问题. .2.2.理解电场强度、电势和电势差的概念，知道它们分别从力的理解电场强度、电势和电势差的概念，知道它们分别从力的角度和能量的角度来描述电场，并能应用它们进行相关的分析角度和能量的角度来描述电场，并能应用它们进行相关的分析与计算与计算. .3.3.能够用电场线描述几种常见的电场：点电荷的电场、等量同能够用电场线描述几种常见的电场：点电荷的电场、等量同种种( (异种异种) )点电荷电场、匀强电场等点电荷电场、匀强电场等. .4.4.能够正确理解物理量的正值和负值的含义，如电荷的正负、能够正确理解物理量的正值和负值的含义，如电荷的正负、电势的正负、电势能的正负以及电场力做功的正负与电势能的电势的正负、电势能的正负以及电场力做功的正负与电势能的增减相对应关系增减相对应关系. .5.5.能结合力学的平衡、运动学、牛顿运动定律、功能关系、能能结合力学的平衡、运动学、牛顿运动定律、功能关系、能量守恒定律及交流电等知识处理带电粒子在电场中运动的问题量守恒定律及交流电等知识处理带电粒子在电场中运动的问题. .6.6.理解电容器电容的定义式和平行板电容器电容的决定式，并理解电容器电容的定义式和平行板电容器电容的决定式，并能解决有关问题能解决有关问题. . 电荷守恒、库仑定律电荷守恒、库仑定律【典例【典例1 1】(2011(2011海南高考海南高考) )三个相同的金属小球三个相同的金属小球1 1、2 2、3 3分别分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径. .球球1 1的带的带电量为电量为q q，球，球2 2的带电量为的带电量为nqnq，球，球3 3不带电且离球不带电且离球1 1和球和球2 2很远，很远，此时球此时球1 1、2 2之间作用力的大小为之间作用力的大小为F.F.现使球现使球3 3先与球先与球2 2接触，再与接触，再与球球1 1接触，然后将球接触，然后将球3 3移至远处，此时移至远处，此时1 1、2 2之间作用力的大小仍之间作用力的大小仍为为F F，方向不变，方向不变. .由此可知由此可知( )( )A.n=3 B.n=4 C.n=5 D.nA.n=3 B.n=4 C.n=5 D.n=6=6 【审题视角【审题视角】解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：【关键点【关键点】(1)(1)相同金属小球接触时电量的转移与分配规律相同金属小球接触时电量的转移与分配规律. .(2)(2)库仑定律的应用库仑定律的应用. . 【精讲精析【精讲精析】设小球设小球1 1、2 2之间的距离为之间的距离为r.r.球球3 3接触前，接触前，球球3 3分别与球分别与球1 1、2 2接触后，接触后， 联立以上两式解得：联立以上两式解得：n=6n=6，故，故D D正确正确. .答案：答案：D D 2q nqFkr，21nqq2n qnq2qqF224，则22n qnq24kr，【命题人揭秘【命题人揭秘】电荷的重新分配规律电荷的重新分配规律两个完全相同的金属球接触两个完全相同的金属球接触, ,电荷将重新分配电荷将重新分配: :(1)(1)若两球带同种电荷若两球带同种电荷q q1 1、q q2 2, ,则接触后电量平均分配则接触后电量平均分配, ,即即(2)(2)若两球带异种电荷若两球带异种电荷q q1 1、q q2 2, ,则接触后电量先中和后平分则接触后电量先中和后平分, ,即即 电性与带电量大的金属球相同电性与带电量大的金属球相同. . 1212qqqq.2 1212qqqq,2 点电荷的场强、电场的叠加点电荷的场强、电场的叠加【典例【典例2 2】(2011(2011重庆高考重庆高考) )如图所示，电如图所示，电量为量为+q+q和和-q-q的点电荷分别位于正方体的顶的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有点，正方体范围内电场强度为零的点有( )( )A A体中心、各面中心和各边中点体中心、各面中心和各边中点B B体中心和各边中点体中心和各边中点C C各面中心和各边中点各面中心和各边中点D D体中心和各面中心体中心和各面中心【审题视角【审题视角】解答本题时要把握以下三点：解答本题时要把握以下三点：【关键点【关键点】(1)(1)电场强度是矢量，按照矢量法则叠加电场强度是矢量，按照矢量法则叠加. .(2)(2)点电荷场强公式点电荷场强公式(3)(3)两个等量同种点电荷连线中点场强叠加为零两个等量同种点电荷连线中点场强叠加为零. . 2kQE.r【精讲精析【精讲精析】在正方体的上面中心，上面的四个电荷分成两组在正方体的上面中心，上面的四个电荷分成两组产生的场强都是零，下面的四个电荷分成两组产生的场强等大产生的场强都是零，下面的四个电荷分成两组产生的场强等大反向，所以正方体的上面中心处的合场强为零，同理所有各面反向，所以正方体的上面中心处的合场强为零，同理所有各面中心处的合场强都为零中心处的合场强都为零. .在体中心，可以将八个电荷分成四组，在体中心，可以将八个电荷分成四组，产生的合场强为零产生的合场强为零. .而在各边中点，场强无法抵消，合场强不而在各边中点，场强无法抵消，合场强不为零为零. .答案：答案：D D 【命题人揭秘【命题人揭秘】求合场强的两种常用方法求合场强的两种常用方法(1)(1)对称法：利用带电体电荷分布具有对称性，或带电体产生对称法：利用带电体电荷分布具有对称性，或带电体产生的电场具有对称性的特点求合场强的方法的电场具有对称性的特点求合场强的方法. .(2)(2)补偿法：题给条件建立的模型补偿法：题给条件建立的模型A A不是一个完整的标准模型，不是一个完整的标准模型，这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建立另这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建立另一个容易求解的模型一个容易求解的模型B B，并且模型，并且模型A A与模型与模型B B恰好组成一个完整恰好组成一个完整的标准模型的标准模型. .