高二物理电场全章总结通用版知识精讲

高二物理电场全章总结通用版知识精讲

高二物理电场全章总结通用版 ‎ ‎【本讲主要内容】‎ 电场全章总结 ‎【知识掌握】‎ ‎【知识点精析】‎ 电场描述：‎ ‎【解题方法指导】‎ 例1. 如图，有两个带有等量同种电荷的小球A和B，质量都为m，分别悬于长度相等的悬线一端，今使B球固定不动，并使OB在竖直方向上，A可以在竖直平面里自由摆动，由于静电力作用，A球偏离B球的距离为x，如果使其它条件不变，A球的质量要增大到原来的几倍，才会使AB两球距离缩短到x/2。‎ 解：A球受力如图：重力mg，线拉力T，静电力Fe 合力F=Fe A、B相距x： （1）‎ A、B相距x/2： （2）‎ ‎（1）/（2）‎ 分析：此题是考查库仑定律和物体平衡问题，力电综合题一定要善于将电学问题转化为力学问题，只不过是多了一种性质的力和力学里没有的特殊公式。‎ 例2. 如下图A、B为两个带等量异号电荷的金属球，将两个不带电的金属棒C、D放在两球之间，下列叙述正确的是（ ）‎ A. C的电势一定高于D的电势 B. 若用导线将C的x端与D的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流 C. 若将B接地，B所带的负电荷全部进入大地 D. 若将B接地，B所带的负电荷还将保留一部分 解：A. 由电场线方向知，静电平衡时电场线如下图 ‎ ∴A√‎ B. 用导线连接瞬间，C的右端，D左端正负电荷中和，D左端负电荷将通过导线流向C，与C右端正电荷中和如下图，C、D成一个导体，成为等势体，B√‎ C. B接地时，一部分电子从低于大地电势的B球流向大地，一部分受D y端正电荷吸引留在B上，如果把A球移走B上电子将全部流向大地，相当于把B放电。‎ 分析：解决静电感应问题：‎ ‎1. 要抓住电荷同性斥，异性吸的道理。‎ ‎2. 要考虑到静电平衡特点。‎ ‎3. 用导线接地，或手摸都是将导体和大地成为一体视为一个导体，再重新达静电平衡。‎ 例3. 如图所示，P、Q两金属板间的电势差为50V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离，其中Q板接地，两板间的A点距P板4cm。求：‎ ‎（1）P板及A点的电势。‎ ‎（2）保持两板间的电势差不变，而将Q板向左平移5cm，则A点的电势将变为多少？‎ 解：‎ ‎（1）‎ ‎（2）‎ 分析：1. 要善于应用求电势。2. 两平行板间任意两点间电势差一定要用E乘两点沿场强方向距离，与两板间距离不同。‎ ‎【考点突破】‎ ‎【考点指要】‎ 电场部分综合题与力学综合较多，即时和磁场综合也是离不开力学基础的。‎ ‎【典型例题分析】‎ 例1. （2020年全国理综I·25）有个演示实验，在上下面都是金属板的玻璃盒内，放了许多用锡箔纸揉成的小球，当上下板间加上电压后，小球就上下不停地跳动。现取以下简化模型进行定量研究。‎ 如图所示，电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置，相距为d，与电动势为、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球，小球可视为质点。已知：若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，改变后，小球所带电荷符号与该极板相同，电荷量为极板电荷量的倍（）。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。‎ ‎（1）欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势至少应大于多少？‎ ‎（2）设上述条件已满足，在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电荷量。‎ 解：（1）‎ 小球碰B后受力如图，要使小球不停。‎ ‎。‎ ‎（2）小球带正时后，由，设时间为。‎ 小球带负电后，由，设时间为 每往返一次通电量2q，T时间往返n次，通过电量 例2. （2020年全国理综II·17）ab是长为l的均匀带电细杆，、是位于ab所在直线上的两点，位置如下图所示。ab上电荷产生的静电场在处的场强大小为，在处的场强大小为，则以下说法正确的是（ ）‎ A. 两处的电场方向相同，‎ B. 两处的电场方向相反，‎ C. 两处的电场方向相同，‎ D. 两处的电场方向相反，‎ 解：取杆中点为O ‎ ‎ ‎∴两处场强方向相反 D√‎ 例3. （2020年北京理综·14）使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（ ）‎ 解：带电球靠近验电器时，将验电器箔片上与带电球异性电荷吸到验电器金属球上，∴A×D×，箔片上留下与带电球同性电荷∴B√C×。