（江苏版5年高考3年模拟a版）物理总复习专题七电场教师用书 26页

专题七　电场挖命题【考情探究】考点内容解读要求5年考情预测热度考题示例关联考点解法电场力的性质静电现象Ⅰ2015,2,3分电磁感应★★☆电荷、电荷守恒定律Ⅰ★★☆点电荷、库仑定律、静电场、电场线Ⅰ2015,8,4分2016,3,3分电势★★★电场强度、点电荷的场强Ⅱ2014,4,3分电势对称法★★★电场能的性质电势能、电势、等势面、电势差Ⅰ2015,8,4分2016,3,3分2017,8,4分电场强度★★★匀强电场中电势差和电场强度的关系Ⅰ★★☆带电粒子在电场中的运动、电容器带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ2015,7,3分2017,4,3分曲线运动牛顿运动定律化曲为直★★★电容、电容器Ⅰ2018,5,3分牛顿运动定律正交分解★★★分析解读　电场强度的计算最多只考虑两个电场的叠加;带电粒子在匀强电场中的运动计算限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况。本专题虽然是电学知识,但大部分试题是从力学的本质去分析解决,本专题内容是高考的重点。以选择题形式结合各种“美丽”的电场图考查电场的叠加、带电粒子在电场中运动的动力学及功能分析是高频考点;E-x、nφ-x图像的分析多年考到。带电粒子在匀强电场中的运动经常以计算题形式考查,往往结合洛仑兹力一起考查。在复习时应重视对基本概念规律的理解;注重知识的应用,加强本专题知识与其他物理知识的综合应用;掌握处理较为复杂的物理问题的方法,如类比、等效、建立模型等。【真题典例】破考点【考点集训】考点一　电场力的性质1.(2017江苏淮阴中学月考,1)如图所示的电场中,虚线为某带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,则(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.粒子可能带负电B.粒子一定是从a点运动到b点C.粒子在c点的加速度可能小于在b点的加速度D.粒子在电场中c点的电势能一定大于在b点的电势能答案　D　n2.(2018江苏无锡期末,3)真空中两个等量异种电荷(电荷量均为q)连线的中点处电场强度为E,则两个电荷之间的库仑力大小是(　　)A.qE8B.qE4C.qE2D.qE答案　A　3.(2018江苏常州摸底,5)如图所示,光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定,杆上套有一带正电小球,质量为m,带电荷量为q,为使小球静止在杆上,可加一匀强电场,所加电场的场强满足什么条件时,小球可在杆上保持静止(　　)A.垂直于杆斜向上,场强大小为mgcosθqB.竖直向上,场强大小为mgqC.垂直于杆斜向上,场强大小为mgsinθqD.水平向右,场强大小为mgqtanθ答案　B　4.(2017江苏如东中学联考,13)如图所示,在倾角为θ=30°足够长的光滑绝缘斜面的底端A点固定一电荷量为Q的正点电荷,在与A距离为s0的C处由静止释放某带正电荷的小物块P(可看做点电荷),已知小物块P释放瞬间的加速度大小恰好为重力加速度g。已知静电力常量为k,重力加速度为g,空气阻力忽略不计。(1)求小物块所带电荷量q与质量m之比;(2)求小物块速度最大时与A点的距离s;(3)若规定无限远的电势为零,在点电荷Q的电场中,某点的电势可表示成φ=kQr(其中r为该点到Q的距离)。求小物块P能运动到离A点的最大距离sm。答案　(1)3gs022kQ　(2)3s0　(3)3s0n考点二　电场能的性质1.(2017江苏扬州中学月考,8)(多选)如图所示,绝缘轻杆两端固定带电小球A和B,轻杆处于水平向右的匀强电场中,不考虑两球之间的相互作用。初始时杆与电场线垂直,将杆右移的同时顺时针转过90°,发现A、B两球电势能之和不变。根据如图给出的位置关系,下列说法正确的是(　　)A.A一定带正电,B一定带负电B.A、B两球带电荷量的绝对值之比qA∶qB=1∶2C.A球电势能一定增加D.电场力对A球和B球都要做功答案　BD　2.(2018江苏百校联考,7)(多选)如图,左边为一带正电的小球,右边为一金属圆环,外壳接地,电场线的分布如图所示,则下列说法正确的是(　　)A.a点的电势高于b点的电势B.c点的电场强度大于d点的电场强度C.若将一负试探电荷由c点移到d点,其电势能减少D.若将一正试探电荷沿金属环的外表面移动半圆,电场力不做功答案　CD　3.(2018江苏如东中学、姜堰中学等五校联考,5)设相距为l,电荷量分别为+q和-q的点电荷构成电偶极子,如图所示,取二者连线方向为y轴方向,中点O为原点,建立如图所示的xOy坐标系,P点距坐标原点O的距离为r(r≫l),P、O两点间的连线与y轴正方向的夹角为θ,设无穷远处的电势为零,P点的电势为φ,真空中静电力常量为k。下面给出φ的四个表达式,其中只有一个是合理的,请你分析判断φ的合理表达式应为(　　)nA.φ=kqlsinθrB.φ=kqrcosθl2C.φ=kqlcosθr2D.φ=kqlsinθr2答案　C　4.(2018江苏镇江一模,9)(多选)如图所示,在处于M或N点的点电荷Q产生的电场中,虚线AB是一个电子只在电场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aA、aB,电势能分别为EpA、EpB。