2021-2022年收藏的精品资料高考物理之纠错笔记系列专题8电场.doc
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1、专题08:电场第一部分 易错点剖析易错点一、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:误区01 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。误区02 正、负电荷在电势越高的地方,电势能都越大。误区03 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。误区04 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。典例分析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
2、,两处相比,下列说法正确的是Aq在d点所受的电场力较大Bq在d点所具有的电势能较大Cd点的电势高于O点的电势Dq在两点所受的电场力方向相同【错因分析】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。【正确解析】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
3、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。即时巩固1(多选)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示c是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则()Aa点的电场强度比b点的大Ba点的电势比b点的高Cc点的电场强度比d点的大Dc点的电势比d点的低2如图所示,a、b是两个点电荷,它们的电荷量分别为Q1、Q2,MN是ab连线的中垂线,P是中垂线上的一点。下列哪种情况能使P点电场强度方向指向MN的右侧AQ1、Q2都是正电荷,且Q1|Q2|
4、CQ1是负电荷,Q2是正电荷,且|Q1|Q2|易错点二、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:误区01 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;误区02 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;误区03 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。典例分析 如图所示,两个带电金属小球中心距离为r,所带电荷量相等为Q,则关于它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的A若是同种电荷,B若是异种电荷,C若是同种电荷,D不论是何种电
5、荷,【错因分析】题中两个带电金属小球的半径相对于它们的间距不能忽略,且小球所带电荷分布在金属球表面,不能直接运用库仑定律计算库仑力的大小。【正确解析】净电荷只能分布在金属球的外表面,若是同种电荷则互相排斥,电荷间的距离大于r,如图所示,根据库仑定律,它们之间的相互作用力小于。若是异种电荷则相互吸引,电荷间的距离小于r,则相互作用力大于,故选项A、B正确。【正确答案】AB【名师点睛】当带电体之间的距离远远大于带电体的线度时,可以使用库仑定律,否则不能使用库仑定律。在该题中,若两个带电体的电荷量全部集中在球心上,则有若两个带电体带有等量的异种电荷,由于异种电荷的相互吸引,使电荷分布在两球较靠近的球
6、面处,如图所示,这样这两部分电荷的距离小于r,所以有。同理若两球带有同种电荷,由于同种电荷相互排斥,使电荷分布在两球较远离的球面处,如图所示,则有。即时巩固1【2019湖北宜昌市一中高三期末】如图所示,在边长为l的正方形的每个顶点都放置一个点电荷,其中a和b电荷量为+q,c和d电荷量为-q。则a电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力大小是A0BCD2如图所示,一个均匀的带电圆环,带电量为+Q,半径为R,放在绝缘水平桌面上。圆心为O点,放O点做一竖直线,在此线上取一点A,使A到O点的距离为R,在A点放一检验电荷+q,则+q在A点所受的电场力为A,方向向上 B,方向向上C,方向水平向左D不能确定易错
7、点三、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:误区01 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;误区02 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。典例分析如图所示为一空腔导体周围的电场线分布图,电场方向如图中箭头所示,M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四点,其中M、N在一条直电场线上,P、Q在一条曲电场线上,则有AM点的电场强度比N点的电场强度大BP点的电势比Q点的电势低C负电荷在P点的电势能小于其在Q点的电势能DM、O间的电势差等于O、N
8、间的电势差【错因分析】不清楚无论导体带电与否,静电平衡时表面为等势面,不会运用电场的基本性质进行解题。【正确解析】由电场线的疏密程度表示电场的强弱,所以N点的场强比M点的场强大,故A错误;沿着电场线的方向电势越来越低,所以Q点的电势比P点的电势低,故B错误;负电荷由P点运动到Q点,电场力做负功,电势能增加,所以负电荷在P点时的电势能小于在Q点时的电势能,故C正确;根据电场分布可以知道,MO间的平均电场强度比ON之间的平均电场强度小,故由公式可知,MO间的电势差小于ON间的电势差,故D错误。【正确答案】C。即时巩固1如图所示,下列四幅有关电场说法正确的是 甲 乙 丙 丁A图甲为等量同种点电荷形成
9、的电场线B图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强相同C图丙中在c点静止释放一正电荷,可以沿着电场线运动到d点D图丁中某一电荷放在e点与放到f点,它们的电势能相同2【2019河南洛阳高三模拟)】(多选)如图所示,虚线a、b、c为电场中的一簇等势线,相邻两等势面之间的电势差相等,等势线a上一点A 处,分别射出甲、乙两个粒子,两粒子在电场中的轨迹分别交等势线c于B、C点,甲粒子从A到B的动能变化量的绝对值是E,乙粒子从A到C动能变化量绝对值为E。不计粒子的重力,由此可以判断A甲粒子一定带正电,乙粒子一定带负电B甲的电荷量一定为乙电荷量的2倍C甲粒子从A到B电场力一定做正功,乙粒子从A到C电场力一定做负
10、功D甲在B点电势能的绝对值一定是乙在C点电势能绝对值的2倍易错点四、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
