2022年高考物理二轮复习热点题型与提分秘籍专题09 电场的两大性质（原卷版）.docx

2020年高考物理二轮复习热点题型与提分秘籍专题09 电场的两大性质题型一 库仑定律的应用及库仑力的合成及电场的叠加【题型解码】1.电场叠加问题要注意矢量性与对称性2.电场强度是矢量，电场中某点的几个电场强度的合场强为各个电场强度的矢量和。【典例分析1】 (2018·全国卷，16)如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab5 cm，bc3 cm，ca4 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所带电荷量的比值的绝对值为k，则()A.a、b的电荷同号， B.a、b的电荷异号，C.a、b的电荷同号， D.a、b的电荷异号，【典例分析2】(2019·吉林长春外国语学校检测)如图所示，带电小球A、B的电荷分别为QA、QB，OAOB，都用长L的丝线悬挂在O点静止时A、B相距为d.为使平衡时AB间距离减为，可采用的方法有()A将小球A、B的质量都增加到原来的2倍 B将小球B的质量增加到原来的8倍C将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍【典例分析3】(2019·陕西渭南教学质量检测)如图所示，在x轴上放置两正点电荷Q1、Q2，当空间存在沿y轴负向的匀强电场时，y轴上A点的场强等于零，已知匀强电场的电场强度大小为E，两点电荷到A的距离分别为r1、r2，则在y轴上与A点对称的B点的电场强度大小为()AE B.E C2E D4E【提分秘籍】1电场强度的三个计算公式2.电场的叠加电场强度是矢量，电场中某点的几个电场强度的合场强为各个电场强度的矢量和。电势是标量，电场中某点几个电场的电势的总电势为各个电势的代数和。3.求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路涉及库仑力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样，受力分析是基础，应用平衡条件是关键，都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题，但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点具体步骤如下：4.对称法求电场强度【突破训练】1(2019·福建省泉州市一模)(多选)如图，电荷量大小相等的点电荷A、B、C放置在等边三角形的顶点上，O为三角形的中心，a、b、c分别为三边的中点，d是O关于a的对称点。已知A带负电，B、C均带正电，则()AO点电场强度为零 Bb、c两点电场强度大小相等C电子在d点的电势能比在O点的小 D质子从b点移到O点，电场力做正功2.(2019·山东聊城一模)真空中有四个相同的点电荷，所带电荷量均为q，固定在如图所示的四个顶点上，任意两点电荷的连线长度都为L，静电力常量为k，下列说法正确的是()A不相邻的两棱中点连线在同一条电场线上B每条棱中点的电场强度大小都为C任意两棱中点间的电势差都为零Da、b、c三点为侧面棱中点，则a、b、c所在的平面为等势面3.(2019·山东济宁二模)如图所示，一个绝缘圆环，当它的均匀带电且电荷量为q时，圆心O处的电场强度大小为E。现使半圆ABC均匀带电2q，而另一半圆ADC均匀带电2q，则圆心O处电场强度的大小和方向为()A2E，方向由O指向D B4E，方向由O指向DC2E，方向由O指向B D0题型二 根据电场中的“点、线、面、迹”判断相关物理量的变化【题型解码】(1)“运动与力两线法”画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情况(2)“三不知时要假设”电荷的正负、场强的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况【典例分析1】如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知()A.Q点的电势比P点高 B.油滴在Q点的动能比它在P点的大C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小【典例分析2】(2019·山东淄博三模)如图所示，实线为两个点电荷Q1、Q2产生的电场的电场线，虚线为电子从A点运动到B点的运动轨迹，则下列判断正确的是()AA点的场强小于B点的场强 BQ1的电荷量大于Q2的电荷量C电子在A点的电势能大于在B点的电势能 D电子在A点的速度大于在B点的速度【提分秘籍】1.根据运动轨迹判断粒子的受力及运动情况确定受力方向的依据a曲线运动的受力特征：带电粒子受力总指向曲线的凹侧；b电场力方向与场强方向的关系：正电荷的受力方向与场强方向相同，负电荷则相反；c场强方向与电场线或等势面的关系：电场线的切线方向或等势面的法线方向为电场强度的方向。