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1、【金版学案金版学案】2015-2016】2015-2016 高中物理高中物理 第一章第一章 电场章末知识整合电场章末知识整合 粤教粤教版选修版选修 3-13-1专题一、电场的力的性质专题1电场强度三个公式的比较2.等量同种和异种点电荷的电场，两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较：题型一：对库仑定律的理解及应用例 1 如图所示，在一条直线上有两个相距 0.4 m 的点电荷A、B，A带电Q，B带电9Q，现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，问：C应带什么性质的电？应放于何处？所带电荷量为多少？解析：根据平衡条件判断，C应带负电，放在A的左边且和AB在一条直线
2、上，如图所示，设C带电荷量为q，与A点相距为x，则以A为研究对象，由平衡条件：kk，qQA x2QAQB r2以C为研究对象，则kk，qQA x2qQB （yx）2解得：xr0.2 m，qQ.1 29 4故C应带负电，放在A的左边 0.2 m 处，带电荷量为Q.9 4答案：负 A的左边 0.2 m 处 Q9 4题型二：对电场强度的理解及电场强度的叠加例 2 在一个等边三角形ABC顶点B、C处各放一个点电荷时，测得A处的电场强度大小为E，方向与BC边平行沿B指向C如图所示，拿走C处的电荷后，A处电场强度的情况是（ ）A.大小仍为E，方向由A指向B B.大小仍为E，方向由B指向AC.大小变为 ，方
3、向未变E 2D.无法确定解析：由点电荷电场强度的性质可知，B、C处点电荷在A点电场强度方向分别沿BA、AC连线方向，又根据矢量的分解与合成知道，B、C处点电荷在A点产生的电场强度的大小均为E，方向分别为B指向A，由A指向C，拿走C处电荷后，只剩下B处点电荷产生的电场，故选项 B 正确.答案：B题型三：对电场线的理解及应用例 3 如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示，则（ ）A.a一定带正电，b一定带负电B.a的速度将减小，b的速度将增加C.a的加速度将减小，b的加速度将增加D.两个粒子的动能，一个增加一个减小
4、解析：设电场线为正点电荷的电场线，则由轨迹可判定a带正电，b带负电.若电场线为负点电荷的电场线.则a为负电荷，b为正电荷，A 项错，由粒子的偏转轨迹可知电场力对a、b均做正功，动能增加，B、D 两项错，但由电场线的疏密可判定，a受电场力逐渐减小，加速度减小，b正好相反，选 C 项.答案：C专题二、电场的能的性质专题1.计算电场力做功常用的方法.（1）WABqUAB（普遍适用）.（2）WqExcos （适用于匀强电场）.（3）WABEp（从能量角度求解）.（4）W电W非电Ek（由动能定理求解）.2.电势能增减的判断方法.做功法：无论电荷是正是负，只要电场力做正功，电荷的电势能就减少；电场力做负功
5、，电荷的电势能就增加.3.电势高低的判断.（1）根据电场线的方向：沿电场线方向，电势越来越低.（2）根据电场力做功的方法：根据定义式UAB，将WAB、q的“” 、 “”代入，WAB q由UAB的“” 、 “”可判断电势高低.4.电场线、场强、电势及等势面之间的关系.（1）电场线与场强的关系：电场线越密的地方场强越大，电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向.（2）电场线与电势的关系：沿着电场线方向，电势越来越低.（3）等势面与电场线的关系：电场线总是与等势面垂直，且从高等势面指向低等势面.电场线越密的地方，等势面也越密.沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功.（4）场
6、强的数值与电势的数值无直接关系；场强大（或小）的地方电势不一定大（或小）.零电势可人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定.5.应用电场线进行下列判断.（1）电场力的方向正电荷的受力方向和电场线方向相同，负电荷的受力方向和电场线方向相反.（2）电场强度的大小（定性）电场线的疏密可定性判断电场强度的大小.（3）电势的高低与电势降低的快慢沿电场线的方向电势逐步降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向.（4）等势面的疏密电场越强的地方，等差等势面越密集；电场越弱的地方，等差等势面越稀疏.（5）电场线与等势面垂直.题型四：电势高低的判断例 4 如图所示，在等量正电荷连线的中垂线上取A、B、C三点，令各
7、点电势分别为A、B、C，则下列说法中正确的是（ ）A.ABC B.ABCC.ABC D.A0，BC0【审题突破】本题研究两个等量同种电荷连线的中垂线上几个位置的电势的关系，要明白等量正点电荷连线的中垂线上，中点电势最高.解析：等量正点电荷在A点下方合场强沿中垂线向下，在A点上方合场强沿中垂线向上，虽然EA0，但因“沿场强方向电势降低”可判断 C 项对；其次，若取正点电荷从A移动到B的过程中，电场力做正功，电势能减小，因移动正电荷，故电势也减小，故AB，同理可知BC.答案：C题型五：等势面的理解及应用例 5 （多选）a、b、c、d为某一电场中的等势线.一带负电的粒子飞入电场后只在电场力作用下沿M
8、点到N点（见图）的实线运动.不计粒子的重力，由图可知（ ）A.M点处的电场强度大于N点处的电场强度B.带电粒子在N点的速度比在M点处的速度大C.带电粒子在M点处的电势能比在N点处的电势能小D.四个等势线的电势关系为abcd【审题突破】本题是电场的力和能的性质在电场线及等势线中的综合分析，必须根据等势线与电场线的关系画好电场线.解析：先根据电场线与等势线的关系作出如图所示的电场线，由此可知，M点处的电场线比N点处的电场线密，电场强度大，故 A 项正确.在M点画轨迹的切线为带电粒子的速度方向，由于轨迹要处于电场力与速度所夹的角度内，故电场力必须沿M点上的电场线切线向右，由此可知粒子运动至N电场力做