这样求解模型这样求解模型A A的问题就变为求解一个完整的标准的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型模型与模型B B的差值问题的差值问题. . 电场强度、电势、电场线电场强度、电势、电场线【典例【典例3 3】(2011(2011上海高考上海高考) )电场线分布电场线分布如图所示，电场中如图所示，电场中a a，b b两点的电场强度大两点的电场强度大小分别为小分别为E Ea a和和E Eb b，电势分别为，电势分别为a a和和b b，则则( )( )A AE Ea aEEb b，a a b b B BE Ea aEEb b，a a b bC CE Ea aE b b D DE Ea aEEb b，a a UUbcbc，所以由，所以由a a点到点到b b点比由点比由b b点到点到c c点电场力对粒子做的功多，点电场力对粒子做的功多，根据动能定理可知根据动能定理可知D D对对. .答案答案: :C C、D D 【命题人揭秘【命题人揭秘】带电粒子轨迹类问题带电粒子轨迹类问题“三判断三判断”(1)(1)判断速度方向：带电粒子的轨迹的切线方向为该点处的速判断速度方向：带电粒子的轨迹的切线方向为该点处的速度方向度方向. .(2)(2)判断电场力判断电场力( (或场强或场强) )的方向：带电粒子所受电场力的方向：带电粒子所受电场力( (仅受电仅受电场力作用场力作用) )指向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的正负判断场强指向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的正负判断场强的方向的方向. .(3)(3)判断电场力做功的正负及电势能的增减：若电场力与速度判断电场力做功的正负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则合力做正功，电势能减小；若电场力与速度方方向成锐角，则合力做正功，电势能减小；若电场力与速度方向成钝角，电场力做负功，电势能增加向成钝角，电场力做负功，电势能增加. . 电容器电容器【典例【典例5 5】(2011(2011天津高考天津高考) )板间距为板间距为d d的平行板电容器所带电的平行板电容器所带电荷量为荷量为Q Q时，两极板间电势差为时，两极板间电势差为U U1 1，板间场强为，板间场强为E E1 1. .现将电容器现将电容器所带电荷量变为所带电荷量变为2Q2Q，板间距变为，板间距变为d/2d/2，其他条件不变，这时两，其他条件不变，这时两极板间电势差为极板间电势差为U U2 2，板间场强为，板间场强为E E2 2，下列说法正确的是，下列说法正确的是( )( )A AU U2 2=U=U1 1，E E2 2=E=E1 1 B BU U2 2=2U=2U1 1，E E2 2=4E=4E1 1C CU U2 2=U=U1 1，E E2 2=2E=2E1 1 D DU U2 2=2U=2U1 1，E E2 2=2E=2E1 1 【审题视角【审题视角】解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：【关键点【关键点】(1)(1)综合运用平行板电容器的两个公式综合运用平行板电容器的两个公式(2)(2)结合匀强电场中电势差与场强之间的关系式结合匀强电场中电势差与场强之间的关系式 根据条根据条件得出答案件得出答案. . r SQCC.U4kd和UEd，【精讲精析【精讲精析】解答本题可按以下流程分析解答本题可按以下流程分析: :故故C C正确正确. .答案：答案：C C 【命题人揭秘【命题人揭秘】 电容器动态分析类问题的两点提醒电容器动态分析类问题的两点提醒(1)(1)两类基本情况：两类基本情况：电容器始终与电源相连，极板间电压电容器始终与电源相连，极板间电压U U保持不变；保持不变；电容器充电后与电源断开，极板带电量电容器充电后与电源断开，极板带电量Q Q保持不变保持不变. .(2)(2)两个常用公式：两个常用公式：当极板间电压当极板间电压U U不变时，应用不变时，应用 讨论板间电场强度；讨论板间电场强度；当极板带电量当极板带电量Q Q保持不变时，应用保持不变时，应用 讨论板间电场强度讨论板间电场强度. . UEdQES 电场的叠加问题电场的叠加问题【典例【典例6 6】(2012(2012安徽高考安徽高考) )如图甲所示，如图甲所示，半径为半径为R R的均匀带电圆形平板，单位面积的均匀带电圆形平板，单位面积带电量为带电量为,其轴线上任意一点其轴线上任意一点P(P(坐标为坐标为x x的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出： 方向沿方向沿x x轴轴. .现考虑单位面积带电量现考虑单位面积带电量为为0 0的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为r r的圆的圆板，如图乙所示板，如图乙所示. .则圆孔轴线上任意一点则圆孔轴线上任意一点Q(Q(坐标为坐标为x)x)的电场强的电场强度为度为( )( ) 1/222xE2k1,RxA. B.A. B.C. D.C. D.【审题视角【审题视角】解答本题时要注意以下两点：解答本题时要注意以下两点：【关键点【关键点】(1)(1)当圆板的半径当圆板的半径R R无限大时，无限大时，(2)(2)根据电场的叠加，根据电场的叠加，Q Q点的场强应为挖去圆孔前平面产生的场点的场强应为挖去圆孔前平面产生的场强减去圆孔部分的电荷在强减去圆孔部分的电荷在Q Q点产生的场强点产生的场强. . 01/222x2krx01/222r 2krx0 x2k r0r2kx1/222x0Rx；【精讲精析【精讲精析】由由 可知，可知，RR时，时，E=2kE=2k，即无限大均匀带电平板在，即无限大均匀带电平板在Q Q点产生的电场强度为点产生的电场强度为E E1 1=2k=2k0 0，而半径为，而半径为r r的单位面积带电量为的单位面积带电量为0 0的圆板在的圆板在Q Q点产点产生的电场强度为生的电场强度为 则所求电场强度为则所求电场强度为E EQ Q=E=E1 1-E-E2 2= = 故选项故选项A A正确正确. .