《2021届新高考版高考物理一轮复习教师用书：专题九考点1 电场力的性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021届新高考版高考物理一轮复习教师用书：专题九考点1 电场力的性质（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题九 电场 考点1电场力的性质 407考向1静电荷受电场力作用分析1.2019全国,15,6分如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则()A.P和Q都带正电荷B.P和Q都带负电荷C.P带正电荷,Q带负电荷D.P带负电荷,Q带正电荷必备知识:库仑定律、电场力、物体平衡等.关键能力:整体法、隔离法的应用能力,共点力平衡条件的应用及电性的判断能力.解题指导:通过对P、Q整体受力分析和隔离P受力分析,再根据共点力平衡条件判断P、Q带电荷量的正、负.考向2电场强度的理解与叠加2.2019北京高考,17,6分如图所示,a、
2、b两点位于以负点电荷-Q(Q0)为球心的球面上,c点在球面外,则()A.a点场强的大小比b点大B.b点场强的大小比c点小C.a点电势比b点高D.b点电势比c点低必备知识:点电荷场强大小和方向.关键能力:对称性的应用能力.解题指导:可由负点电荷形成电场的电场线特点,快速求解.负点电荷形成电场的电场线是“万箭穿心”,且离点电荷越近电场线越密,场强越大,又沿电场线的方向电势降低.考法1 库仑力作用下电荷的平衡问题12018全国,16,6分如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm.小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线.设小球a、b所
3、带电荷量的比值的绝对值为k,则A.a、b的电荷同号,k=169B.a、b的电荷异号,k=169C.a、b的电荷同号,k=6427D.a、b的电荷异号,k=6427如果a、b带同种电荷,则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力,此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力一定不为零,因此a、b不可能带同种电荷,A、C错误;若a、b带异种电荷,假设a对c的作用力为斥力,则b对c的作用力一定为引力,受力分析如图所示.由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线,则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零,由几何关系可知a=37、b=53,则Fasin 37=Fbcos 37,解得FaFb=43,
4、又由库仑定律及以上各式代入数据可解得|qaqb|=6427,B错误,D正确.D1.2020山西太原名校定时检测,多选真空中有一带负电的电荷q仅在电场力的作用下绕固定的点电荷+Q运动,其运动轨迹为椭圆,如图所示.已知a、b、c、d为椭圆的四个顶点,+Q处在椭圆的一个焦点上,则下列说法正确的是()A.负电荷q在b点的电势能小于在d点的电势能 B.负电荷q在运动过程中电场力始终不做功C.在+Q产生的电场中,a、c两点的电场强度相同 D.负电荷q在b点的速度大于在d点的速度考法2 库仑力作用下的动力学问题2真空中A、B两个点电荷相距L,质量分别为m和2m,它们由静止开始运动(不计重力),开始时A的加速
5、度大小为a,经过一段时间,B的加速度大小也为a,且速率为v,那么此时A、B两点电荷间的距离为,点电荷A的速率为.根据题意,由库仑定律和牛顿第二定律得kqAqBL2=ma,kqAqBL2=2ma,解得L=22L又由动量守恒定律得2mv-mvA=0,解得vA=2v.22L2v2.2020湖南四校摸底调研如图所示,带电小球a由绝缘细线PM和PN悬挂而处于静止状态,其中PM水平,地面上固定一绝缘且内壁光滑的四分之一圆弧细管道GH,其中圆心P与a球位置重合,与G点在同一水平线上,且位于H的正上方,管道底端H与水平地面相切,一质量为m、可视为质点的带电小球b从G端口由静止释放,当小球b运动到H端时对管道内
6、壁恰好无压力,重力加速度为g.在小球b由G滑到H的过程中,下列说法正确的是()A.小球b的机械能逐渐减小B.小球b所受库仑力大小始终为2mgC.小球b的加速度大小先变大后变小D.细线PM的拉力先增大后减小考法3 电场强度的理解及计算32015山东高考,18,6分直角坐标系xOy中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图.M、N两点各固定一负点电荷,一电量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零.静电力常量用k表示.若将该正点电荷移到G点,则H点处场强的大小和方向分别为A.3kQ4a2,沿y轴正向B.3kQ4a2,沿y轴负向C.5kQ4a2,沿y轴正向 D.5kQ4a2,沿y轴负向正
7、点电荷在O点时,G点场强为0,即两负点电荷在G点的场强大小为E1=kQa2,方向沿y轴正方向.由对称性知,两负点电荷在H处的场强大小为E2=E1=kQa2,方向沿y轴负方向.当把正点电荷放在G点时,正点电荷在H处产生的场强的大小为E3=kQ4a2,方向沿y轴正方向.所以H处合场强大小E=E2-E3=3kQ4a2,方向沿y轴负方向,选项B正确.B3.2019全国,21,6分,多选如图,电荷量分别为q和-q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点.则()A.a点和b点的电势相等B.a点和b点的电场强度大小相等C.a点和b点的电场强度方向相同D.将负电荷从a点移到b点,