则下列说法正确的是(　　)A.电子一定由A向B运动B.点B处的电势可能高于点A处的电势C.无论Q为正电荷还是负电荷,一定有aA0)的粒子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求A、B两点间的电势差。答案　mv02qB组题升题组1.(2018课标Ⅰ,21,6分)(多选)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2V。一电子经过a时的动能为10eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是(　　)A.平面c上的电势为零B.该电子可能到达不了平面fC.该电子经过平面d时,其电势能为4eVD.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍答案　AB　2.(2015安徽理综,20,6分)已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为σ2ε0,其中σ为平面上单位面积所带的电荷量,ε0为常量。如图所示的平行板电容器,极板正对面积为S,其间为真空,带电荷量为Q。不计边缘效应时,极板可看做无穷大导体板,则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小分别为(　　)A.Qε0S和Q2ε0SB.Q2ε0S和Q2ε0SC.Q2ε0S和Q22ε0SnD.Qε0S和Q22ε0S答案　D　3.(2017课标Ⅱ,25,20分)如图,两水平面(虚线)之间的距离为H,其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量均为m、电荷量分别为q和-q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域,并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下;M在电场中做直线运动,刚离开电场时的动能为N刚离开电场时动能的1.5倍。不计空气阻力,重力加速度大小为g。求(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比;(2)A点距电场上边界的高度;(3)该电场的电场强度大小。答案　(1)3∶1　(2)13H　(3)mg2qC组教师专用题组1.(2013江苏单科,6,4分)(多选)将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近,所形成的电场线分布如图所示,金属球表面的电势处处相等。a、b为电场中的两点,则(　　)A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大D.将检验电荷-q从a点移到b点的过程中,电场力做负功答案　ABD　2.(2013江苏单科,3,3分)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(　　)n答案　B　3.(2012江苏单科,2,3分)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,其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是(　　)A.C和U均增大B.C增大,U减小C.C减小,U增大D.C和U均减小答案　B　4.(2011江苏单科,8,4分)(多选)一粒子从A点射入电场,从B点射出,电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示,图中左侧前三个等势面彼此平行,不计粒子的重力。下列说法正确的有(　　)A.粒子带负电荷B.粒子的加速度先不变,后变小C.粒子的速度不断增大D.粒子的电势能先减小,后增大答案　AB　5.(2016课标Ⅰ,20,6分)(多选)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。忽略空气阻力。由此可知(　　)A.Q点的电势比P点高B.油滴在Q点的动能比它在P点的大C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小答案　AB　n6.(2016课标Ⅲ,15,6分)关于静电场的等势面,下列说法正确的是(　　)A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功答案　B　7.(2015课标Ⅱ,14,6分)如图,两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态。现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°,再由a点从静止释放一同样的微粒,该微粒将(　　)A.保持静止状态B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动D.向左下方做匀加速运动答案　D　8.(2015山东理综,20,6分)(多选)如图甲,两水平金属板间距为d,板间电场强度的变化规律如图乙所示。