‎ 分析：例2考查 带电体产生叠力小电场问题，这类问题平时练习时见的不多，学生不知如何思考，最易错的是在带电体上不在带电体上，易答成关于方向问题更湖涂了，很容易丢分。‎ 例3较容易，有一点静电感应知识都能选对。‎ ‎【综合测试】‎ ‎1. （2020山东潍坊高三检测）如下图所示，三条虚线表示某电场中的三个等势面，其电势分别为，，，一个带电粒子只受电场力作用，按图中实线轨迹从A点运动到B点，则（ ）‎ A. 粒子带负电 B. 粒子在A点的速度大于在B点的速度 C. 粒子在A点的加速度大于在B点的加速度 D. 粒子在A点的电势能大于在B点的电势能 ‎2. 绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b都不带电，如下图所示，现将b带电，则（ ）‎ A. a、b之间不发生相互作用 B. b吸引a，吸住后不放开 C. b立即把a排斥开 D. b先吸住a，接触后又把 a排斥开 ‎3. 如下图所示，竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的质点A，在Q的正上方的P点用丝线悬另一质点B，A、B两质点因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角，由于漏电使A、B两质点的带电荷量逐渐减少，在电荷漏电完之前悬线对悬点P的拉力大小（ ）‎ A. 变小 B. 变大 C. 不变 D. 无法确定 ‎4. 如下图所示，两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示。接通开关S，电源即给电容器充电（ ）‎ A. 保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小 B. 保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大 C. 断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小 D. 断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大 ‎5. a、b为电场中的两点，且a点电势高于b点，则可知（ ）‎ A. 把负电荷从a点移到b点电场力做负功，电势能增加 B. 把正电荷从a点移到b点电场力做正功，电势能减少 C. 无论移动的是正电荷还是负电荷，电荷的电势能都要减少 D. 无论是否有电荷移动，a点电势能总是大于b点的电势能 ‎6. （2020年宣武区第二学期第二次质量检测）如下图所示，设想在空间内，只在某一点O固定着一个正的点电荷q（其他地方不放置电荷），而且q在该空间内的另一点P处产生的电场强度为，现在，从远处移动过来一个带正电的金属球Q放在q的附近。那么，现在的q在该空间内的P点处产生的电场强度（ ）‎ A. 大小和方向都没有改变 B. 场强变大，方向偏向金属球 C. 场强变小，方向偏离金属球 D. 由于金属球的位置、是否接地等因素均未确定，因而无法判断 二. 填空题 ‎7. 原有一油滴静止在极板水平放置的平行电容器中，给电容器再充上一些电荷△Q，油滴开始向上运动，经t秒后，电容器突然放电失去一部分电荷△Q′，又经t秒，油滴回到原位置，假如在运动过程中油滴电荷量一定，则△Q′:△Q=__________。‎ ‎8. 如下图所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线在距A板r处有一质量为m，电量为q的小球（垂直平分线处于水平位置），小球受向右的电场力偏转θ角而静止，小球用绝缘细线悬挂于O点，则小球所在处的电场强度为___________。‎ ‎9. 在描绘电场中等势线的实验中，有如下一些操作步骤：‎ A. 在导电纸上画出两电极的连线 B. 将灵敏电流表的一个探针接一个电极，用另一个探针接触导电纸，缓慢移动，可找出一系列等电势点 C. 在平板上先铺白纸，再铺上复写纸，然后再铺上导电纸 D. 安好电极，接好电路 E. 在两电极a、b的连线上，等距离地取五个基准点c、d、e、f、g，并复印在白纸上 F. 电流表的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢地移动，直到电流表不偏转时，复印这一点，依次可找出许多等势点 G. 闭合电键 选取合理的操作步骤，并按顺序排列为______________。‎ 三. 计算题 ‎10. 真空中两个静止点电荷相距‎10cm，它们之间相互作用力大小为。当它们合在一起时，成为一个带电荷量为C的点电荷。