答案答案: :A A1/222xE2k1Rx201/222xE2k 1rx，01/222x2k,rx【命题人揭秘【命题人揭秘】新情景下物理方法的应用技巧新情景下物理方法的应用技巧本题注重考查物理方法，要求考生注意去领会相关物理研究方本题注重考查物理方法，要求考生注意去领会相关物理研究方法法. .情景不拘泥于课本的限制情景不拘泥于课本的限制. .本题要求判断两个均匀带电圆环轴线上的电场强度大小，显然本题要求判断两个均匀带电圆环轴线上的电场强度大小，显然无法直接通过物理规律直接推导得出结论，应另辟蹊径，可以无法直接通过物理规律直接推导得出结论，应另辟蹊径，可以运用量纲分析法、特殊值法、极限法、对称法、等效法等解决运用量纲分析法、特殊值法、极限法、对称法、等效法等解决问题问题. . 图象在电场中的应用图象在电场中的应用【典例【典例7 7】(2011(2011上海高考上海高考) )两个等量异种点电荷位于两个等量异种点电荷位于x x轴上，轴上，相对原点对称分布，正确描述电势相对原点对称分布，正确描述电势随位置随位置x x变化规律的是图变化规律的是图( )( ) 【审题视角【审题视角】解决此类问题的两点提醒：解决此类问题的两点提醒：【关键点【关键点】(1)(1)画出两个等量异种点电荷的电场线画出两个等量异种点电荷的电场线. .(2)(2)明确电场线方向与电势关系明确电场线方向与电势关系. . 【精讲精析【精讲精析】电场线从正电荷出发终电场线从正电荷出发终止于无穷远处，且沿着电场线方向电止于无穷远处，且沿着电场线方向电势越来越低，故越靠近正点电荷的位势越来越低，故越靠近正点电荷的位置电势越高，越靠近负点电荷的位置电势越低，电势是标量，置电势越高，越靠近负点电荷的位置电势越低，电势是标量，正值一定大于负值，故若取两电荷连线的中垂面为零势能面，正值一定大于负值，故若取两电荷连线的中垂面为零势能面，则靠近负点电荷的电势均为负值，靠近正点电荷的电势均为正则靠近负点电荷的电势均为负值，靠近正点电荷的电势均为正值，故值，故A A正确正确. .当然也可以将等势面与地理的当然也可以将等势面与地理的“等高线等高线”进行类进行类比，正点电荷处于正立的山口处，负点电荷处于倒立的山口处，比，正点电荷处于正立的山口处，负点电荷处于倒立的山口处，显然显然A A正确正确. .答案：答案：A A 【命题人揭秘【命题人揭秘】由由-x-x图象分析场强、电势的大小关系图象分析场强、电势的大小关系(1)(1)在在-x-x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向势大小关系确定电场强度的方向. .(2)(2)电场强度的大小等于电场强度的大小等于-x-x图线的斜率大小，电场强度为零图线的斜率大小，电场强度为零处，处，-x-x图线存在极值，其切线的斜率为零图线存在极值，其切线的斜率为零. .(3)(3)在在-x-x图象中分析移动电荷时电势能的变化，可用图象中分析移动电荷时电势能的变化，可用W WABAB= = qUqUABAB，分析，分析W WABAB的正负，然后作出判断的正负，然后作出判断. . 电场中的力学综合应用电场中的力学综合应用【典例【典例8 8】(2011(2011福建高考福建高考) )反射式速调管是常用的微波器件反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似与下述过程类似. .如图所示，在虚线如图所示，在虚线MNMN两侧分别存在着方向相两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从反的两个匀强电场，一带电微粒从A A点由静止开始，在电场力点由静止开始，在电场力作用下沿直线在作用下沿直线在A A、B B两点间往返运动两点间往返运动. .已知电场强度的大小分已知电场强度的大小分别是别是E E1 1=2.0=2.010103 3 N/C N/C和和E E2 2=4.0=4.010103 3 N/C N/C，方向如图所示，方向如图所示. .带电带电微粒质量微粒质量m=1.0m=1.01010-20-20 kg kg，带电量，带电量q=-1.0q=-1.01010-9-9 C C，A A点距虚点距虚线线MNMN的距离的距离d d1 1=1.0 cm=1.0 cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应应. .求：求：(1)B(1)B点到虚线点到虚线MNMN的距离的距离d d2 2；(2)(2)带电微粒从带电微粒从A A点运动到点运动到B B点所经历的时间点所经历的时间t.t. 【审题视角【审题视角】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：【关键点【关键点】(1)(1)明确带电微粒的运动过程，微粒在两个场强大小、方向都明确带电微粒的运动过程，微粒在两个场强大小、方向都不同的电场中先做匀加速后做匀减速直线运动不同的电场中先做匀加速后做匀减速直线运动. .(2)(2)由动能定理、牛顿第二定律列方程求解由动能定理、牛顿第二定律列方程求解. . 【精讲精析【精讲精析】(1)(1)带电微粒由带电微粒由A A运动到运动到B B的过程中，由动能定理的过程中，由动能定理知知|q|E|q|E1 1d d1 1|q|E|q|E2 2d d2 2=0,=0,解得解得 (2)(2)设微粒在虚线设微粒在虚线MNMN两侧的加速度大小分别为两侧的加速度大小分别为a a1 1、a a2 2，由牛顿第，由牛顿第二定律有二定律有|q|E|q|E1 1=ma=ma1 1,|q|E,|q|E2 2=ma=ma2 2设微粒在虚线设微粒在虚线MNMN两侧的时间大小分别为两侧的时间大小分别为t t1 1、t t2 2，由运动学公式知由运动学公式知 又又t=tt=t1 1+t+t2 2代入数据解得代入数据解得t= 1.5t= 1.51010-8 -8 s s答案：答案：(1)0.50 cm (2)1.5(1)0.50 cm (2)1.51010-8-8 s s 1212Edd0.50 cmE2211 122 211da t ,da t ,22【阅卷人点拨【阅卷人点拨】 失失分分提提示示(1)(1)没有认真分析题意，搞不清楚每个过程的受力情况没有认真分析题意，搞不清楚每个过程的受力情况. .