高三物理《電場的力的性質(zhì)》教材分析

《高三物理《電場的力的性質(zhì)》教材分析》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高三物理《電場的力的性質(zhì)》教材分析（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、高三物理《電場的力的性質(zhì)》教材分析 考點25電場的力的性質(zhì) 考點名片 考點細(xì)研究：本考點命題要點：電荷守恒、靜電現(xiàn)象及解釋；點電荷、庫侖定律；電場強度、電場線、電場強度的疊加。其中考查到的如：XX年全國卷第20題，XX年全國卷第15題，XX年浙江高考第19題，XX年江蘇高考第3題，XX年浙江高考第15題，XX年全國卷第14題、XX年山東高考第18題、XX年安徽高考第20題、XX年廣東高考第21題、XX年江蘇高考第2題、XX年浙江高考第16題、XX年浙江高考第19題、XX年福建高考第20題。 備考正能量：本考點內(nèi)容比較抽象，一般以電場線為依托，重點考查對電場強度概念的理解和應(yīng)用，試題多以

2、選擇題形式出現(xiàn)，有時結(jié)合微元法、對稱的思想考查對電場強度的理解。 ―、基礎(chǔ)與經(jīng)典 ?使兩個完全相同的金屬小球分別帶上-3Q和+5Q的電荷后，將它們固定在相距為a的兩點，它們之間庫侖力的大小為F1?，F(xiàn)用絕緣工具使兩小球相互接觸后，再將它們固定在相距為2a的兩點，它們之間庫侖力的大小為F2。則F1與F2之比為 A.2:1B.4：lc.16:ID.60:1答案D解析由庫侖定律有F1==,相同球接觸后分開，電荷先中和后平分，帶電量均變?yōu)?Q,而距離變?yōu)樵瓉?倍，F(xiàn)2==，故=,D選項正確。 如圖所示，在水平向右、大小為E的勻強電場中，在。點固定一電荷量為Q的正電荷，A、B、c、D為以。為圓心、

3、半徑為r的同一圓周上的四點，B、D連線與電場線平行，A、c連線與電場線垂直。則 A. A點的電場強度大小為 B. B點的電場強度大小為E-c.D點的電場強度大小不可能為0 D.A、c兩點的電場強度相同 答案A 解析+Q在A點的電場強度沿oA方向，大小為，所以A點的合電場強度大小為，A正確；同理，B點的電場強度大小為E+,B錯誤；如果E「則D點的電場強度為0,c錯誤；A、c兩點的電場強度大小相等，但方向不同，D錯誤。 ?在勻強電場中，將一質(zhì)量為、電荷量為q的小球由靜止釋放，帶電小球的運動軌跡為一直線，該直線與豎直方向的夾角為0,如圖所示。則勻強電場的場強大小為 A.最大值是B.最小

4、值為 C?唯一值是D?以上都不對 答案B 解析依題意，帶電小球所受合力方向與豎直方向的夾角為0,根據(jù)平行四邊形定則可知，當(dāng)電場力方向與合力方向垂直時，場強最小，如圖所示。則sin0=，所以Ein=,選項B正確。又由圖可知場強的取值不是唯一而且沒有最大值，所以A、c、D錯誤。 如圖所示，三個點電荷ql、q2、q3在同一條直線上，q2和q3的距離為ql和q2距離的兩倍，每個點電荷所受靜電力的合力為零。由此可以判斷，三個點電荷的電荷量之比q1q2:q3為 A.4：B.94:36 c.2:D.32：6 答案A 解析由三電荷平衡模型的特點“兩同夾異、兩大夾小”可知，ql和q3為同種電荷，