问原来两电荷的带电荷量各为多少？‎ ‎11. （2020年广东物理，13）已经证实，质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电荷量为，下夸克带电荷量为，e为电子所带电荷量的大小。如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为，m。试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）。‎ ‎12. 有三根长度皆为l=‎1.00m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别拴有质量皆为的带电小球A和B，它们的电荷量分别为-q和+q，C。A、B之间用第三根线连接起来。空间中存在大小为的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B的位置如下图所示。现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少。（不计两带电小球间相互作用的静电力）‎ 综合测试答案 ‎1. 解析：电场线方向总是垂直于等势面，且由高电势指向低电势，即电场线指向左侧。物体在做曲线运动时所受的合外力指向曲线弯曲的内侧，由带电粒子的运动轨迹可看出它所受到的电场力向右，即粒子带负电，A对；粒子从A运动到B时，逆着电场线运动，电场力做正功，粒子的动能增加，电势能减小，所以D对，B错；A点的电场线比B点的密，则粒子在A点所受到电场力大于在B点所受到的电场力，即粒子在A点的加速度大于在B点的加速度，C对。本题考查了电场线性质及电场力做功的特点。‎ 答案：ACD ‎2. 解析：题目虽小，但它考查了四个知识点，‎ ‎（1）带电体有吸引轻小物体的性质；‎ ‎（2）物体间的力是相互的；‎ ‎（3）接触带电；‎ ‎（4）同种电荷相排斥。‎ 由（1）（2）知道b应吸引a，使b、a接触；（3）知a、b接触后，原来a所带电量重新在a、b表面分布，使a、b带了同种电荷；（4）知b又把a排斥开。故应选D。‎ ‎3. 解析：受力分析如下图所示，设PA=L，PB=l，由几何知识知，ΔAPB∽ΔBDC 则： 即 ‎∵T和是作用力和反作用力 故T=‎ 故选C。‎ ‎4. 解析：场强，保持U不变（S接通），减小d，E增大，故A错。插入介质后，C增大，据Q=CU可知极板上的电荷量增大，故B项正确。当S断开时，极板电荷量（Q）不变，减小板间距离，则C增大，据可知，U减小，故C项正确。断开S时，Q不变，在两极板间插入介质，则C增大，据可知U减小，故D项错。‎ 答案：BC ‎5. 解析：正电荷在电势高的地方具有的电势能大，而负电荷在电势越高的地方具有的电势能越小，可知正电荷从a移到b电势能减小，负电荷从a移到b电势能增加，无论正电荷还是负电荷，电场力做正功电势能减小，电场力做负功电势能增加。故A、B皆对。C不对。‎ 对于D选项，在电场中某点放入电荷，这个电荷就具有电势能，电势能是由放入电场的电荷和电场共同决定的，不明确放在a、b点的电荷性质，不能比较其电势能高低；若a、b两点不放入电荷，单就电场中的某点，不存在电势能问题。故D也不对。‎ 答案：AB ‎6. 答案：A 二. 填空题 ‎7. 解析：设电容器原来带电荷量为Q，由受力平衡得：‎ ‎ ①‎ 当电荷量增加ΔQ，由，得 ‎ ②‎ 当电荷量失去，（选向上为正）‎ 由得 ‎ ③‎ ‎ ④‎ 由①②③④得：‎ 答案：4:1‎ ‎8. 解析：受力分析如下图所示。‎ 得：。‎ ‎9. 解析：三层纸的顺序不能错；安好电极后先在白纸上画出基准点。‎ 答案：CDAEGF 三. 计算题 ‎10. 解析：设两电荷是异性的，、皆为绝对值，由电荷守恒知：‎ ‎。‎ 根据库仑定律可得 以代入中得 解得 ‎。‎ 答案： ‎ ‎11. 答案：46N，斥力 23N，引力 ‎12. 答案：如下图中所示虚线表示A、B球原来的平衡位置，实线表示烧断后重新达到平衡的位置，其中、分别表示细线OA、AB与竖直方向的夹角。‎ A球受力如下图所示：重力mg，竖直向下；电场力qE，水平向左；细线OA对A的拉力，方向如图；细线AB对A的拉力，方向如图。由平衡条件 ‎ ⑴‎ ‎ ⑵‎ B球受力如下图所示：重力mg，竖直向下；电场力qE，水平向右；细线AB对B的拉力，方向如图。‎ 由平衡条件 ‎ ⑶‎ ‎ ⑷‎ 联立以上各式并代入数据，得 ‎ ⑸‎ ‎=45° ⑹‎ 由此可知，A、B球重新达到平衡的位置如下图所示。与原来位置相比，A球的重力势能减少了 ‎ ⑺‎ B球的重力势能减少了 ‎ ⑻‎ A球的电势能增加了 ‎ ⑼‎ B球的电势能减少了 ‎ ⑽‎ 两种势能总和减少了 ‎ ⑾‎ 代入数据解得 ‎ ⑿‎