2022年高中物理二轮总复习教案电场力的性质.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载专题七电场力的性质 命题点 1 库仑定律及应用 本类考题解答锦囊解答“ 库仑定律及应用” 一类试题,主要明白以下内容：库仑定律的适用条件是真空中的点电荷,因此应用中第一要明确所讨论问题是否满意条件公式F=KQ 1 Q 2中涉及两点电荷带电量情形,如电荷相互接触又分开就应满意电荷守恒定律与力学学问综合要注r2意解题规范电荷间作用力,同种性质电荷相互排斥,异种性质电荷相互吸引1 典型例题 中子内有一电荷量为+2 e 的上夸克和两个电荷量为 31 e 的下夸克,一简洁模型是 3三个夸克都在半径为,的同一圆周上,如图 夸克所受静电作用

2、力的是16-1-1 所示,图 16-1-2 给出的四幅图中,能正确表示出各命题目的与解题技巧：此题考查的是电荷间的库仑力及力的平行四边形定就解题中关键是确定上、下夸克间库仑力的方向及大小关系作出力的平行四边形、定性分析即可 解析 上夸克和下夸克为异种电荷,相互间作用力为引力F=K2e 2,由力的合成平行四边形定就a9r2可知上夸克所受静电作用力F1 向下 下夸克为同种电荷,库仑力为引力F=K e 2.F2F.受力如9 r2图 16-1-3 所示,由力的平行四边形定就可知F2 竖直向上,故B 正确 答案 B 2 典型例题 如图 16-1-4所示,三个完全相同的金属小球,a、b、c 位于等边三角形

3、的三个顶点上和 c 带正电, b 带负电, a 的带电量的大小比 段中的一条来表示,它应是 AF1 B F2 C.F3 D.F4 b 的小已知 c 受到 a 和 b 的静电力的合力可用图中四条有向线答案： B 指导： 考点电荷间的作用力一库仑力的求法、特殊是方向及力的平行四边形定就只要从力学中的力的合成分析思路动身再和用合成法就去合成即可求解 3 典型例题 如图 16-1-5 所示,在粗糙水平面上固定一点电荷 Q,在 M忖点无初速度释放一带有恒定电荷量的小物块,小物块在 Q的电场中运动到 N 点静止,就从肘点运动到 N点的过程中 A. 小物块所受电场力逐步减小 B小物块具有的电势能逐步减小 C

4、.M 点的电势肯定高于 N点的电势D小物块电势能变化量的大小肯定等于克服摩擦力做的功答案： ABD 指导： 此题的四个选项相对独立应分别进行讨论,由题意可知小物块与电荷 Q带同种电荷 均为正电或均为负是 小球远离电荷 Q据库仑定律判定 B 项正确；小物体从 MN,电场力做正功,电势能减小, B 项正确；如电荷 Q为正电,就电势,甲 M N,如电荷 Q为负电,就 M2 就kQ2kQ2r 1 2r 2 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - r2 11r学习必备欢迎下载23 典型例题 两个大小相同的金属小球 A、B 带有等量异种电荷,相距较远,彼此间的作用力为

5、 F. 现将另一个不带电的、与 A、 B 完全相同的金属小球 C,先与 A 接触,再与 B 接触,然后移开,就 A、 B 间的作用力变为1 1A . F B . F8 41 3C . F D . F2 4答案：指导： A、 B 两带电小球相距较远,可看作点电荷设 A 带正电 Q, O带负电 -Q将 C与 A 接触后, C、A 各带 Q 的正电；再将 C 与 B 接触,正负电荷中和,C、 B 共带 -Q 的负电,即各带-Q 子的负电从而,将2 2 4Q QC移开后, A、B 间的作用力 F=k 2r 2 4 18 k Qr 2 2, 而原先 A、B 间的作用力 F= k Qr 2 2所以 F 1