5、它們與q2互為異種電荷，設(shè)ql和q2距離為r,則q2和q3的距離為2r,對于ql有=,則有=，對q3有=,所以=,考慮到各電荷的電性，A正確。 如圖所示，表示在一個電場中的a、b、c、d四點分別引入檢驗電荷時，測得檢驗電荷所受的電場力跟電荷量間的函數(shù)關(guān)系圖象，那么下列說法中正確的是 A.該電場是勻強電場 B.a、b、c、d四點場強的大小關(guān)系是Ed>Ea>Eb>Ec c.a、b、c、d四點場強的大小關(guān)系是Ea>Eb>Ec>Ed D.無法判斷a、b、c、d四點場強的大小關(guān)系 答案B 解析因為E=，所以Fq圖象中斜率的絕對值表示場強的大小，所以a、b、c、d四點場強大小關(guān)系為Ed>Ea

6、>Eb>Ec,B選項正確。 ?如圖所示，在一條直線上有兩個相距0?4的點電荷A、B,A帶電+Q,B帶電-9Q。現(xiàn)引入第三個點電荷c,恰好使三個點電荷均在電場力的作用下處于平衡狀態(tài)，則c的帶電性質(zhì)及位置應(yīng)為 A.正，B的右邊0?4處 B.正，B的左邊0?2處 c.負(fù)，A的左邊0.2處 D.負(fù)，A的右邊0.2處 答案 解析要使三個電荷均處于平衡狀態(tài)，必須滿足“兩同夾異”“兩大夾小”的原則，所以選項C正確。 如圖所示，a、B兩球所帶電荷量均為2X10-5C，質(zhì)量均為0.72g,其中A球帶正電荷，B球帶負(fù)電荷，且均可視為點電荷。A球通過絕緣細(xì)線吊在天花板上，B球固定在絕緣棒一端，現(xiàn)將B

7、球放在某一位置，能使絕緣細(xì)線伸直，A球靜止且與豎直方向的夾角為30。，則A、B球之間的距離可能為 答案AB 解析對A受力分析，受重力g、細(xì)線的拉力FT、B對A的吸引力F,由分析知,A平衡時,F的最小值％F=gsin30°=，解得r=l,所以兩球的距離d<1,A、B正確。 均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場。如圖所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q,球面半徑為R,cD為通過半球頂點與球心。的軸線，在軸線上有、N兩點，o=oN=2R。已知點的場強大小為E,則N點的場強大小為 A.B.—Ec.—ED.+E 答案B 解析如果在半球面AB右邊補

8、上一個均勻分布正電荷且總電荷量也為q、球面半徑也是R的半球面，這樣就組成了一個均勻帶電的球殼，均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心o處產(chǎn)生的電場，則在、N點所產(chǎn)生的電場為E0==,由題意知當(dāng)如圖所示的半球面在點產(chǎn)生的場強為E時，右半球電荷在點產(chǎn)生的場強大小E'=E0-E=-E,由對稱性可知，半球在N處的場強大小也為E',故B正確。 如圖所示，Q1和Q2是兩個電荷量大小相等的點電荷，N是兩電荷的連線，HG是兩電荷連線的中垂線，o是垂足。下列說法正確的是 A. 若兩電荷是異種電荷，則。的中點與oN的中點電勢—定相等 B. 若兩電荷是異種電荷，則。點的電場強度大小，與N上各點

9、相比是最小的，而與HG上各點相比是最大的 c.若兩電荷是同種電荷，則。中點與oN中點處的電場強度一定相同 D.若兩電荷是同種電荷，則。點的電場強度大小，與N上各點相比是最小的，與HG上各點相比是最大的 答案B 解析若兩電荷是異種電荷，則o的中點與oN的中點電勢一定不相等，選項A錯誤。若兩電荷是異種電荷，根據(jù)兩異種電荷電場特點可知，o點的電場強度大小，與N上各點相比是最小的，而與HG上各點相比是最大的，選項B正確。若兩電荷是同種電荷，則o中點與oN中點處的電場強度大小一定相同，方向一定相反，選項c錯誤。若兩電荷是同種電荷，則。點的電場強度為零，與N上各點相比是最小的，與HG上各點相比也是