9、负功，电势能增加，动能减小，速度减小，选项 B 错，C 项对；而因为移动的是负电粒子，则电势将减小，四个等势面电势关系为abcd，选项 D 错误.答案：AC题型六：电场与力学问题的综合例 6 如图所示，水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一的圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接，圆弧的半径R0.40 m.在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度E1.0104 N/C.现有一质量m0.10 kg 的带电体（可视为质点）放在水平轨道上与B端距离x1.0 m 的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的C端时，速度恰好为零，已知带电体所带电荷q8.0105 C
10、，取g10 m/s2，求：（1）带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小；（2）带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小；（3）带电体沿圆弧形轨道运动过程中，电场力和摩擦力对带电体所做的功各是多少？解析：设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有：qEma.解得：a8.0 m/s2.qE m设带电体运动到B端时的速度大小为vB，则v2ax，解得：vB4.0 m/s.2B2ax（2）设带电体运动到圆弧形轨道B端时受轨道的支持力为FN，根据牛顿第二定律有：FNmgm，解得：FNmgm5.0 N.根据牛顿第三定律可知，带电体对圆弧形轨道B端的压力大小FN
11、5.0 N.（3）因电场力做功与路径无关，所以带电体沿圆弧形轨道运动过程中，电场力所做的功W电qER0.32 J.设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功为W摩，对此过程根据动能定理有：W电W摩mgR0mv，1 22B解得：W摩0.72 J.答案：（1）8.0 m/s2 4.0 m/s （2）5.0 N（3）0.32 J 0.72 J专题三、电容与电容器专题1.平行板电容器的动态分析思路.（1）确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变.（2）用决定式C 分析平行板电容器电容的变化.rS d（3）用定义式C 分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化.Q U（4）用E 分析电容器极板间场强
12、的变化.U d2.电容器的两类问题比较.分类充电后与电池两极相连充电后与电池两极断开不变量UQd变大C变小Q变小E变小C变小U变大E不变S变大C变大Q变大E不变C变大U变小E变小r变大C变大Q变大E不变C变大U变小E变小题型七：平行板电容器的动态分析例 7 （多选）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）.设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为.实验中，极板所带电荷量不变，若（ ）A.保持S不变，增大d，则变大B.保持S不变，增大d，则变小C.保持d不变，增大S，则变小D.保持d不变，增大S，则不变【审题突破】 （1）静电计的指针偏角越大，说明板间电势差越大.（2
13、）由电容定义式C 可知，在Q不变时，U越大，说明C越小.Q U解析：由C、C 可得：U，保持S不变，增大d，则U增大，即rS 4kdQ U4kdQ rS变大，故 A 项正确，B 项错误；保持d不变，增大S，则U减小，即变小，故 C 项对，D 项错.答案：AC题型八：电容器的综合应用例 8 （多选）如图所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板间有一个电荷q处于静止状态，现将两极板的间距变大，则（ ）A.电荷将向上加速运动B.电荷将向下加速运动C.电流表中将有从a到b的电流D.电流表中将有从b到a的电流解析：充电后电容器的上极板A带正电，不断开电源，增大两板间距，U不变、d
14、增大，由E 知两极板间场强减小.场强减小会使电荷q受到的电场力减小，电场力小于重力，U d合力向下，电荷q向下加速运动.由C知电容C减小，由QCU知极板所带电荷量rS 4kd减小.会有一部分电荷返回电源，形成逆时针方向的电流，电流表中将会有由b到a的电流，选项 B、D 正确.答案：BD专题四、带电粒子在匀强电场中的运动专题带电体在匀强电场中做直线运动问题的分析方法.题型九：带电粒子在电场中做直线运动例 9 （2014湛江模拟）如图所示，一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为 37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止.取重力加速度为g，sin 370.6，c
15、os 370.8.求：（1）水平向右电场的电场强度；（2）若将电场强度减小为原来的 ，物块的加速度是多大？1 2（3）电场强度变化后物块下滑距离L时的动能.解析：（1）小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，受力图如图所示，则有：FNsin 37qE，FNcos 37mg，由可得：E.3mg 4q（2）若电场强度减小为原来的 ，即E，1 23mg 8q由牛顿第二定律得：mgsin 37qEcos 37ma，可得：a0.3g.（3）电场强度变化后物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得：mgLsin 37qELcos 37Ek0，可得：Ek0.3mgL.答案：（1） （2
16、）0.3g （3）0.3mgL3mg 4q题型十：带电粒子在匀强电场中做类平抛运动（电偏转）例 10 （2013汕头模拟） （多选）将三个质量相等的带电微粒分别以相同的水平速度由P点射入水平放置的平行金属板间，已知上板带正电，下板接地.三个微粒分别落在图中A、B、C三点，不计其重力作用，则（ ）A.三个微粒在电场中的运动时间相等B.三个微粒的带电量相同C.三个微粒所受电场力的大小关系是FAFBFCD.三个微粒到达下板时的动能关系是EkCEkBEkA解析：由带电微粒的运动轨迹可判断出竖直方向上的加速度关系为aCaBaA，所以有电量qCqBqA，电场力FCFBFA，故选项 B 错 C 项对.粒子在电场中