6、8 F,应选 A 4 典型例题 在光滑的水平桌面上有 a、 b、c 三个带电小球,它们位于同始终线上,a、b 两球间距大于 b、c 两球间距,且保持静止状态如图 16-1-9 所示,它们的带电荷量分别为 q1、q2、q3,且保持不变下面哪种情形是可能的 A.a 和 b 球带正电, c 球带负电 B三个球都带正电 C|q 2| |q 1| |q 3| D|q 1|q 3|q 2| 答案： D 指导： 由于 3 个小球都处于静止状态,它们受到的库仑力均为平稳力由两力方向相反,可得小球的；带电情形为：；球与 c 球带同种同荷, b 球与 a 球、 c 球带异|q3|q2|,种电荷；由两力的大小相等,

7、如分析；球受力,它受到球及 c 球的库仑力,由库仑定律可得：同理对 c 球分析可得： |q l| q2| ,对 a 球分析可得： |q1|q3| 命题点 2 电场强度、电场线本类考题解答锦囊解答“ 电场强度 电场线” 一类试题,应明白以下内容：电场强度是描述电场力的性质的一个物理量,电场线是为了形象直观描画场强,人为假想的曲线因此在充分懂得场强和电场线基本概念的基础综合力学学问利用平稳条件,牛顿运动定律等解题是很普遍的情形I 高考最新热门题1 典型例题 如图 16-2-1 在光滑水平面上的 O点系一长为 l 的绝缘细线,线的一端系一质量为 m,带电量为 q 的小球当沿细线方向加上场强为 E,的

8、匀强电场后,小球处于平稳状态,现给小球一垂直于细线的初速度 v o,使小球在水平面上开头运动如 vo 很小,就小球第一次回到平稳位置所需时间为_. 命题目的与解题技巧：此题不仅考查了单摆的周期公式及其成立的条件；电场力的运算仍考查了物理学上一个重要思想：等效思想名师归纳总结 解析 由于小球初速度很小,所以小球的运动可以看成是单摆的简谐运动2小球所受的电场力为R=qE,第 3 页,共 11 页把电场力等效成重力,就等效重力加速度为g=qE ,代入单摆的周期公式：mT= l可得T2ml qE, 由g于第一次回到平稳位置的时间为半个周期,所以小球第一次回到平稳位置的时间为ml qE.- - - -

9、- - -精选学习资料 - - - - - - - - - 答案 ml.学习必备欢迎下载qE2 典型例题 如图 16-2-2 在正六边形的 a、c 两个顶点上各放一带正电的点电荷,电量的大小都是 q1,在 b、d 两个顶点上,各放一带负电的点电荷,电量的大小都是 q2,q1q2. 已知六边形中心 O点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示,它是哪一条 . AE1 B E2 CE3 D E4答案： B 指导： a、c 两个顶点带正电点电荷在 O处的合场强背离 b 点； b、d 两个顶点带负电荷在 O处的合场强指向 c 点,由于 q1q2 ,所以在 O处总的合场强应为 E2. 3 典型例题

10、法拉第第一提出用电场线形象生动地描画电场,图 16-2-3 为点电荷 a、b 所形成电场线分布图,以下几种说法正确选项 A.a、b 为异种电荷, a 带电荷量大于 b 带电荷量 Ba、 b 为异种电荷, a 带电荷量等于 b 带电荷量Ca、 b 为同种电荷, a 带电荷量大于 b 带电荷量Da、 b 为同种电荷, a 带电荷量等于 b 带电荷量答案： B 指导： 电场线是用来形象描述电场分布的一系列典线,电场线上任一点的切线方向与该点的场强方向相同电场线是不闭合的曲线,起始于正电荷而止于负电荷电场线分布密的地方场强大,分布疏的地方场强小由图可以看出,该电场是两个异种电荷所形成的电场,b 电荷四