(2)(2)不能根据其运动情况，确定不同阶段的运动性质，进不能根据其运动情况，确定不同阶段的运动性质，进而不知道怎样选择相应的公式求解而不知道怎样选择相应的公式求解. .备备考考指指南南(1)(1)求解多过程问题时，要善于采用分段法从受力的角度，求解多过程问题时，要善于采用分段法从受力的角度，分析逐个过程中物体的运动性质，同时要特别注意过程间分析逐个过程中物体的运动性质，同时要特别注意过程间的联系的联系, ,如位移关系等如位移关系等. .(2)(2)通过仔细的读题与审题，理解题意、建立正确的情景，通过仔细的读题与审题，理解题意、建立正确的情景，选择相应的物理规律求解问题选择相应的物理规律求解问题. . 库仑定律、电场力的性质库仑定律、电场力的性质 高考指数高考指数: :1.(20121.(2012浙江高考浙江高考) )用金属箔做成一个用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上. .小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为 0.5 cm 0.5 cm 时时圆环被吸引到笔套上，如图所示，对上述现象的判断与分析，圆环被吸引到笔套上，如图所示，对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是下列说法正确的是( )( ) A.A.摩擦使笔套带电摩擦使笔套带电B.B.笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C.C.圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力环的重力D.D.笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和【解析【解析】选选A A、B B、C.C.笔套与头发摩擦后，它们的原子核束缚电笔套与头发摩擦后，它们的原子核束缚电子的本领不同，而使笔套带电，这种起电方式叫摩擦起电，选子的本领不同，而使笔套带电，这种起电方式叫摩擦起电，选项项A A正确；当带电的笔套靠近金属箔圆环时，圆环上部感应出正确；当带电的笔套靠近金属箔圆环时，圆环上部感应出与笔套相异的电荷，下部感应出与笔套相同的电荷，即上、下与笔套相异的电荷，下部感应出与笔套相同的电荷，即上、下部电荷量等量异号，选项部电荷量等量异号，选项B B正确；圆环被吸引上来，由静止变正确；圆环被吸引上来，由静止变运动，力是改变物体运动状态的原因，圆环所受静电力有笔套运动，力是改变物体运动状态的原因，圆环所受静电力有笔套的引力和斥力，但静电力的合力大于圆环的重力，选项的引力和斥力，但静电力的合力大于圆环的重力，选项C C正确；正确；笔套碰到圆环后笔套碰到圆环后, ,由于笔套是绝缘体，所以其上电荷不能全部由于笔套是绝缘体，所以其上电荷不能全部中和，选项中和，选项D D错误错误. . 2.(20112.(2011新课标全国卷新课标全国卷) )一带负电荷的质点，在电场力作用下一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线沿曲线abcabc从从a a运动到运动到c c，已知质点的速率是递减的，已知质点的速率是递减的. .关于关于b b点电点电场强度场强度E E的方向，下列图示中可能正确的是的方向，下列图示中可能正确的是( (虚线是曲线在虚线是曲线在b b点点的切线的切线)( )( ) 【解题指南【解题指南】解答本题时注意把握以下两点解答本题时注意把握以下两点: :(1)(1)明确电场力方向和曲线运动所受合外力与轨迹的关系明确电场力方向和曲线运动所受合外力与轨迹的关系; ;(2)(2)正电荷的受力方向与电场强度的方向相同正电荷的受力方向与电场强度的方向相同. .【解析【解析】选选D.D.负电荷由负电荷由a a运动到运动到c c，根据运动轨迹可以知道负电，根据运动轨迹可以知道负电荷受力方向应在曲线的内侧，而电场力的方向与电场强度的方荷受力方向应在曲线的内侧，而电场力的方向与电场强度的方向在一条直线上，则向在一条直线上，则A A、B B错误；电场强度的方向与正电荷的受错误；电场强度的方向与正电荷的受力方向相同，则力方向相同，则C C错误，错误，D D正确正确. . 3.(20113.(2011广东高考广东高考) )如图为静电除尘器除尘机理的示意图如图为静电除尘器除尘机理的示意图. .尘尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的移并沉积，以达到除尘的目的. .下列表述正确的是下列表述正确的是( )( ) A A到达集尘极的尘埃带正电荷到达集尘极的尘埃带正电荷B B电场方向由集尘极指向放电极电场方向由集尘极指向放电极C C带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D D同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大【解题指南【解题指南】解答本题时注意把握以下两点解答本题时注意把握以下两点: :(1)(1)由电源的正负极判断空间电势的高低由电源的正负极判断空间电势的高低. .(2)(2)电场力与电荷的带电量是成正比的电场力与电荷的带电量是成正比的. .【解析【解析】选选B B、D.D.