比较加速度大小的依据：电场线或等差等势面越密E越大FqE越大a越大。判断加速或减速的依据：电场力与速度成锐角(钝角)，电场力做正功(负功)，速度增加(减小)。2.分析电场的特点和性质问题的一般思路(1)电场强度根据电场线的疏密程度进行判断。根据等差等势面的疏密程度进行判断。根据Ek结合矢量合成进行判断或计算。(2)电势根据沿电场线方向电势逐渐降低进行判断。根据进行判断或计算。空间存在两个或两个以上的电场时，根据电势的叠加求代数和进行判断或计算。(3)电势能根据Epq进行判断或计算。注意判断或计算时Ep、q均带正、负号，且Ep、的正、负号表示大小。根据电场力做功进行判断或计算。若电场力对电荷做正功，电势能减少，反之则增加，且WABEp。根据能量守恒定律进行判断或计算。电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程，若只有电场力做功，电荷的电势能与动能相互转化，而总和应保持不变，即当动能增加时，电势能减少，反之则增加，且EkEp。【突破训练】1.(2019·江苏扬州一模)(多选)如图所示，在等量异种电荷形成的电场中有一正方形ABCD，其对角线AC与两点电荷的连线重合，两对角线的交点位于电荷连线的中点O。下列说法中正确的有()AA、B两点的电场强度方向相同BB、D两点的电势相同C质子由C点沿COA路径移至A点，电场力对其先做负功后做正功D电子由B点沿BCD路径移至D点，电势能先增大后减小2.(2019·甘肃武威二模)如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即UabUbc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知()A三个等势面中，a的电势最高B带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大C带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大D带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大3. (2019·河北唐山一模)如图所示，M、N为两个固定的等量同种正电荷，O点为其连线与中垂线的交点，从中垂线上P点处释放一个负粒子，仅在电场力作用下由静止开始运动，下列说法中正确的是()A粒子将沿PO方向做直线运动 B从P到O的过程中，加速度一定减小C整个运动过程中，粒子在O点时电势能最小 D整个运动过程中，粒子的电势能一直增加题型三 匀强电场电势差与场强的关系-电势均匀分布问题【典例分析1】(2017·全国卷，21)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图3所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是()A.电场强度的大小为2.5 V/cm B.坐标原点处的电势为1 VC.电子在a点的电势能比在b点的低7 eV D.电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV【提分秘籍】1.E在匀强电场中的理解及应用UABEd，d为A、B两点沿电场方向的距离。沿电场强度方向电势降落得最快。在同一直线上或相互平行的两条直线上距离相等的两点间电势差相等。2.在匀强电场中由公式UEd得出的“一式、二结论”(1)“一式”：E，其中d是沿电场线方向上两点间的距离。(2)“二结论”结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势C，如图甲所示。结论2：匀强电场中若两线段ABCD，且ABCD，则UABUCD(或ABCD)，如图乙所示。【突破训练】1.(2019·河南名校联盟五调)(多选)如图所示，在匀强电场中有一直角三角形ABC，C90°，A30°，BC边长2 cm。电场强度的方向与三角形ABC平面平行。一电子从A点移到C点电场力做功为15 eV，从B点移到C点电场力做功为5 eV。则()AA、B两点间的电势差UAB为10 V B电场强度的方向由A点指向C点C电场强度的大小为500 V/m D一电子从B点移到AC的中点，电势能增加2.5 eV2.(2019·四川省树德中学二诊)如图所示，在光滑绝缘水平面上有一半径为R的圆，AB是一条直径，空间有与水平面平行的匀强电场，场强大小为E。在圆上A点有一发射器，以相同的动能平行于水平面沿不同方向发射带电量为q的小球，小球会经过圆周上不同的点，在这些点中，以过C点的小球动能最大，且A、C两点间的距离为R。忽略小球间的相互作用，下列说法正确的是()A电场的方向与AB间的夹角为30°B电场的方向与AB间的夹角为60°C若A点的电势A0，则C点的电势C1.5ERD若在A点以初动能Ek0发射小球，则小球经过B点时的动能EkBEk0qER3.(2019·广东珠海一模)(多选)如图，空间有平行于纸面的匀强电场，处于该电场中的直角三角形ABC直角边BC20 cm，A60°，AD是A的角平分线。