10、最小的，選項D錯誤。 0?如圖甲所示，半徑為R的均勻帶電圓形平板，單位面積帶電量為。，其軸線上任意一點P的電場強度可以由庫侖定律和電場強度的疊加原理求出：E=2n。方向沿x軸?，F(xiàn)考慮單位面積帶電量為。0的無限大均勻帶電平板，從其中間挖去一半徑為r的圓板，如圖乙所示，則圓孔軸線上任意一點Q的電場強度為 A.2na0B.2兀。0 答案A 解析特殊值代入法、極限法是解決這類問題的關(guān)鍵。 R—g時，E=2na0=2na0,半徑為r的圓板產(chǎn)生的場強El=2na0,無窮大的平板挖去半徑為r的圓板后，產(chǎn)生的場強E2=E-E1=2na0,故A正確。 二、真題與模擬 1.XX?全國卷］如圖，一

11、帶負(fù)電荷的油滴在勻強電場中運動，其軌跡在豎直面內(nèi)，且相對于過軌跡最低點P的豎直線對稱。忽略空氣阻力。由此可知 A.Q點的電勢比P點高 B?油滴在Q點的動能比它在P點的大 c?油滴在Q點的電勢能比它在P點的大 D?油滴在Q點的加速度大小比它在P點的小 答案AB 解析根據(jù)帶負(fù)電的油滴在豎直面內(nèi)的軌跡可知，油滴所受合外力一定向上，則所受電場力一定向上，且電場力大于重力，故勻強電場的方向豎直向下，Q點的電勢比P點高，選項A正確。油滴從P點運動到Q點，根據(jù)動能定理，合外力做正功，動能增大，所以油滴在Q點的動能比它在P點的大，選項B正確。油滴從P點運動到Q點，電場力做正功，電勢能減小，油滴在Q

12、點的電勢能比它在P點的小，選項c錯誤。由于帶電油滴所受的電場力和重力均為恒力，所以油滴在Q點的加速度和它在P點的加速度大小相等，選項D錯誤。 ?XX?全國卷］如圖，P是固定的點電荷，虛線是以P為圓心的兩個圓。帶電粒子Q在P的電場中運動，運動軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上的三個點。若Q僅受P的電場力作用，其在a、b、c點的加速度大小分別為aa、ab、ac,速度大小分別為va、vb、vc。貝U A. aa>ab>ac,va>vc>vb B. aa>ab>ac,vb>vc>va c.ab>ac>aa,vb>vc>va D.ab>ac>aa,va>vc>vb 答案D 解析由點

13、電荷電場強度公式E=可知，離場源點電荷P越近，電場強度越大，Q受到的電場力越大，由牛頓第二定律可知，加速度越大，由此可知，ab>ac>aa,A、B選項錯誤；由力與運動的關(guān)系可知，Q受到的庫侖力指向運動軌跡凹的一側(cè)，因此Q與P帶同種電荷，Q從c到b的過程中，電場力做負(fù)功，動能減少，從b到a的過程中電場力做正功,動能增加，因此Q在b點的速度最小，由于c、b兩點的電勢差的絕對值小于a、b兩點的電勢差的絕對值，因此Q從c到b的過程中，動能的減少量小于從b到a的過程中動能的增加量，Q在c點的動能小于在a點的動能，即有va>vc>vb，D選項正確。 3.XX?浙江高考］如圖所示，把A、B兩個相同的導(dǎo)電小

14、球分別用長為0.10的絕緣細(xì)線懸掛于oA和oB兩點。用絲綢摩擦過的玻璃棒與A球接觸，棒移開后將懸點oB移到oA點固定。兩球接觸后分開，平衡時距離為0.12。已測得每個小球質(zhì)量是8.0x10-4g，帶電小球可視為點電荷，重力加速度g=10/s2,靜電力常量=9.0x109N?2/c2，貝U A. 兩球所帶電荷量相等 B. A球所受的靜電力為1.0X10-2N c.B球所帶的電荷量為4X10-8C D?A、B兩球連線中點處的電場強度為0 答案AcD 解析用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷，與A球接觸后A球也帶正電荷，兩球接觸后分開，B球也帶正電荷，且兩球所帶電荷量相等，A正確；兩球相互排斥，

