专题08 静电场（讲）-2019年高考物理二轮复习讲练测 11页

考点 要求 专家解读 物质的电结构、电荷守恒 Ⅰ 从历年高考试题来看，对电场知识的考查主要集中在以下几个方面：‎ ‎(1)多个电荷库仑力的平衡和场强叠加问题。‎ ‎(2)利用电场线和等势面确定场强的大小和方向，判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等。‎ ‎(3)带电体在匀强电场中的平衡问题及其他变速运动的动力学问题。‎ ‎(4)对平行板电容器电容决定因素的理解，解决两类有关动态变化的问题。‎ ‎(5)分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题。‎ ‎(6)示波管、静电除尘等在日常生活和科学技术中的应用。‎ 静电现象的解释 Ⅰ 点电荷 Ⅰ 库仑定律 Ⅱ 静电场 Ⅰ 电场强度、点电荷的场强 Ⅱ 电场线 Ⅰ 电势能、电势 Ⅰ 电势差 Ⅱ 匀强电场中电势差与电场强度的关系 Ⅰ 带电粒子在匀强电场中的运动 Ⅱ 示波管 Ⅰ 常用的电容器 Ⅰ 电容器的电压、电荷量和电容的关系 Ⅰ 纵观近几年高考试题，预测2019年物理高考试题还会考：‎ ‎1.本章基本概念的命题频率较高，主要涉及电场的力的性质(电场、电场力)及能的性质(电势、电势能) 、平行板电容器，一般多以选择题出现．‎ ‎2．带电粒子在电场中的运动，是近几年高考中命题频率较高、难度较大的知识点之一，带电粒子在电场中的运动，一般涉及处理带电粒子(一般不计重力)和带电体(一般要考虑重力)在电场中的加速与偏转问题或者做匀速圆周运动等，运用的规律是把电场力、能量公式与牛顿运动定律、功能原理以及磁场等内容联系起来命题，对考生综合分析能力有较好的测试作用 考向01 电场力的性质 ‎1.讲高考 ‎（1）考纲要求 了解静电现象的有关解释，能利用电荷守恒定律进行相关判断；会解决库仑力参与的平衡及动力学问题；.理解电场强度的定义、意义及表示方法；熟练掌握各种电场的电场线分布，并能利用它们分析解决问题.3.会分析、计算在电场力作用下的电荷的平衡及运动问题。 ‎ ‎（2）小球受mg、绳的拉力T和电场力F作用处于平衡状态，如图所示 根据几何关系有，得m=4.0×10–4 kg ‎【 考点定位】电场强度，电场线，电势，电势能，曲线运动，带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】本题考查的知识点较多，应从曲线运动的特点和规律出发判断出电子的受力方向，再利用相关电场和带电粒子在电场中的运动规律解决问题。‎ ‎2．讲基础 ‎（1）点电荷及库仑定律 ‎①‎ 点电荷：是一种理想化的物理模型；当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．‎ ‎②库仑定律：‎ 内容：‎ 公式： ；做静电力常量k=9.0×109 N•m2/C2.‎ 适用条件：真空中；点电荷。‎ ‎（2）电场强度 ‎①物理意义：表示电场的强弱和方向．‎ ‎②定义：‎ ‎③定义式：‎ ‎④电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从平行四边形定则．‎ ‎（3）电场线 ‎①定义：‎ 为了直观形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场强度的大小． ‎ ‎【趁热打铁】（多选）如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场，虚线框外为真空区域。半径为R，内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在整直平面内，直径AB垂直于水平虚线MN，圆心0恰在MN的中点，半圆管的一半处于电场中，一质量为m，可视为质点的带正电，电荷量为q的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内，小球从B点穿出后，能够通过B点正下方的C点。重力加速度为g，小球在C点处的加速度大小为.则下列说法正确的是 A．匀强电场的场强E为 B．小球在到达B点时，半圆轨道对它作用力的大小 C．球流够到达B点正下方C点，虚线标MNPQ的高度不大于 D．从B点开始计时，小球从B运动到C点的过程中，经过时间时动能最小 ‎【答案】 BD 小球从B→C   水平方向匀减速运动，竖直方向自由落体运动，ax＝g；ay=g 设向左减速时间为 y＝g(2t)2＝‎ 宽度应满足条件L＞2R，高度满足条件H≥R，选项C错误；‎ 当F与mg的合力与v垂直时，小球的动能最小，设经过的时间为t，则vy＝vx ； vy=gt vx＝vB−gt ∴t＝ ，选项D正确；故选BD.‎ 案例2．（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线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小滑块运动轨迹．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 ‎【趁热打铁】如图所示，地面上空有水平向右的匀强电场，将一带电小球从电场中的A点以某一初速度射出，小球恰好能沿与水平方向成角的虚线由A向B做直线运动，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）‎ A．小球带正电荷 B．小球受到的电场力与重力大小之比为 C．小球从A运动到B的过程中电势能增加 D．小球从A运动到B的过程中电场力所做的功等于其动能的变化量 ‎【答案】 C ‎【解析】‎ 试题分析：根据题意，受力分析如图所示： ‎ ‎5．讲易错 ‎【题目】（多选）如图所示，在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104 N/C的匀强电场。在匀强电场中有一根长L=2 m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为0.08kg的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成37°角，若小球获得初速度恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，cos37°＝0.8，g取10 m/s2。