由于集尘极与电源正极连接，电场方向由集由于集尘极与电源正极连接，电场方向由集尘极指向放电极，尘极指向放电极，B B正确正确; ;而带电尘埃在电场力作用下向集尘极而带电尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电荷，迁移并沉积，说明尘埃带负电荷，A A错误错误; ;负电荷在电场中受电负电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相反场力的方向与电场方向相反,C,C错误错误; ;根据根据F=qEF=qE可得，可得，D D正确正确. . 4.(20104.(2010全国卷全国卷)在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为10104 4 V/m V/m，已知一半径为，已知一半径为1 mm1 mm的雨滴在此电场中不会下落，取的雨滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为重力加速度大小为10 m/s10 m/s2 2, ,水的密度为水的密度为 10103 3 kg/m kg/m3 3. .雨滴携带的雨滴携带的电荷量的最小值约为电荷量的最小值约为( )( )A.2A.21010-9-9 C B.4 C B.41010-9-9 C CC.6C.61010-9-9 C D.8 C D.81010-9-9 C C【解析【解析】选选B.B.雨滴在电场中不会下落而处于平衡状态，根据平雨滴在电场中不会下落而处于平衡状态，根据平衡条件有：衡条件有：qEqE=mg=mg，而，而 代入数值代入数值解得解得q4q41010-9-9 C C，故，故B B正确正确. . 3344grmrq,33E，可得：5.(20105.(2010山东高考山东高考) )某电场的电场线分某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是布如图所示，以下说法正确的是( )( )A.cA.c点场强大于点场强大于b b点场强点场强B.aB.a点电势高于点电势高于b b点电势点电势C.C.若将一试探电荷若将一试探电荷+q+q由由a a点释放，它将沿电场线运动到点释放，它将沿电场线运动到b b点点D.D.若在若在d d点再固定一点电荷点再固定一点电荷-Q-Q，将一试探电荷，将一试探电荷+q+q由由a a移至移至b b的过的过程中，电势能减小程中，电势能减小【解析【解析】选选B B、D. D. 电场线越密的地方电场强度越大，电场线越密的地方电场强度越大，E Ec cE b b，B B对；对；将试探电荷将试探电荷+q+q由由a a点释放，它将沿电场线的切线方向运动而不点释放，它将沿电场线的切线方向运动而不是沿电场线运动，故是沿电场线运动，故C C错；在原电场中，将一试探电荷错；在原电场中，将一试探电荷+q+q由由a a移移至至b b的过程中，电场力做正功，在的过程中，电场力做正功，在d d点再固定一点电荷点再固定一点电荷-Q-Q，将一，将一试探电荷试探电荷+q+q由由a a移到移到b b的过程中，电场力也做正功，所以在合电的过程中，电场力也做正功，所以在合电场中，将一试探电荷场中，将一试探电荷+q+q由由a a移至移至b b的过程中，根据电场力做功和的过程中，根据电场力做功和电势能的关系可知：电势能将减小，电势能的关系可知：电势能将减小，D D正确正确. . 【方法技巧【方法技巧】电势高低、电场力做功正负、电势能变化的判定电势高低、电场力做功正负、电势能变化的判定方法方法试探电荷的正负、电势高低、电场力做功的正负、电势能变化试探电荷的正负、电势高低、电场力做功的正负、电势能变化四者具有如下的对应关系，若知道了其中两个因素可据此判断四者具有如下的对应关系，若知道了其中两个因素可据此判断其他两个其他两个. . 从高电势到低电势正电荷：从低电势到高电势电势能减小电场力做正功电场力做负功电势能增加从高电势到低电势负电荷：从低电势到高电势电场力做负功电势能增加电场力做正功电势能减小6.(20106.(2010海南高考海南高考) )如图所示，如图所示， M M、N N和和P P是以是以MNMN为直径的半圆弧上的三点，为直径的半圆弧上的三点，O O点点为半圆弧的圆心，为半圆弧的圆心，MOP=60MOP=60. .电荷量相电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于等、符号相反的两个点电荷分别置于M M、N N两点，这时两点，这时O O点电场点电场强度的大小为强度的大小为E E1 1；若将；若将N N点处的点电荷移至点处的点电荷移至P P点，则点，则O O点的场强点的场强大小变为大小变为E E2 2，E E1 1与与E E2 2之比为之比为( )( )A.12 B.21A.12 B.21C.2 D.4C.2 D.433【解题指南【解题指南】解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)(1)点电荷的场强公式点电荷的场强公式. .(2)O(2)O点场强为两点电荷产生的场强的矢量和点场强为两点电荷产生的场强的矢量和. .【解析【解析】选选B.B.根据点电荷的场强公式根据点电荷的场强公式每个点电荷在每个点电荷在O O点产生的场强大小都为点产生的场强大小都为 则则当当N N点处的点电荷移至点处的点电荷移至P P点时，假设点时，假设M M点的电荷点的电荷为正电荷，为正电荷，O O点场强如图所示，合场强大小为点场强如图所示，合场强大小为 则则 B B正确正确. . 2kqEr，1E2，12EE2，12E2E1，7.(20107.(2010江苏高考江苏高考) )空间有一沿空间有一沿x x轴对称分布的电场，其电场轴对称分布的电场，其电场强度强度E E随随x x变化的图象如图所示变化的图象如图所示. .