11、周的电场线分布较密,就 b电荷的电量较大故 B 项对4 典型例题 在场强为 E 的匀强电场中固定放置两个小球 1 和 2,它们的质量相等,电荷分别为 q1和-q1q1 q2球 1 和球 2 的连线平行于电场线,如图 16-2-4 现同时放开 1 球和 2 球,于是它们开头在电力的作用下运动,假如球 1 和球 2 之间的距离可以取任意有限阻,就两球刚被放开时,它们的加速度可能是： A.大小不等,方向相同 B大小不等,方向相反C. 大小相等,方向相同 D大小相等,方向相反答案： BC 指导： 由题意放开两球后在电力作用下运动,即不考虑重力作用,设电场力为 FE1、FE2,库仑力为 F12、F21,

12、细线拉力为 T12、T21当电场强度较大时,两带电小球受到细线拉力,两带电小球产生的加速度大小相等,方向相同有 q2q1 和 q2q1,时,两带电小球不受细线拉力就加速度大小不相等,方向相反,如下图 D 16 43 ,当电场强度较小时且 q2EbEaEc C. 这四点场强大小关系是 EbEa EcEdD无法比较 E 值大小答案： B 指导： 对图象问题要重懂得它的物理意义对于电场中给定的位置,放入的检验电荷的电荷量不同,它受到的电场力不同,但是电场力 F 与检验电荷的电荷量吁的比值 F/q 即场强 F 是不变的量, 由于 F=Eq,所以 F 跟 q 的关系图线是一条过原点的直线,该直线的斜率的

13、大小即表示场强的大小由此可得出 EdEbEc,故 B 正确4 典型例题 如图 16-2-9 所示,匀称带电圆环的带电量为 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,求 P 点的场强答案：k R 2 QLL 2 3 提导 : 如图 D16 6 设想将圆环等分为 n 个小段,当 n 相当大时,每小段2名师归纳总结 便可看作是点电荷,其带电量为q=Q/n,由占由荷场强公式可得每一小段点电荷在,处的场强第 5 页,共 11 页为EkQnKQL2由对称性可知,各小段带电环在P 处的场强E 的垂睦于轴向的重量nr2R2Ey 相互抵消,而E 的轴向重量Ex 之和即为带电圆

14、环在户处的场强Ep,所以,EPnEcos aknRQL2cos an2kR2QL2RL2 L2kQL3R 2L 225 典型例题 如图 16-2-10所示, AB是某个点电荷的一根电场线,在电场线上O点由静止释放一个负电荷,它仅在电场力作用下沿电场线向B运动,以下判定正确选项 A.电场线由 B 指向 A,该电荷作加速运动,加速度越来越小 B电场线由B 指向 A,该电荷作加速运动,其速度大小变化由题没条件不能确定 C.电场线由 A 指向 B,电荷作匀加速运动- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载D电场线由 B 指向 A,电荷作加速运动,加速

15、度越来越大答案： B 指导： 电场线的切线方向就是正电荷在该处的受力方向,和负电荷受电场力的方向相反,反以电场线由 B 指向 A 只给出一条电场线,不能判定各点电场的强弱 由于不能确定电场线疏密情形 ,也就不能判断电场力大小及加速度的变化情形,只能知道电场线方向和负电荷在作加速运动6 典型例题 半径为 r 的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为 m,带正电的珠子,空间存大在乎向右的匀强电场,如图 16-2-11 所示,珠子所受静电力是其重力的 3 4,将珠子从环上最低位置A点由静止释 放,就珠子所能获得的最大动能 Ek 为多少 . 答案： EKm=mgr= 1 mgr 指导： 设珠子

16、的带电量为 Q,电场强度为 E珠子在运动过程中受到三个力的作用,4其中只有电场力和重力对珠子做功,其合力大小为： F= FE 2 mg 5 mg 设 9 与竖直方向间夹角为 如图4D16-7 所示,就 sin FE 3 cos mg 4把这个合力等效为复合场,此复合场为强度 g= 5 g,g 与F 4 F 5 4竖直方向间的夹角如图 9 116 所示,设为 ,珠子沿圆环运动,可以类比于单摆的运动,运动中的动能最大位置是“ 最低点”,由能的转化及守恒可求的最大的动能为：Ekm=mgr1cos = 1 mgr4 新高考命题方向猜测 1 如图 16-1-10 所示,两个质量为 m1和 m2的小球各用

