(通用版)高考物理二轮复习纠错笔记专题08《电场》（解析版）

一、对静电场的基本概念和性质理解不透彻 对静电场基本概念和性质的理解易出现以下错误： （1）易错误地认为：场强越大的地方，电势就越高；场强的正、负和电势的正、负含义相同。不清楚场强的正、负表示方向，而电势的正、负表示大小。 （2）易错误地认为正、负电荷在电势越高的地方，电势能都越大。 （3）易错误地认为处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，电势也处处为零。 （4）易错误地认为沿处于静电平衡状态的导体表面移动电荷时，电场力可以做功。 二、对影响库仑力大小的因素理解不透彻 对库仑定律的应用易出现以下错误： （1）库仑定律的适用条件是真空中的点电荷，对不能看成点电荷的带电体误用库仑定律公式计算； （2）对不能看成点电荷的均匀带电球体也可以使用库仑定律计算库仑力的大小，但易错误地将球体表面的距离当作r代入，实际上r应为球心距离； （3）计算库仑力时，弄错电荷量的正负号，根据正负号确定库仑力的方向。 三、不熟悉典型电场的电场线和等势线的分布 对于电场线和等势线易出现以下错误： （1）电场线是为了描述电场而引入的，并不是真实存在的，易错误地认为电场线是带电粒子的运动轨迹； （2）不明确常见的电场线和等势线的分布特点；对等量同种电荷和异种电荷在电场线上、中垂线上的场强及电势变化的规律不清楚。 四、对求解电场强度的几种特殊思维方法理解不透彻 电场强度的求解方法及思路 （1）等效法：在保证效果相同的前提条件下，将复杂的物理情景变换为简单的活熟悉的情景。如图甲所示，一个点电荷+q与一个很大的薄金属板形成电场，可以等效为如图乙所示的两个异种等量点电荷形成的电场。 （2）对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，将复杂的电场叠加计算简化。如图丙所示，电荷量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。均匀带电薄板在a、b两对称点处产生的场强大小相等、方向相反，若图中a点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为，方向垂直于博班向左。学*科网 丙 （3）补偿法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而化难为易。如图丁所示，将金属丝AB弯成半径为r的圆弧，但在A、B之间留有宽度为d的间隙，且d远小于r，将电荷量为Q的正电荷均匀分布与金属丝上。设原缺口所带电荷的线密度为ρ，，则补上的那一小段金属丝带电荷量，则整个完成的金属丝AB在O处的场强为零。在O处的场强，因O处的和场强为零，则金属丝AB在O点的场强，符号表示E2与E1反向，背离圆心向左。 丁 （4）微元法：将研究对象分割成若干微小的单元，或从研究对象上选取某一“微元”加以分析，从而可以化曲为直，使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量。如图戊所示，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。设想将圆环看成n个小段组成，每一小段都可以看作点电荷，其所带电荷量，由点电荷场强公式可求得每一小段带电体在P处产生的场强为，由对称性知，各小段带电体在P处的场强E沿垂直于轴的分量Ey相互抵消，而其轴向分量Ex之和即为带电环在P处的场强EP，。 戊 （5）极值法：物理学中的极值问题可分为物理型和数学型两类，物理型主要依据物理概念、定理、定律求解。数学型则是根据物理规律列出方程后，依据数学中求极值的知识求解。 五、电场中电势高低及电势能的判断 （1）电场中电势高低的判断方法 判断角度 判断方法 依据电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低 依据电场力做功 根据，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低 依据场源电荷的正负 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值，靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低 依据电视能的高低 正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大 （2）电荷具有电势能大小的判断方法 判断角度 判断方法 做功判断法 电场力做正功，电视能减小；电场力做负功，电视能增加 场源电荷法 正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大 公式法 由，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大；Ep的负值越小，电势能越大 能量守恒法 在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加 六、理不清电场中运动轨迹与电场力、电场线的关系 与电场线相关的四个易错点 （1）误认为电场线方向就是电荷受到电场力作用的方向。 （2）误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹； （3）误认为未画出电场线的地方，场强为零； （4）错误地根据电场线方向来判断电场强度大小，应根据电场线的疏密来判断电场强度的大小。 七、不会分析电容器动态变化中的场强和电势 对电容器的理解和应用易出现以下错误： （1）易错误地认为电容器的电容与U和Q有关； （2）易错误地认为充电后与电源断开的电容器，无论哪种因素变化，板间电场强度都不变； （3）易错误地认为电势的高低取决于板间场强的大小和与零等势面的距离大小，与哪个板接地无关。 八、对带电粒子在匀强电场中偏转的特点掌握不准确 解决带电粒子在电场中运动的问题易出现以下错误： （1）不知道带电粒子在电场中运动时是否考虑重力，对电场力方向判断不清； （2）对带电粒子在电场中的运动过程分析错误； （3）对带电粒子经电场作用而偏转打在屏上分析时，易弄错位移的偏转角和速度的偏转角度； （4）对电场和重力场的复合场的分析可以用等效重力场处理，易忽视类平抛运动结论的应用。 