下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.OA.O点的电势最低点的电势最低B.xB.x2 2点的电势最高点的电势最高C.xC.x1 1和和-x-x1 1两点的电势相等两点的电势相等D.xD.x1 1和和x x3 3两点的电势相等两点的电势相等【解题指南【解题指南】通过分析通过分析E-xE-x图象和对称性，建立合适的简单模图象和对称性，建立合适的简单模型来解决问题型来解决问题. .【解析【解析】选选C.C.本题可借助下列对称的电场线来解决，如图所示本题可借助下列对称的电场线来解决，如图所示. .沿电场线电势降落沿电场线电势降落( (最快最快) )，所以，所以O O点电势最高，点电势最高，A A、B B错误；根错误；根据据U=EdU=Ed，电场强度是变量，可用，电场强度是变量，可用E-xE-x图象面积表示，图象面积表示，O O点到点到x x1 1与与到到-x-x1 1点的电势降落相等，所以点的电势降落相等，所以C C正确；正确；x x1 1和和x x3 3两点电场强度大两点电场强度大小相等，由小相等，由U=EdU=Ed，d d不相等，得电势不相等，不相等，得电势不相等，D D错误错误. . 8.(20108.(2010福建高考福建高考) )物理学中有些物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才问题的结论不一定必须通过计算才能验证，有时只需要通过一定的分能验证，有时只需要通过一定的分析就可以判断结论是否正确析就可以判断结论是否正确. .如图所示为两个彼此平行且共轴如图所示为两个彼此平行且共轴的半径分别为的半径分别为R R1 1和和R R2 2的圆环，两圆环上的电荷量均为的圆环，两圆环上的电荷量均为q(qq(q0)0)，而且电荷均匀分布而且电荷均匀分布. .两圆环的圆心两圆环的圆心O O1 1和和O O2 2相距为相距为2a2a，连线的中点，连线的中点为为O O，轴线上的，轴线上的A A点在点在O O点右侧与点右侧与O O点相距为点相距为r(rr(ra).EEb b，a a b b B BE Ea aEEb b，a a EEb b，a a b b D DE Ea aE b b【解题指南【解题指南】解答本题时注意以下两点：解答本题时注意以下两点：(1)(1)电场线的密、疏表示场强大、小电场线的密、疏表示场强大、小. .(2)(2)沿电场线电势降低沿电场线电势降低. .【解析【解析】选选C.aC.a处电场线较处电场线较b b处密集，所以处密集，所以E Ea aEEb b，因为沿着电场，因为沿着电场线方向电势逐渐降低线方向电势逐渐降低. .所以所以a a b b. . 21.(201021.(2010安徽高考安徽高考) )如图所示，在如图所示，在xOyxOy平平面内有一个以面内有一个以O O为圆心、半径为圆心、半径R=0.1 mR=0.1 m的圆，的圆，P P为圆周上的一点，为圆周上的一点，O O、P P两点连线与两点连线与x x轴正轴正方向的夹角为方向的夹角为.若空间存在沿若空间存在沿y y轴负方向轴负方向的匀强电场，场强大小的匀强电场，场强大小E=100 V/mE=100 V/m，则，则O O、P P两点的电势差可表两点的电势差可表示为示为( )( )A.UA.UOPOP=-10sin(V) B.U=-10sin(V) B.UOPOP=10sin(V)=10sin(V)C.UC.UOPOP=-10cos(V) D.U=-10cos(V) D.UOPOP=10cos(V)=10cos(V)【解析【解析】选选A.A.由题图可知匀强电场的方向是沿由题图可知匀强电场的方向是沿y y轴负方向的轴负方向的. .沿沿着电场线的方向电势是降低的，所以着电场线的方向电势是降低的，所以P P点电势高于点电势高于O O点的电势，点的电势，O O、P P两点的电势差两点的电势差U UOPOP为负值为负值. .根据电势差与场强的关系根据电势差与场强的关系U UOPOP=-Ed=-Ed=-E=-ERsinRsin=-10sin(V)=-10sin(V)，所以，所以A A正确正确. . 22.(201022.(2010全国卷全国卷)关于静电场，下列结论普遍成立的关于静电场，下列结论普遍成立的( )( )A.A.电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低B.B.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C.C.在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向最快的方向D.D.将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零力做功为零【解析【解析】选选C.C.在正电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，在正电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，电势高，离正电荷远，电场强度小，电势低；而在负电荷的电电势高，离正电荷远，电场强度小，电势低；而在负电荷的电场中，离负电荷近，电场强度大，电势低，离负电荷远，电场场中，离负电荷近，电场强度大，电势低，离负电荷远，电场强度小，电势高，强度小，电势高，A A错误；电势差的大小取决于电场线方向上错误；电势差的大小取决于电场线方向上两点的间距和电场强度，所以两点的间距和电场强度，所以B B错误；沿电场线方向电势降低，错误；沿电场线方向电势降低，而且降落速度最快，而且降落速度最快，C C正确；在电场中移动电荷，电场力做功正确；在电场中移动电荷，电场力做功的大小仅与两点间电势差有关，所以的大小仅与两点间电势差有关，所以D D错误错误. . 23.(201023.