17、长丝线悬挂在同一点当两小球带电量分别为 +q1,+q2时,两丝线张开,与竖直方向夹角分别为 a1和 a2,以下说法哪些是正确的 两小球静止于同一水平面 A如 m1=m2,就 a1=a2 B如 m1m2,就 a1a2 C苦 m1a2 D. 如 m 1=m2,且 q1q2,就 a1a2答案： AC 指导： 两球因带同种电荷相互排斥而分开,它们相互作用的库仑力等大而反向,故丝线与竖直方向夹角与电量无关,应排除 D 选项对小球受力分析如图 D 16 2 所示两球均为三力共点平稳,由平条件得 tana F , 打算 a 大小的是 m,m大的小, m小的 a 大故 A、C正确mg 2 人类已探明某星球带负

18、电,假设它是一个匀称带电的球体,今将一个带负电的颗粒置于该星球表面上空 h 高处时,恰好能悬停在空中,如将该颗粒带到距星球表面 A. 仍会悬停在空中 B被推向太空 C. 向星球球心方向下落D沿星球自转的线速度方向飞出2h 高处由静止释放,就此颗粒将名师归纳总结 答案： A 指导：空中的负电荷受库仑斥力和万有引力的作用,二力平稳 所以 F 库 =F 引,即,kQ 1Q 2Gm 1m2第 6 页,共 11 页r2r2与 r 无关因此带电颗粒位置变化但仍满意二力平稳关系,应选A 3 如图 16-1-11 所示,质量分别为m,2m,3m的三个小球 A、B、C,其中 B 球带正电 +Q,A、C两球均不带

19、电,绝缘细线将三球连接,并将A 球拴住,三球均处于静止状态,A、B 之间细线的张力为 _；当 A 球从静止释放后的一段时间内A、 B 球间细线的张力为_ 答案： QE+5mg QE/3 指导： 将 D、 C 视为整体,受总的重力 5mg,O球受电场力QE及 A、B间的细线对B 向上的拉力,依据平稳条件得：F=QE+5mg将 A 球释放后, A、B将有共同的加速度且大于g,C球将做自由落体运动,故B、C间线的张力为零,将A、B 视为整体,受总重力3mg及向下的电场力 QE,依据牛顿其次定律：QE+3mg=3ma；再分析 A球的受力：重力及线向下的拉力F 有 mg+F=ma所以 F-QE/3 -

20、- - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4 如图 16-1-12学习必备欢迎下载0.1 克分别用10 厘米长所示,真空中两个相同的小球带有等量同种电荷,质量均为的绝缘细线悬挂于天花板上的一点,当平稳时月球偏离竖直方向 1 每个小球的带电量 2 墙壁受到的压力3 每条细线的拉力答案： 10 33 10-7C 28 5 10-4N 3T B=9 8 10-4 N,TA=147 10-3 N 60 角, A 竖直悬挂且与绝缘墙壁接触求：指导： 分别对 A、O两球进行受力分析,如图 D 163 中国 a 和 b 所示1 由题意可各 TB与 F电 的夹角为 120 并可进

21、步得到 TB、F电 、mg三力互成 120 ,并处于平稳状态,可得 TB=mg=F 电 ,而 F 电= k Qr 2 2,所以每个小球带电量Q F 电k r 2r mgk 0 . 1 0 . 19 .100 10 39 9 . 80 . 33 10 7 C2 由图 b 所示,由平稳条件可求出墙对A 球的弹力 N A=F 电 cos 30 =mgcos 30 =01 10-3 98 cos 30N=8.5 10-4n由牛顿第三定律可得墙壁受到的压力 NA=8 5 10-4 N,方向垂直墙壁向左3 连接 B 球的细线产生的拉力 TB=mg=98 10-4N 连接 A 球的细线产生的拉力可由图 b