15、穩(wěn)定后A球受力情況如圖所示，sin0==0.60,0=37°,F庫=&七an37°=6.0X10—3N,B項錯誤；卩庫=,QA=QB=Q,r=0.12,聯(lián)立得Q=4x10-8c,故c項正確；由等量同種點電荷產(chǎn)生的電場的特點可知，A、B兩球連線中點處的場強為0，故D項正確。 ?XX?浙江高考］—金屬容器置于絕緣板上，帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中，容器內(nèi)的電場線分布如圖所示。容器內(nèi)表面為等勢面，A、B為容器內(nèi)表面上的兩點，下列說法正確的是 A. A點的電場強度比B點的大 B. 小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低 c.B點的電場強度方向與該處內(nèi)表面垂直 D.將檢驗電荷從A點沿不同路徑移到B點

16、，電場力所做的功不同 答案 解析由于A點處電場線比B點處電場線疏，因此A點電場強度比B點小，A項錯誤；沿著電場線的方向電勢逐漸降低，因此小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的電勢高，B項錯誤；由于處于靜電平衡的導(dǎo)體表面是等勢面，電場線垂直于等勢面，因此B點的電場強度方向與該處內(nèi)表面垂直，c項正確；將檢驗電荷從A點沿不同的路徑移到B點，由于A、B兩點的電勢差恒定，因此電場力做功AB=qUAB相同，D項錯誤。 ?xx?浙江高考］如圖所示，兩個不帶電的導(dǎo)體A和B,用一對絕緣柱支持使它們彼此接觸。把一帶正電荷的物體c置于A附近，貼在A、B下部的金屬箔都張開， A.此時A帶正電，B帶負(fù)電 B?此時A電勢

17、低，B電勢高 c.移去c,貼在A、B下部的金屬箔都閉合 D.先把A和B分開，然后移去c,貼在A、B下部的金屬箔都閉合 答案 解析將一帶正電荷的物體c置于A附近，由于靜電感應(yīng)，此時A帶負(fù)電，B帶正電，則A項錯誤；由于整個導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，即整個導(dǎo)體為等勢體，A、B電勢相等，B項錯誤；移去c,由于A、B中正負(fù)電荷中和，則貼在A、B下部的金屬箔閉合，c項正確；先把A和B分開，然后移去c,此時A帶負(fù)電，B帶正電，貼在A、B下部的金屬箔還是張開的，則D項錯誤。 ?XX?浙江高考］如圖所示為靜電力演示儀，兩金屬極板分別固定于絕緣支架上，且正對平行放置。工作時兩板分別接高壓直流電源的正負(fù)極，表

18、面鍍鋁的乒乓球用絕緣細(xì)線懸掛在兩金屬極板中間，則 A.乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷 B?乒乓球受到擾動后，會被吸在左極板上 c乒乓球共受到電場力、重力和庫侖力三個力的作用 D.用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，放開后乒乓球會在兩極板間來回碰撞 答案D 解析由圖可知，右側(cè)金屬板與電源正極相連接，帶正電，左側(cè)金屬板帶負(fù)電，根據(jù)靜電感應(yīng)規(guī)律，近端感應(yīng)出異種電荷，因此乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出正電荷，A錯誤。乒乓球被擾動后，如果向右擺動會被吸到右板上，B錯誤。乒乓球共受到懸線的拉力、重力和電場力的作用，c錯誤。用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，乒乓球會帶上正電，受到右極板的排斥，向左運動與左極板接觸，

19、又帶上負(fù)電，被左極板排斥向右運動，這樣小球就在兩極板間來回碰撞，D正確。 XX?山東高考］直角坐標(biāo)系xoy中，、N兩點位于x軸上,G、H兩點坐標(biāo)如圖。、N兩點各固定一負(fù)點電荷，一電量為Q的正點電荷置于o點時，G點處的電場強度恰好為零。靜電力常量用表示。若將該正點電荷移到G點，則H點處場強的大小和方向分別為 A?，沿y軸正向B?，沿y軸負(fù)向 c?，沿y軸正向D.,沿y軸負(fù)向 答案B解析正點電荷在o點時，G點場強為0,即兩負(fù)點電荷在G點的場強大小為E1=,方向沿y軸正方向。由對稱性知,兩負(fù)點電荷在H處的場強大小為E2=E1=,方向沿y軸負(fù)方向。當(dāng)把正點電荷放在G點時，在H處產(chǎn)生的場強的大小