(2010天津高考天津高考) )在静电场中，将一正电荷从在静电场中，将一正电荷从a a点移到点移到b b点，点，电场力做了负功，则电场力做了负功，则( )( )A Ab b点的电场强度一定比点的电场强度一定比a a点大点大B B电场线方向一定从电场线方向一定从b b指向指向a aC Cb b点的电势一定比点的电势一定比a a点高点高D D该电荷的动能一定减小该电荷的动能一定减小【解题指南【解题指南】解答本题时注意以下两点：解答本题时注意以下两点：(1)(1)根据电场力做负功判断出电势能增大，正电荷在高电势的根据电场力做负功判断出电势能增大，正电荷在高电势的地方电势能大，判断出电势的高低地方电势能大，判断出电势的高低. .(2)(2)正确理解电场的强弱与电场力做功的正负无关正确理解电场的强弱与电场力做功的正负无关. .【解析【解析】选选C.C.正电荷从正电荷从a a点移到点移到b b点，电场力做了负功，说明正点，电场力做了负功，说明正电荷的电势能增加，电势升高，故电荷的电势能增加，电势升高，故b b点的电势一定比点的电势一定比a a点高，点高，C C正确；但是正确；但是a a、b b两点不一定在同一条电场线上，故两点不一定在同一条电场线上，故B B错误；从错误；从做功情况反映不出电场力的大小，也不能反映电场的强弱，故做功情况反映不出电场力的大小，也不能反映电场的强弱，故A A错误；动能的变化取决于合外力做功，电场力做了负功不代错误；动能的变化取决于合外力做功，电场力做了负功不代表合外力也做负功，所以动能不一定减小，故表合外力也做负功，所以动能不一定减小，故D D错误错误. . 24.(201124.(2011上海高考上海高考) )如图，在竖直向下、场如图，在竖直向下、场强为强为E E的匀强电场中，长为的匀强电场中，长为l的绝缘轻杆可绕的绝缘轻杆可绕固定轴固定轴O O在竖直面内无摩擦转动，两个小球在竖直面内无摩擦转动，两个小球A A、B B固定于杆的两端，固定于杆的两端，A A、B B的质量分别为的质量分别为m m1 1和和m m2 2(m(m1 1mm2 2) )，A A带带负电，电量为负电，电量为q q1 1，B B带正电，电量为带正电，电量为q q2 2. .杆从静止开始由水平位杆从静止开始由水平位置转到竖直位置，在此过程中电场力做功为置转到竖直位置，在此过程中电场力做功为_，在竖直位，在竖直位置处两球的总动能为置处两球的总动能为_._.【解析【解析】电场力对、都做正功电场力对、都做正功电场力所做总功电场力所做总功重力所做总功重力所做总功根据动能定理，竖直位置处两球的总动能根据动能定理，竖直位置处两球的总动能答案答案: :(q(q1 1+q+q2 2)E)El/2/2(q(q1 1+q+q2 2)E+(m)E+(m2 2-m-m1 1)g)gl/2/21122Wq EWq E22，ll12121WWqqE2l21m gm g22ll122111qqEmmg22ll【方法技巧【方法技巧】电场中功能问题的分析方法电场中功能问题的分析方法(1)(1)利用电场线、等势面分布的特点分析粒子做功情况利用电场线、等势面分布的特点分析粒子做功情况. .(2)(2)应用应用W WABAB=U=UABABq q计算功时，计算功时，W WABAB、q q、U UABAB都要带正、负号计算都要带正、负号计算. .(3)(3)应用动能定理解决问题时要分析合外力的做功情况应用动能定理解决问题时要分析合外力的做功情况. .(4)(4)应用能量守恒解决问题时应注意电势能和其他形式能间的应用能量守恒解决问题时应注意电势能和其他形式能间的转化关系转化关系. . 25.(201125.(2011北京高考北京高考) )静电场方向平行静电场方向平行于于x x轴，其电势轴，其电势随随x x的分布可简化为的分布可简化为如图所示的折线，图中如图所示的折线，图中0 0和和d d为已知为已知量量. .一个带负电的粒子在电场中以一个带负电的粒子在电场中以x=0 x=0为中心、沿为中心、沿x x轴方向做周轴方向做周期性运动期性运动. .已知该粒子质量为已知该粒子质量为m m、电量为、电量为-q-q，其动能与电势能之，其动能与电势能之和为和为-A(0Aq-A(0Aq0 0).).忽略重力忽略重力. .求：求： (1)(1)粒子所受电场力的大小；粒子所受电场力的大小；(2)(2)粒子的运动区间；粒子的运动区间；(3)(3)粒子的运动周期粒子的运动周期. .【解题指南【解题指南】解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析：(1)(1)根据电势差与场强的关系，求出场强，即可求得电场力根据电势差与场强的关系，求出场强，即可求得电场力. .(2)(2)根据动能定理结合边界条件即可求出粒子运动区间根据动能定理结合边界条件即可求出粒子运动区间. .(3)(3)根据牛顿第二定律和运动学公式即可求出粒子运动的周期根据牛顿第二定律和运动学公式即可求出粒子运动的周期. .【解析【解析】(1)(1)由题图可知，由题图可知，O O与与d(d(或或-d)-d)两点间的电势差为两点间的电势差为0 0电场强度的大小电场强度的大小电场力的大小电场力的大小(2)(2)设粒子在设粒子在-x-x0 0，x x0 0区间内运动，速率为区间内运动，速率为v v，由题意得，由题意得 由图可知由图可知= =0 0 0Ed0qFqEd21mvqA2 x(1)d由由得得因动能非负，因动能非负，由由 得得 粒子运动区间粒子运动区间20 x1mvq(1)A2d0 xq(1)A0d000Axd(1)qAxd(1)q，即00AAd(1)xd(1)qq(3)(3)考虑粒子从考虑粒子从x x0 0处开始运动的四分之一周期，根据牛顿第处开始运动的四分之一周期，根据牛顿第二定律，粒子的加速度二定律，粒子的加速度 由匀加速直线运动由匀加速直线运动 将将代入代入，得，得0qFEqammmd02xta2002mdAt(1)qq粒子运动周期粒子运动周期答案答案: :(1)(1)(2)(2)(3)(3)004dT4t2m(qA)q0qd00AAd(1)xd(1)qq004d2m(qA)q 电容器电容器 高考指数高考指数: :26.(201226.(2012新课标全国卷新课标全国卷) )如图如图, ,平行板电容器的两个极板与水平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度平地面成一角度, ,两极板与一直流电源相连两极板与一直流电源相连. .