若在直角顶点B处有一个射线源，能朝空间各方向射出动能为1000 eV的电子，则能在顶点A和C分别探测到动能为1100 eV和900 eV的电子，本题中运动的电子仅需考虑受匀强电场的电场力，则()AAB间的电势差UAB100 V B该匀强电场的场强E1000 V/mC电场强度的方向沿A指向D D整个三角形内，顶点C的电势最高题型四 静电场的图像问题【题型解码】在图象问题中，一般从图象的“点、线、面、斜”四个方向理解x图象中斜率表示场强；Ex图象中面积表示电势差【典例分析1】(2019·福建泉州模拟)在坐标x0到x0之间有一静电场，x轴上各点的电势随坐标x的变化关系如图所示，一电荷量为e的质子从x0处以一定初动能仅在电场力作用下沿x轴正向穿过该电场区域则该质子()A在x00区间一直做加速运动 B在0x0区间受到的电场力一直减小C在x00区间电势能一直减小 D在x00区间电势能一直增加【典例分析2】.(2019·河北张家口一模)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0x2段是关于直线xx1对称的曲线，x2x3段是直线，则下列说法正确的是()Ax1处电场强度最小，但不为零B粒子在0x2段做匀变速运动，x2x3段做匀速直线运动C在0、x1、x2、x3处电势0、1、 2、3的关系为3>20>1Dx2x3段的电场强度大小、方向均不变【典例分析3】(2019·安徽蚌埠高三二模)(多选)电场中有一条电场线与x轴重合，x轴上各点的电场强度与位置的关系如图所示，一质子只在电场力作用下自坐标原点由静止释放沿x轴正方向运动，已知Oaabbcd，b点电势b0。则下列结论正确的是()A质子沿x轴做匀速直线运动 B质子在a、c两点的电势能相等C质子在a、b、c三点的动能之比为234 D坐标原点O的电势为1.5E0d【提分秘籍】几种常见图象的特点及规律v ­t图象根据v ­t图象中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化，确定电场的方向、电势高低及电势能变化 ­x图象(1)电场强度的大小等于 ­x图线的斜率大小，电场强度为零处， ­x图线存在极值，其切线的斜率为零；(2)在 ­x图象中可以直接判断各点电势的高低，并可根据电势高低关系确定电场强度的方向；(3)在 ­x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用WABqUAB，进而分析WAB的正负，然后做出判断E­x图象(1)反映了电场强度随位移变化的规律；(2)E0表示场强沿x轴正方向，E0表示场强沿x轴负方向；(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定Ep­x图象(1)反映了电势能随位移变化的规律；(2)图线的切线斜率大小等于电场力大小；(3)进一步判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况【突破训练】1.(多选)(2019·安徽黄山模拟)光滑绝缘水平面上固定两个等量点电荷，它们连线的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示一质量m1 g的带正电小物块由A点静止释放，并以此时为计时起点，沿光滑水平面经过B、C两点(图中未画出)，其运动过程的vt图象如图乙所示，其中图线在B点位置时斜率最大，根据图线可以确定()A中垂线上B点电场强度最大 BA、B两点之间的位移大小CB点是连线中点，C与A点必在连线两侧 DUBC>UAB2.(2019·广东深圳市二调)真空中，在x轴上x0和x8处分别固定两个电性相同的点电荷Q1和Q2。电荷间连线上的电场强度E随x变化的图象如图所示(x方向为场强正方向)，其中x6处E0。将一个正试探电荷在x2处由静止释放(重力不计，取无穷远处电势为零)。则()AQ1、Q2均为负电荷 BQ1、Q2带电量之比为91C在x6处电势为0 D该试探电荷向x轴正方向运动时，电势能一直减小2.(2019·沈阳郊联体高三一模)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，不计重力，则()AA、N点的电场强度大小为零BNC间场强方向向x轴正方向C将一正点电荷静止放在x轴负半轴，它将一直做加速运动D将一负点电荷从N点移动到D点，电场力先做正功后做负功3.(多选)(2019·山东潍坊实验中学模拟)某电场中沿x轴上各点的电场强度大小变化如图所示场强方向与x轴平行，规定沿x轴正方向为正，一负点电荷从坐标原点O以一定的初速度沿x轴负方向运动，到达x1位置时速度第一次为零，到达x2位置时速度第二次为零，不计点电荷的重力下列说法正确的是()A点电荷从x1运动到x2的过程中，速度先保持不变，然后均匀增大再均匀减小B点电荷从O沿x轴正方向运动到x2的过程中，加速度先均匀增大再均匀减小C电势差UOx1UOx2D在整个运动过程中，点电荷在x1、x2位置时的电势能最大