20、為E3=，方向沿y軸正方向。所以H處場強大小E=E2-E3=，方向沿y軸負(fù)方向，選項B正確。 XX?安徽高考］已知均勻帶電的無窮大平面在真空中激發(fā)電場的場強大小為，其中。為平面上單位面積所帶的電荷量，80為常量。如圖所示的平行板電容器，極板正對面積為S,其間為真空，帶電量為Q,不計邊緣效應(yīng)時，極板可看作無窮大導(dǎo)體板，則極板間的電場強度大小和兩極板間相互的靜電引力大小分別為 A.和B.和 c.和D.和 答案D 解析每個板的電荷密度。=，每個板單獨在極板間產(chǎn)生的電場E0==,極板間的電場為兩個極板單獨產(chǎn)生的電場的矢量和，則E=2E0=，每個極板受到的靜電力F=QE0=,選項D正確。 X

21、X?全國卷］如圖，兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點由靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將兩板繞過a點的軸逆時針旋轉(zhuǎn)45°,再由a點從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將 A.保持靜止?fàn)顟B(tài) B?向左上方做勻加速運動 c.向正下方做勻加速運動 D.向左下方做勻加速運動 答案D 解析兩平行金屬板水平放置時，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)，其合力為零，對其受力分析，如圖1所示，設(shè)電容器兩板間的電場強度為E，微粒受到豎直向下的重力G和豎直向上的電場力qE,且G=qE;兩平行金屬板逆時針旋轉(zhuǎn)45。時,對微粒受力分析，如圖2所示，由平行四邊形定則可知，微粒所受合力方向斜向左下方，且為恒力，

22、所以微粒向左下方做勻加速運動，選項D正確，選項A、B、c錯誤。 0.XX?廣東高考］如圖所示的水平勻強電場中，將兩個帶電小球和N分別沿圖示路徑移動到同一水平線上的不同位置，釋放后，、N保持靜止，不計重力，則 A.的帶電量比N的大 B?帶負(fù)電荷，N帶正電荷 c.靜止時受到的合力比N的大 D.移動過程中勻強電場對做負(fù)功 答案BD 解析不考慮重力，取整體為研究對象，外力只有勻強電場的電場力，由平衡條件可知、N所受電場力必等大反向,故、N必帶有等量異種電荷，A錯誤；隔離出，若帶正電，N帶負(fù)電，則受到N的庫侖力和勻強電場力都向右，受力不平衡，只有帶負(fù)電才可能受力平衡，故帶負(fù)電，則N帶正電，

23、B正確；靜止時，、N所受合力都為0，c錯誤；因勻強電場對的電場力方向與移動方向成鈍角，故D正確。 ―、基礎(chǔ)與經(jīng)典 1?如圖所示，用一根絕緣細(xì)線懸掛一個帶電小球，小球的質(zhì)量為，電量為q,現(xiàn)加一水平的勻強電場，平衡時絕緣細(xì)線與豎直方向夾角為e。 試求這個勻強電場的場強E大?。? 如果將電場方向順時針旋轉(zhuǎn)e角、大小變?yōu)閑‘后，小球平衡時，絕緣細(xì)線仍與豎直方向夾角為e,則e‘的大小又是多少？ 答案 解析對小球受力分析，受到重力、電場力和細(xì)線的拉力，如圖甲所示。由平衡條件得：gtanO=qE 解得：E=。 將電場方向順時針旋轉(zhuǎn)e角、大小變?yōu)镋'后，電場力方向也順時針轉(zhuǎn)過e角，大小為F'=q