t=0时刻,质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间,0~T3时间内微粒匀速运动,T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为g。关于微粒在0~T时间内运动的描述,正确的是(　　)A.末速度大小为2v0B.末速度沿水平方向C.重力势能减少了12mgdD.克服电场力做功为mgd答案　BC　9.(2017课标Ⅰ,20,6分)(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为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra,φan)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Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是(　　)A.Ea∶Eb=4∶1B.Ec∶Ed=2∶1C.Wab∶Wbc=3∶1D.Wbc∶Wcd=1∶3答案　AC　10.(2014山东理综,19,6分)如图,半径为R的均匀带正电薄球壳,其上有一小孔A。已知壳内的场强处处为零;壳外空间的电场,与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能Ek0沿OA方向射出。下列关于试探电荷的动能Ek与离开球心的距离r的关系图线,可能正确的是(　　)答案　A　11.(2014北京理综,15,6分)如图所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。下列判断正确的是(　　)A.1、2两点的场强相等　B.1、3两点的场强相等C.1、2两点的电势相等　D.2、3两点的电势相等答案　D　12.［2018北京理综，24（1）］静电场可以用电场线和等势面形象描述。na.请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；b.点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2。答案a.在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷。13.(2016北京理综,23,18分)如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于板面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U0。偏转电场可看做匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy。(2)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。在解决(1)问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因。已知U=2.0×102V,d=4.0×10-2m,m=9.1×10-31kg,e=1.6×10-19C,g=10m/s2。(3)极板间既有静电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势φ的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”φG的概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。答案　(1)2eU0m　UL24U0d(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级,有重力G=mg~10-29N电场力F=eUd~10-15Nn由于F≫G,因此不需要考虑电子所受重力。(3)电场中某点电势φ定义为电荷在该点的电势能Ep与其电荷量q的比值,即φ=Epq由于重力做功与路径无关,可以类比静电场电势的定义,将重力场中物体在某点的重力势能EG与其质量m的比值,叫做“重力势”,即φG=EGm。电势φ和重力势φG都是反映场的能的性质的物理量,仅由场自身的因素决定。【三年模拟】一、选择题(每题5分,共60分)1.(2019届江苏溧水调研,3)某区域的电场线分布如图所示,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点。取O点为坐标原点,沿直线向右为x轴正方向,粒子的重力忽略不计。在O到A运动过程中,下列关于粒子运动速度v和加速度a随时间t的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上电势φ随位移x的变化图像可能正确的是(　　)答案　B　2.(2019届江苏泰州、宜兴月考,5)一带电粒子在电场中仅受静电力作用,做初速度为零的直线运动,取该直线为x轴,起始点O为坐标原点,其电势能Ep与位移x的关系如图所示,用E表示电场强度,Ek表示粒子的动能,v表示粒子运动的速度,a表示粒子运动的加速度,下列图像中合理的是(　　)n答案　D　3.(2019届江苏泰州、宜兴月考,8)(多选)如图所示,两个等量异号点电荷M、N分别固定在A、B两点,F为AB连线中垂线上某一点,O为AB连线的中点。且AO=OF,E和φ分别表示F处的场强大小和电势,将某试探负点电荷由F处静止释放时,其电势能和加速度大小分别用ε和a表示,取无穷远处为电势零点。