22、求出由平稳条件可得 T A=sin30 =15mg=1 5 0 1 98 10-3N =147 103N 新高考命题方向猜测1 如图 16-2-12a中 AB是一条点电荷电场中的电场线,图b 就是放在电场线上a、b 处的检验电荷的电荷量与所受电场力数量间的函数图线,由此可以判定 A场源是正电荷,位置在 A 侧 B场源是正电荷,位置在 B 侧 C场源是负电荷,位置在 A 侧D场源是负电荷,位置在 B 侧答案： A 指导： 依据 E= F 可知, F q 图线的斜率 k= F =E,即斜率的物理意义是图线的q q斜率在大小上等于该点的电场强度的大小故：EaEb,即 a 点比 b 点的电场线密而电场

23、线由 a 指向 b,显然形成电场的点电荷为正电荷,且位于 A侧,所以,此题的正确选项应为 A. 2 如图 16-2-13 中画了四个电场的电场线,其中 A 和 C图中小画圈表示一个点电荷,A图中虚 0 线是一个圆； B图中几条直线间距相等且相互平行,就在图 A、B、C、 D中 M、 N处电场强度相同的是答案：B 指导： A 图中 M 、N 两点的电场强度的大小相当,但方向不同；C图中 M、N 两点的电场强度的方向相同,但 EMEN； D 图中,电场强度的大小和方向均不相同3 如图 16-2-14 所示, M,N 为两个等量同种电荷,在其连线的中垂线上的 P 点放个静止的点电荷 q 负电荷 ,不

24、计重力,以下说法中,正确选项名师归纳总结 A.点电荷在从P 到 O的过程中,加速度越来越大,速度也越来越大第 7 页,共 11 页 B点电荷在从P 到 O的过程中,加速度越来越小,速度越来越大 C.点电荷运动到O点时加速度为零,速度达最大值D. 点电荷越过O点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到粒子速度为零- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载答案： C 指导： 要想明白点电荷从 P 点到 O 的运动情形, 必需第一对中垂线上的电场强度的分布有一个比较清楚的明白由电场的“ 迭加原理” 可知 O 点的场强为零,离 O 点无限远处的场强也为

25、零,而中间任意一点的场强不为零,可见从 O 经 P 到无限远处,场强不是单调变化的而是先增大而后逐步减小,其中必有一点P ,该点的场强最大假如点电荷的初始位置 P 在 P ,之下或正好与 P ,重合,粒子从 P 到 O 的过程中,加速度就始终减小,到达 O 点时加速度为零,速度最大；假如粒子的初始位置 P 之上,粒子从 P 到 O 的过程中,加速度先增大而后减小,速度始终增大,到达 有选项 C 是正确的O 点时速度达最大值可见,只4 在 x 轴上有两个点电荷,一个带正电 Q1,一个带负电 Q2 且 Q1=2Q2,用 E1 和 E2 分别表示两个电荷所产生的场强的大小,就在 x 轴上 A.E 1

26、=E 之点只有一处,该处合场强为零； BE1=E2之点有二处,其中一处合场强为零,另一处合场强为 2E2 CE1=E2之点共有三处,其中两处合场强为零,第三处合场强为 2E2DE1=E2之点共有三处,其中一处合场强为零,另二处合场强为 2E2答案：B 指导： 如图 D168 所示, Q1Q2,依据点电荷的电场公式 E KQr 2 ,E1=E2的点必需距 Q1远一些距 Q2近一些,在 x 轴上 a,b 两点有这种可能,又依据场强方向的定义,在 a 点, E1,E2 方向相反,合场强为零,而在 b 点 E1, E2 方向相同,合场强为 2E2,此题应选 B5 密立根油滴试验如图 16-2-15 所

27、示,在电介质为空气的电容器中,观测以某速度进入一个油滴,这油滴经过一会儿达到一个恒定的速度 v1,这时加电场强度为 E 的匀强电场, 再过一会儿达到另一恒定速度 v2,在这样短的时间内速度变为恒定,说明油滴受到 _的作用,这个力的大小与速度成正比,可表示为 kv 式中 k 为未知 ,而方向与 _,设油滴质量为 m,电荷量为 q,写出这两种情形下的方程：1_2_,由此解得, q=_3Q 的测量值 单位： 10-9C6.41 8.01 9.65 11.23 12.83 14.48 分析这些数据可知： _. 答案： 空气阻力,速度方向相反,1mg-kv 1=02mg-kv 2 qE 3 小球电荷电量