24、E‘，此時電場力與細(xì)線垂直，如圖乙所示。根據(jù)平衡條件得：gsine=qE‘ 則得：E'f 2.如圖所示，勻強電場方向與水平方向的夾角e=30°，斜向右上方，電場強度為E,質(zhì)量為的小球帶負(fù)電，以初速度V0開始運動，初速度方向與電場方向一致。 若小球的帶電荷量為q=,為使小球能做勻速直線運動，應(yīng)對小球施加的恒力F1的大小和方向如何？ 若小球的帶電荷量為q=，為使小球能做直線運動，應(yīng)對小球施加的最小恒力F2的大小和方向如何？ 答案g與水平線夾角為60°，斜向右上方 g與水平線夾角為60°,斜向左上方 解析如圖甲所示，欲使小球做勻速直線運動，必使其合外力為零，所以Flcosa=qEcos

25、30°,Flsina=g+qEsin30°。解之得a=60°,Fl=g。 恒力Fl與水平線夾角為60°，斜向右上方。 為使小球能做直線運動，則小球受的合力必和運動方向在一條直線上，故要求力F2和g的合力和電場力在一條直線上。當(dāng)F2取最小值時，F(xiàn)2垂直于qE。故F2=gsin60°=g。方向如圖乙所示，與水平線夾角為60°，斜向左上方。 二、真題與模擬 3.XX?福建高考］如圖，真空中xoy平面直角坐標(biāo)系上的ABc三點構(gòu)成等邊三角形，邊長L=2.0。若將電荷量均為q=+2?0X10-6C的兩點電荷分別固定在A、B點，已知靜電力常量=9.0x109N?2/c2，求： 兩點電荷間的庫侖力大

26、??； c點的電場強度的大小和方向。 答案9.0X10—3N78xl03N/c方向沿y軸正方向解析根據(jù)庫侖定律，A、B兩點電荷間的庫侖力大小為F=代入數(shù)據(jù)得F=9.0X10—3N A、B點電荷在c點產(chǎn)生的電場強度大小相等，均為 E1=A、B兩點電荷形成的電場在c點的合電場強度大小為E=2Elcos30° 由式并代入數(shù)據(jù)得E~7?8x103N/c 電場強度E的方向沿y軸正方向。 ?XX?南昌調(diào)研］如圖甲所示，傾角0=30°的光滑固定斜桿底端固定一電量為Q=2xl0-4c的正點電荷，將一帶正電小球從斜桿的底端靜止釋放，小球沿斜桿向上滑動過程中能量R隨位移s的變化圖象如圖乙所示，其中線1

27、為重力勢能隨位移變化圖象，線2為動能隨位移變化圖象。 求小球的質(zhì)量； 小球向上滑行多遠(yuǎn)時其加速度為零？小球所帶的電量為多少？ 答案4g11.11x10—5c 解析由線1可得Ep=gh=gssin0, 因斜率=20=gsin30。，所以=4go 當(dāng)達到最大速度時帶電小球受力平衡，其加速度為零由圖可知：s0=1,小球加速度為零，gsin0=qQ/s,解得q==1?11x10—5c。 XX?石家莊模擬］如圖是一種測定小球所帶電荷量的裝置原理圖。長為l的絕緣細(xì)線，一端拴一質(zhì)量為的帶正電小球，另一端懸掛在。點，靜止時細(xì)線豎直、小球位于A點。當(dāng)小球處于電場強度大小為E、方向水平的勻強電場中時，細(xì)線偏離豎直方向的角度為0=30°,此時小球靜止在B點。重力加速度為g,則： 小球所帶電荷量是多少？ 若將小球從B點拉到A點由靜止釋放，求小球再次回到B點時細(xì)線拉力的大小。 答案 g 解析小球靜止在B點時，設(shè)細(xì)線的拉力為F,則 Fsin0=qE,Feos0=g, 解得q=。 設(shè)小球在B點速度大小為v,細(xì)線拉力為T,則 qElsin0—gl=v2, T—geos0—qEsin0=, 解得T=2go