下列说法正确（ ）‎ A．小球的带电荷量q=6×10－5C B．小球动能的最小值为1J C．小球在运动至圆周轨迹上的最高点时有机械能的最小值 D．小球绕O点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变 ‎【答案】 ABD ‎【正解】‎ 对小球进行受力分析如上图所示，可得：mgtan37°=qE．‎ 有： ，‎ 而 ，所以，选项B正确；由于总能量保持不变，即Ek+EPG+EPE=恒量．所以当小球在圆上最左侧的C点时，电势能EPE最大，机械能最小．选项C错误，D正确；故选ABD. ‎ 案例2．（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2 V。一电子经过a时的动能为10 eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6 eV。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f C. 该电子经过平面d时，其电势能为4 eV D. 该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍 ‎【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（新课标I卷）‎ ‎【答案】 AB ‎【解析】本题考查等势面及其相关的知识点。‎ ‎【点睛】此题以等势面切入，考查电场力做功及其相关知识点。‎ 案例3．【2017·新课标Ⅲ卷】（多选）一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是： （ ）‎ A．电场强度的大小为2.5 V/cm B．坐标原点处的电势为1 V C．电子在a点的电势能比在b点的低7 eV D．电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV ‎【答案】ABD ‎【解析】如图所示，设a、c之间的d点电势与b点相同，则，d点坐标为(3.5 cm，6 cm)，过c点作cf⊥bd于f，由几何关系可得cf=3.6 cm，则电场强度，A正确；因为四边形Oacb是矩形，所以有，解得坐标原点O处的电势为1 V，B正确；a点电势比b点电势低7 V，电子带负电，所以电子在a点的电势能比在b点的高7 eV，C错误；b点电势比c点电势低9 V，电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV，D正确。‎ ‎【 考点定位】带电粒子在电场中的运动 动能定理 电容器 ‎【名师点睛】本题是带电粒子在电场中的运动，主要考察匀变速直线运动的规律及动能定理，重点是电容器的动态分析，在电荷量Q不变的时候，板间的电场强度与板间距无关．‎ 案例2． 【2016·海南卷】如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45°角，上极板带正电。一电荷量为q（q>0）的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0竖直向上射出。不计重力，极板尺寸足够大。若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为： （ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】B ‎【考点定位】带电粒子在电场中的运动、运动合成与分解 ‎【名师点睛】本题关键是明确粒子的受力情况和运动情况，然后根据类平抛运动的分位移公式和动能定理处理，要明确当电场强度最大时，是粒子的速度平行与上极板，而不是零。 考点定位】带电粒子在电场中的偏转 ‎ 所以带电系统速度第一次为零所需的时间为t总=t1+t2=3‎ 案例2．如图所示，倾角α=370的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中，电场强度E=103N/C，有一个质量为m=3×10-3kg的带电小球，以速度v=1m/s沿斜面匀速下滑，求：‎ ‎（1）小球带何种电荷？电荷量为多少？‎ ‎（2）在小球匀速下滑的某一时刻突然撤去斜面，此后经t=0.2s内小球的位移是多大？（g取10m/s2）‎ ‎【答案】 （1）正电；2.25×10-5C（2）0.32m ‎【解析】（1）由于小球匀速运动，所受重力与电场力的合力和斜面对小球的支持力平衡，如图可知，小球必带正电，且 ，所以；从“等效重力场”观点看，实际上就是小球所受等效重力与斜面对小球的支持力平衡，故等效重力大小、等效重力加速度大小可分别表示为， 。‎ ‎（2）撤去斜面后，小球仅受等效重力作用，且具有与等效重力方向垂直的初速度，所以小球做“平抛运动”（严格地讲是类平抛运动，这里只是为了方便说明和处理，以下带引号的名称意义同样如此。），基本处理的方法是运动的分解。‎ ‎【趁热打铁】如图所示，在竖直平面内半径为R的光滑圆形绝缘轨道的内壁，有质量分别为m和2m的A、‎ B两个小球用长为R的绝缘细杆连接在一起，A球不带电，B球所带的电荷量为-q（q>0）。整个装置处在竖直向下的匀强电场中。开始时A球处在与圆心等高的位置，现由静止释放，B球刚好能到达轨道右侧与圆心等高的位置C。求：‎ ‎(1)匀强电场电场强度的大小E；‎ ‎(2)当B小球运动到最低点P时，两小球的动能分别是多少；‎ ‎(3)两小球在运动过程中最大速度的大小。‎ ‎【答案】 (1) (2) (2) ‎ ‎【解析】（1）B刚好到达C的过程中，系统转过的角度为120°，与水平方向的夹角为60°.由动能定理可得：‎ 得： ‎ ‎（2）AB在运动的过程中，速度大小始终相等，则 在运动到p点的过程中，由动能定理可得： ‎ 联立解得：. ‎ ‎【错因】‎ 在电场中做类平抛运动，要知道平抛运动的规律，水平方向上做匀速运动，竖直方向按匀加速运动来处理。‎