8、电势能增加考法4 电场线的理解及应用42018天津高考,6分如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹,设M点和N点的电势分别为M、N,粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN,速度大小分别为vM、vN,电势能分别为EpM、EpN.下列判断正确的是A.vMvN,aMaNB.vMvN,MNC.MN,EpMEpND.aMaN,EpMvN,EpMEpN,A、B项错误;电场线疏密程度表示电场强度大小,故粒子在M点所受电场力的大小小于在N点所受电场力的大小,由牛顿第二定律可知,aMaN,D项正确;由于电场线方向如图所示,所以M点电势较N点的高,C项错误
9、.D4.2019吉林名校3月联考,多选如图所示,实线表示电场线,虚线ABC表示一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,轨迹上B点的切线与该处的电场线相互垂直.下列说法正确的是()A.粒子带正电B.粒子在B点的加速度大于它在C点的加速度C.粒子在B点时电场力做功的功率为零D.粒子从A点运动到C点的过程中电势能先减小后增大重难突破电场强度求解的特殊思维方法题型1“等效法”求电场强度5安徽高考如图所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z0的空间为真空.将电荷量为q的点电荷置于z轴上z=h处,则在xOy平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知
10、静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z轴上z=h2处的场强大小为(k为静电力常量)A.k4qh2B.k4q9h2C.k32q9h2D.k40q9h2导体表面上的感应电荷等效于在z=-h处的带等量的异种电荷-q,故在z轴上z=h2处的场强大小为E=kq(h2)2+kq(h2+h)2=k40q9h2,选项D正确.D题型2“对称法”求电场强度6ab是长为l的均匀带电细杆,P1、P2是位于ab所在直线上的两点,位置如图所示.ab上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1,在P2处的场强大小为E2,则以下说法正确的是A.两处的电场方向相同,E1E2B.两处的电场方向相反,E1E2C.两处的电场方向相同,
11、E1E2D.两处的电场方向相反,E1E1;又因为q1、q2、q3、q4电性相同,所以P1、P2两处场强方向相反.故选项D正确.D误区警示利用对称性求解时,本题很容易出现如下两种错误:【错解1】由电场的叠加原理可以判断出E2E1.由于细杆可能带正电,也可能带负电,故E1与E2的方向可能相同,也可能相反.故选项C、D正确.【错因分析1】一些学生一想到细杆带电可正可负,就立即认为电场方向有多解,于是不深入分析就错选C、D项.实际上无论细杆是带正电还是带负电,E1和E2的方向都是相反的.【错解2】把细杆分成四等份,每等份电荷量设为q1、q2、q3、q4,且q1=q2=q3=q4.由于P1在细杆内部,离
12、q1、q2、q3、q4的距离要比P2离q1、q2、q3、q4的距离近,由点电荷产生的场强公式E=kqr2知,E1E2.因为q1、q2、q3、q4电性相同,所以两处场强方向相反.故选项B正确.【错因分析2】忽略了电场强度是矢量,既有大小又有方向,叠加时没有考虑到q1、q2在P1处产生的合场强为零.题型3“微元法”求电场强度7如图所示,均匀带电圆环所带电荷量为Q,半径为R,圆心为O,P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点,OP=L,试求P点的场强.将圆环等分为n小段带电体,当n相当大时,每一小段带电体都可以看成点电荷,其所带电荷量为q=Qn.由点电荷场强公式可求得每一点电荷在P处的场强为E=kQnr2
13、=kQn(R2+L2).由对称性可知,各小段带电体在P处的场强E的垂直于对称轴的分量Ey相互抵消,而平行于对称轴的分量Ex之和即带电圆环在P处的场强EP.设场强方向与水平方向的夹角为,如图所示,则EP=nEx=nkQn(R2+L2)cos =nkQn(R2+L2)LR2+L2=kQL(R2+L2)32.kQL(R2+L2)32题型4“补偿法”和“极值法”求电场强度8如图甲所示,半径为R的均匀带电圆形平板,单位面积带电荷量为,其轴线上任意一点P(坐标为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:E=2k1-x(R2+x2)12,方向沿x轴.现考虑单位面积带电荷量为0的无限大均匀带电平板
14、,从其中间挖去一半径为r的圆板,如图乙所示,则圆孔轴线上任意一点Q(坐标为x)的电场强度为A.2k0x(r2+x2)12B.2k0r(r2+x2)12 C.2k0xr D.2k0rx当R时x(R2+x2)12=0,则无限大平板产生的电场的场强为E=2k0.当挖去半径为r的圆板时,应在E中减掉该圆板对应的场强Er=2k01-x(r2+x2)12,即E=E-Er=2k0x(r2+x2)12,选项A正确.A5.2019四川成都二诊如图所示,边长为L的正六边形ABCDEF的5条边上分别放置5根长度也为L的相同绝缘细棒.每根细棒均匀带上相同的正电荷.现将电荷量为+Q的点电荷置于BC中点,此时正六边形几何中心O点的场强为零.若移走+Q及AB边上的细棒,则O点电场强度大小为(k为静电力常量,不考虑绝缘细棒之间及绝缘细棒与+Q的相互影响)()A.kQL2B.4kQ3L2C.23kQ3L2D.43kQ3L26.