若一带电粒子恰能沿若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器图中所示水平直线通过电容器, ,则在此过程中则在此过程中, ,该粒子该粒子( )( )A.A.所受重力与电场力平衡所受重力与电场力平衡 B.B.电势能逐渐增加电势能逐渐增加C.C.动能逐渐增加动能逐渐增加 D.D.做匀变速直线运动做匀变速直线运动【解析【解析】选选B B、D.D.分析带电粒子的受分析带电粒子的受力情况，画出其受力图如图所示力情况，画出其受力图如图所示. .可以看出其合力方向与其速度方向可以看出其合力方向与其速度方向相反相反. .所以所以, ,带电粒子在电场中做匀带电粒子在电场中做匀减速运动减速运动. .电场力做负功，重力不做功，动能减少，电势能增电场力做负功，重力不做功，动能减少，电势能增加加, ,故选项故选项A A、C C错误，选项错误，选项B B、D D正确正确. . 27.(201227.(2012江苏高考江苏高考) )一充电后的平行板电容器保持两极板的一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容电容C C和两极板间的电势差和两极板间的电势差U U的变化情况是的变化情况是( )( )A.CA.C和和U U均增大均增大 B.CB.C增大，增大，U U减小减小C.CC.C减小，减小，U U增大增大 D.CD.C和和U U均减小均减小【解析【解析】选选B.B.由由 知，知，S S和和d d不变，插入电介质时，不变，插入电介质时，增增大，电容增大，由大，电容增大，由 可知：可知：Q Q不变时，不变时，C C增大，则两板间的增大，则两板间的电势差电势差U U一定减小，答案选一定减小，答案选B.B. SC4kdQCU28.(201128.(2011大纲版全国卷大纲版全国卷) )通常一次闪电过程历时约通常一次闪电过程历时约0.20.20.3 s0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成，它由若干个相继发生的闪击构成. .每个闪击持续时每个闪击持续时间仅间仅404080 s80 s，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中. .在某一次闪电前云地之间的电势差约为在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.01.010109 9 V V，云地，云地间距离约为间距离约为1 km1 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为约为6 C6 C，闪击持续时间约为，闪击持续时间约为60 s60 s. .假定闪电前云地间的假定闪电前云地间的电场是均匀的电场是均匀的. .根据以上数据，下列判断正确的是根据以上数据，下列判断正确的是( )( )A.A.闪电电流的瞬时值可达到闪电电流的瞬时值可达到1 110105 5 A AB B整个闪电过程的平均功率约为整个闪电过程的平均功率约为1 110101414 W W C C闪电前云地间的电场强度约为闪电前云地间的电场强度约为1 110106 6 V/m V/mD.D.整个闪电过程向外释放的能量约为整个闪电过程向外释放的能量约为6 610106 6 J J 【解析【解析】选选A A、C.C.在在60 s60 s的短暂时间内的平均电流就可以当的短暂时间内的平均电流就可以当做瞬时电流做瞬时电流 所以所以A A正确；第一个闪正确；第一个闪击过程中的平均功率击过程中的平均功率 因为因为题目中告诉整个闪电过程的时间是题目中告诉整个闪电过程的时间是0.2 s0.2 s0.3 s 0.3 s 而不是而不是60 s60 s. .故整个闪电过程的平均功率不等于第一个闪击过程中的平均功故整个闪电过程的平均功率不等于第一个闪击过程中的平均功率，所以率，所以B B错误；闪电前电场强度为错误；闪电前电场强度为C C正确；由于电荷转移主要发生在第一个闪击过程中，整个闪电正确；由于电荷转移主要发生在第一个闪击过程中，整个闪电过程向外释放的能量大约是过程向外释放的能量大约是W=qUW=qU=6=610109 9 J J，所以，所以D D错误错误. . 56q6I A1 10 At60 10 ，9146WqU6 1 10PW1 10 Wtt60 10 ，963U1 10E V / m1 10 V / md1 10 ，29.(201129.(2011安徽高考安徽高考) )如图如图(a)(a)所示，两平行正对的金属板所示，两平行正对的金属板A A、B B间加有如图间加有如图(b)(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间粒子被固定在两板的正中间P P处处. .若在若在t t0 0时刻释放该粒子，粒子时刻释放该粒子，粒子会时而向会时而向A A板运动，时而向板运动，时而向B B板运动，并最终打在板运动，并最终打在A A板上板上. .则则t t0 0可可能属于的时间段是能属于的时间段是( )( ) 【解析【解析】选选B.B.画出带电粒子速度画出带电粒子速度时间时间图象，根据图象，根据v-tv-t图象中的图象中的“面积面积”研究研究各时刻开始的带电粒子的运动情况，各时刻开始的带电粒子的运动情况，A A选选项可画出项可画出T/8T/8时刻开始的运动图象，如图时刻开始的运动图象，如图甲甲, ,由图知在一个周期内粒子运动的总面由图知在一个周期内粒子运动的总面积为正，即粒子向积为正，即粒子向B B板靠近，最终会打到板靠近，最终会打到B B板上板上,A,A选项错；选项错；B B选项可画出选项可画出5T/85T/8时刻时刻A. B. A. B. C. D.C. D. 0T0t403TtT40T3Tt2409TTt8开始的运动图象，如图乙开始的运动图象，如图乙, ,由图