若将负点电荷N移走,则(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.φ升高B.E不变C.ε变小D.a变大答案　AC　4.(2019届江苏百校联考,1)在电荷量分别为2q和-q的两个点电荷形成的电场中,电场线分布如图所示,在两点电荷连线上有a、b、c三点,且b、c两点到正点电荷距离相等,则(　　)A.在两点电荷之间的连线上存在一处电场强度为零的点B.将一电子从a点由静止释放,它将在a、b间往复运动C.c点的电势高于b点的电势D.带负电的试探电荷在a点具有的电势能大于在b点时的电势能答案　C　5.(人教选修3-1,一—4—7,变式)某电场的等势面如图所示,一个电子只在电场力的作用下可经A点到达C点,或经B点到达C点。下列说法正确的是(　　)nA.电子在A点受到的电场力小于在C点受到的电场力B.电子在C点的动能大于在A点的动能C.电子在A点和B点的电势能不一样大D.电子在8V等势面上的电势能比A点大2eV答案　D　6.(2018江苏如皋调研,7)(多选)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中0~x2段是对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是　(　　)A.x1处电场强度为零B.x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1>φ2>φ3C.粒子在x2~x3段速度v随x均匀减小D.x2~x3段是匀强电场答案　ABD　7.(2018江苏南京调研,1)大型强子对撞器LHC(LargeHadronCollider)是一座欧洲核子研究组织CERN的粒子加速器与对撞机,加速管中的单个质子具有的能量为7TeV(7×1012eV),此能量最接近(　　)A.一只蜗牛爬行时的动能B.辽宁舰正常行驶时的动能C.手机充满1次电消耗的电能D.家用空调工作1h消耗的电能答案　A　8.(2018江苏泰州、宜兴能力测试,8)(多选)如图所示,a、b、c三点在固定点电荷Q1、Q2连线的延长线上,Q1带正电。一带正电粒子从a点由静止释放,仅在电场力作用下运动,经b点时速度最大,到c点时速度为零。下列说法正确的是(　　)nA.Q2带正电B.Q2的电荷量大于Q1的电荷量C.a、c两点电势相等D.b点的电场强度最大答案　BC　9.(2018江苏南京期中,4)如图所示,在等量的异种点电荷形成的电场中,有A、B、C三点,A点为两点电荷连线的中点,B点为连线上距A点距离为d的一点,C为连线中垂线上距A点距离也为d的一点,则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是(　　)A.EA=EC>EB,φA=φC=φBB.EB>EA>EC,φA=φC>φBC.EAφB,φA>φCD.因为零电势点未规定,所以无法判断电势的高低答案　B　10.(2018江苏苏锡常镇一模联考,8)(多选)如图所示,虚线a、b、c是电场中的三个等势面,相邻等势面间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一个带负电的质点仅在电场力作用下的运动轨迹,P、Q是轨迹上的两点,下列说法中正确的是(　　)A.三个等势面中,等势面a的电势最低B.质点通过Q点时的电势能比通过P点时的小C.质点通过Q点时的加速度比通过P点时的大D.质点通过Q点时的加速度的方向一定与等势面a垂直答案　BD　11.(2017江苏新海高中月考,8)(多选)如图所示,空间有一正三棱锥OABC,点A'、B'、C'分别是三侧棱的中点,在顶点O固定一负电荷,下列说法正确的是(　　)nA.电势φA'<φAB.电势差|UOA'|<|UA'A|C.将正电荷沿直线从A'移动到B',电势能先减小后增大D.A'、B'、C'三点的电场强度相同答案　AC　12.(2018江苏泰州二模,8)(多选)如图所示,一带电小球固定在光滑水平面上的O点,虚线a、b、c、d是带电小球激发电场的四条等距离的等势线,一个带电小滑块从等势线d上的1处以水平初速度运动,结果形成了实线所示的运动轨迹。1、2、3、4、5是等势线与小滑块运动轨迹的一些交点。由此可以判定(　　)A.固定小球与小滑块带异种电荷B.在整个运动过程中小滑块具有的动能与电势能之和保持不变C.在整个过程中小滑块的加速度先变大后变小D.小滑块从位置3到4和从位置4到5的过程中,电场力做功的大小关系是W34=W45答案　BC　二、非选择题(共15分)13.(15分)(2017江苏金陵中学期中)如图,轨道CDGH位于竖直平面内,其中圆弧段DG与水平段CD及倾斜段GH分别相切于D点和G点,圆弧段和倾斜段均光滑,在H处固定一垂直于轨道的绝缘挡板,整个轨道绝缘且处于水平向右的匀强电场中。一带电物块由C处静止释放,经挡板碰撞后滑回CD段中点P处时速度恰好为零。已知物块的质量m=4×10-3kg,所带的电荷量q=+3×10-6C,电场强度E=1×104N/C,CD段的长度L=1.6m,圆弧DG的半径r=0.2m,GH段与水平面的夹角为37°,且sin37°=0.6,cos37°=0.8;不计物块与挡板碰撞时的动能损失,物块可视为质点,重力加速度g取10m/s2。n(1)求物块与轨道CD段的动摩擦因数μ;(2)求物块第一次碰撞挡板时的动能Ek;(3)求物块在轨道CD段运动的总路程。答案　(1)0.25　(2)0.034J　(3)4.8m