九、带电体在电场中的平衡与运动 1．分析带电体平衡问题的方法 分析带电体平衡问题的方法与力学中分析物体平衡的方法是一样的，我们应学会把电学问题力学化。一般分析此问题的步骤为： （1）确定研究对象。如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”，一般是先整体后隔离； （2）对研究对象进行受力分析； （3）列平衡方程或根据牛顿第二定律列方程求解，经常用到动量守恒定律、动能定理等。 2．用能量观点处理带电体在电场中的运动的方法 对于受变力作用的带电体的运动，必须借助于能量观点来处理。既是是恒力作用的问题，用能量观点处理也常常显得简捷。 （1）用动能定理处理 思维顺序一般为 ①弄清研究对象，明确所研究的物理过程； ②分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是负功； ③弄清所研究过程的始、末状态（主要指动能）； ④根据W=ΔEk列出方程求解。 （2）用能量守恒定律处理 列式的方法常有两种 ①由初、末状态的能量相等列方程； ②由某种能量的减少等于另一种能量的增加列方程。 十、静电场中涉及图象问题的处理方法 1．主要类型 （1）v–t图象； （2）φ–x图象； （3）E–x图象。 2．应对策略 （1）v–t图象：根据v–t图象中速度的变化、斜率的绝对值的变化（即加速度大小的变化），确定电荷所受电场力的方向与电场力的发小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化。 （2）φ–x图象：①电场强度的大小等于φ–x图线的斜率绝对值；②在φ–x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大致确定电场强度的方向；③在φ–x图象中分析电荷移动时做功的正负，可用WAB=qUAB分析WAB的正负，然后做出判断。 （3）E–x图象：根据给出的E–x图象，确定E的方向，根据E的大小变化，确定电场的强弱分布。 十一、示波管的构造和原理 （1）示波管的构造：示波器的核心部件是示波管，示波管的构造简图如图所示，也可将示波管的构造大致分为三部分，即电子枪、偏转电极和荧光屏。 （2）示波管的原理 ①偏转电极不加电压时，从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心点形成一个亮斑。 ②在（或）加电压时，则电子被加速，偏转后射到（或）所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在中心）。当两偏转电极均加电压时，两个方向都有偏转位移，根据运动的独立性，X方向的位移取决于上的电压，Y方向的位移取决于上的电压，利用带电粒子在电场中运动的分析方法求解。 （3）示波管实际工作时，竖直偏转板和水平偏转板都加上电压。一般加在竖直偏转板上的电压是要研究的信号电压，加大水平偏转板上的扫描电压，若两者周期相同，在荧光屏上就会显示信号电压随时间变化的波形图。 水平面上有一边长为L的正方形，其a、b、c三个顶点上分别固定了三个等量的正点电荷Q，将一个电荷量为+q的点电荷分别放在正方形中心点O点和正方形的另一个顶点d点处，两处相比，下列说法正确的是 A．q在d点所受的电场力较大 B．q在d点所具有的电势能较大 C．d点的电势高于O点的电势 D．q在两点所受的电场力方向相同 对于场强的比较，不少同学由对称性直接得出a、b、c、d四点的相关物理量的关系，而忽视了题中给出的是a、b、c三个顶点上分别固定了三个等量的正点电荷Q，并不是在O点固定一个点电荷。 由点电荷的电场及场的叠加可知，在O点b、c两处的点电荷产生的电场相互抵消，O点处的场强等于a处点电荷所产生的场强，即，方向由a指向O；而在d点处，方向也沿aO方向，选项A错误，选项D正确。ad是b、c两处点电荷连线的中垂线，由两等量正电荷的电场中电势分布可知在b、c两点电荷的电场中O点电势高于d点电势，而在点电荷a的电场中O点电势也高于d点电势，再由电势叠加可知O点电势高，而正电荷在电势越高处电势能越大，选项B、C皆错误。答案：D。 1．如图所示，A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电荷量为–q外，其余各点处的电荷量均为+q，则圆心O处 A．场强大小为方向沿OA方向 B．场强大小为方向沿AO方向 C．场强大小为方向沿OA方向 D．场强大小为方向沿AO方向 【答案】C 【解析】根据对称性，先假定在A点放上+q的点电荷，则O点的场强为零，即B、C、D、E四个点电荷在O点的场强方向沿OA向上，大小为， 故O点的合场强为A点–q在O点产生的场强与B、C、D、E四个+q场强的叠加。E合=2，故选C。 2．（2018·内蒙古赤峰二中高二上学期第一次月考）如图所示，A、B、C、D是真空中一正四面体的四个顶点（正四面体是由四个全等正三角形围成的空间封闭图形），所有棱长都为a。现在A、B两点分别固定电荷量分别为＋q和－q的两个点电荷，静电力常量为k，下列说法正确的是 学科、网 A．C点的场强大小为2 B．C，D两点的场强大小相同，方向不同 C．C，D在同一等势线上 D．将一正电荷从C点移动到D点，电场力做正功 【答案】C 【名师点睛】本题关键要掌握等量异种电荷电场线和等势线分布情况，抓住ABCD是正四面体的四个顶点这一题眼，即可得出C、D处于通过AB的中垂面是一等势面上。 如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点位于Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h，将另一点电荷从A点由静止释放，运动到B点时速度刚好又变为零。若此电荷在A点处的加速度大小为3g/4，则此电荷在B点处的加速度a为 A．a=4g，方向竖直向上 B．a=4g，方向竖直向下 C．a=3g，方向竖直向上 D．a=3g，方向竖直向下 没有对两点电荷相互作用即运动全面分析，主观认为A向下运动，则两点电荷距离减小，所受库仑力增大，加速度增大。 对点电荷在A点进行受力分析，得到，则，点电荷在B点受到的电场力为，由牛顿第二定律得4mg–mg=ma，所以a=3g，方向竖直向上，ABD错，C对。答案：C。 1．如图所示，一个均匀的带电圆环，带电量为+Q，半径为R，放在绝缘水