11、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。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,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
12、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。典例分析如图所示,真空中Ox坐标轴上的某点有一个
13、点电荷Q,坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2 m和0.7 m。在A点放一个带正电的试探电荷,在B点放一个带负电的试探电荷,A、B两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同,电场力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图中直线a、b所示。下列说法正确的是AB点的电场强度的大小为0.25 N/CBA点的电场强度的方向沿x轴负方向C点电荷Q是正电荷D点电荷Q的位置坐标为0.3 m【错因分析】不能正确分析受力与电场强度的关系而导致本题错解。【正确解析】由两试探电荷受力情况可知,点电荷Q为负电荷,且放置于A、B两点之间某位置,选项B、C均错;设Q与A点之间的距离为l,则点电荷在A点产生的场强为E
14、A=kQ/l2=Fa/qa=4105 N/C,同理,点电荷在B点产生的场强为EB=kQ/(0.5l)2=Fb/qb=0.25105 N/C,解得l=0.1 m,所以点电荷Q的位置坐标为xQ=xA+l=0.2+0.1=0.3 (m),所以选项A错误,选项D正确。【正确答案】D。即时巩固1如图所示,16个电荷量均为q(q0)的小球(可视为点电荷),均匀分布在半径为R的圆周上若将圆周上P点的一个小球的电荷量换成-2q,则圆心O点处的电场强度的大小为A B C D2如图所示,电荷q均匀分布在半球面上,球面的半径为R,CD为通过半球顶点C与球心O的轴线。P、Q为CD轴上关于O点对称的两点。如果带电量为Q
15、的均匀带电球壳,其内部电场强度处处为零,电势都相等。则下列判断正确的是AP点的电势与Q点的电势相等B带正电的微粒在O点的电势能为零C在P点静止释放带正电的微粒(重力不计),微粒将做匀加速直线运动DP点的电场强度与Q点的电场强度相等易错点五、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A、B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势能的高低正电荷在电势较高处电势能大,负电荷在
16、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、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,电势能增加典例分析(多选)如图所示,虚线A、B、C为某电场中的三条等势线,其电势分别为3 V、5 V、7 V,实线为带电粒子在电场中运动时的轨迹,P、Q为轨迹与等势线A、C的交点,带电粒子只受电场力的作用,则下列
17、说法正确的是A粒子可能带负电B粒子在P点的动能大于在Q点的动能C粒子在P点电势能小于在Q点的电势能D粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度【错因分析】忽略了运动轨迹与合力(即电场力)方向的关系,错选A。【正确解析】因电场线与等势面相互垂直,且由高电势指向低电势,故电场线如图所示,由粒子运动的轨迹弯曲的方向可知粒子受力沿电场线的方向,故粒子带正电,故A错误;若粒子从P到Q,则电场力做负功,粒子动能减小,电势能增加,故粒子在P点的动能大于在Q点的动能,粒子在P点的电势能小于在Q点的电势能,同理,粒子从Q到P亦可得出同样的结论,故B、C正确;因Q点处的等势面密集,故Q点的电场强度大,故粒子在Q点受到的
18、电场力大于P点受到的电场力,故D正确。【正确答案】BCD即时巩固1两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示,一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最后离开电场,粒子只受静电力作用,则粒子在电场中A做直线运动,电势能先变小后变大B做曲线运动,电势能先变小后变大C做直线运动,电势能先变大后变小D做曲线运动,电势能先变大后变小2在电荷量分别为2q和q的两个点电荷形成的电场中,电场线分布如图所示,在两点电荷连线上有a、b、c三点,且b、c两点到正点电荷距离相等,则A在两点电荷之间的连线上存在一处电场强度为零的点B将一电子从a点由静止释放,它将在a、b间往复运
19、动Cc点的电势高于b点的电势D负试探电荷在a点具有的电势能大于在b点时的电势能易错点六、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误区01 误认为电场线方向就是电荷受到电场力作用的方向。误区02 误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹。误区03 误认为未画出电场线的地方,场强为零。误区04 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。典例分析(多选)某同学在研究电子在电场中的运动时,得到了电子由a点运动到b点的轨迹(图中实线所示),图中未标明方向的一组虚线可能是电场线,也可能是等势面,则下列说法正确的判断是A如果图中虚线是电场线,电子在
20、a点动能较大B如果图中虚线是等势面,电子在b点动能较小C不论图中虚线是电场线还是等势面,a点的场强都大于b点的场强D不论图中虚线是电场线还是等势面,a点的电势都高于b点的电势【错因分析】错误地将粒子运动的轨迹理解为等势线或者其他物理量导致本题错解。【正确解析】若虚线是电场线,从轨迹弯曲方向可知电场力沿着电场线向左,ab曲线上每一点的瞬时速度与电场力方向均成钝角,故电子做减速运动,动能减小,在a处动能最大,所以A正确;若虚线为等势面,根据等势面与电场线处处垂直可大致画出电场线,显然可看出曲线上每个位置电子受到的电场力与速度成锐角,电子加速运动,故动能增大,即在a点动能较小,所以B错误;若虚线是电
21、场线,由电场线的密集程度可看出a点的场强较大,由沿着电场线方向电势越来越低可判断a处的电势较高,所以D错误;若虚线是等势面,从电子曲线轨迹向下弯曲可知电场线方向垂直虚线向上,沿着电场线方向电势越来越低,故a点电势较小,也能判断D错误,而等差等势面密集处电场线也越密集,故a处场强较大,因此无论虚线是电场线还是等势面,均有a点的场强大于b点的场强,故C正确。【正确答案】AC。即时巩固1(多选)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,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,则()Aa一定带正电,b一定带负电Ba的速度将减小,b的速度将增加
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