28、是 16 10-19C 整数倍,故电荷的最小电荷量 e=16 10-19 C指导： 由油滴速度恒定可知受力平稳,由题意知油滴受重力和空气阻力方程为： mg-kv1=0 加匀强电场后油滴受电场力,再次达稳固速度 v2,受力又平稳,平稳方程为 mg-kv2=qE 解得：q mg v 1 v 2 v 1 E6 一粒子质量为 m,带电量为 +Q,以初速度 v 与水平方向成 45 角射向空间匀强电场区域,粒子恰作直线运动求这匀强电场的最小场强的大小,并说明方向答案：2 mg 方向垂直 v 斜向上方2 q指导： 粒子进入电场区域后只受重力和电场力两个力作用而做直线运动,知其合力必与 v 在始终线上, 如图

29、 D 169 由力的分解知最小的电场力 qE=mgsin45 所以 E最小= mg sin45 = 2 mg 方向垂直 v 斜向上方q 2 q考场热身探究性命题综合测试1 如图 Z16-1 所示, 半径为 r 的硬橡胶圆环, 其上带有匀称分布的正电荷,单位长度上的电荷量为 Q,另一电荷量为, Q的点电荷放在球心 O上,由于对称性, 点电荷受力为零 现截去环顶部的一小段弧 AB,AB=L,且 Lr,就剩余电荷对圆心点电荷产生的电场力,以下说法正确选项名师归纳总结 A.方向竖直向上2第 8 页,共 11 页 B方向竖直向下 C.大小为 KLQqr- - - - - - -精选学习资料 - - -

30、- - - - - - D大小为是kQq2 r-L r2学习必备欢迎下载答案： AC 指导： 由于 Lr ,对 O点来说,可以把弧 AB看成点电荷由于弧 AB截去,由对称法可知,剩余电荷对圆心点电荷的电场力相当于弧 AB对称的另一侧弧对圆心点电荷的电场力故 AC正确2 以下关于电场强度的说法中,正确选项 A. 公式 E=F q 只适用于真空中点电荷产生的电场 B由公式 E=Fq 可知,电场中某点的电场强度 E与检验电荷在电场中该点所受的电场力成正比 C在公式 F k Q 1 Q2 2 中 ; k Q2 2 是点电荷 Q2产生的电场在点电荷 Q1处的场强大小,而 k Q2 1 是点电荷 Q1产r

31、 r r生的电场在点电荷 Q2 处场强的大小D. 由公式 kr Q2 可知,在离点电荷特别近的地方 r 0 ,电场强度 E 可达无穷大答案： C 指导： 电场强度的定义式 E=P/q 于任何电场,应选项 A 错误；电场中某点的电场强度由电场本身打算,而与电场中该点是否有检验电荷或引入检验电荷所受的电场力无关 检验电荷所受电场力与其所带电量的比值仅可反映该点场强的大小,但不能打算场强的大小 ,应选项 B 错误；点电荷间的相互作用力是通过电场产生的,应选项 C 正确；公式 kr Q2 是点电荷产生的电场中某点场强的运算式,当 r O 时,所谓“ 点电荷” 已不存在,该公式已不适用,应选项 D错误综

32、上所述,此题选项 C正确3 电场中有一点 P,以下说法中正确选项 A. 如放在 P 点电荷的电量减半,就 P 点的场强减半 B如 P 点没有检验电荷,就 P点的场强为零 CP点的场强越大,就同一电荷在 P 点受到的电场力越大DP 点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向答案： C 指导： 电场中某点的场强与在该点放不放检验电荷无关,与所放检验电荷的带电量大小无关所以A、B 项错误, 由电场力公式： F=Eq,知 p 点的场强越大, 同一电荷在户点受到的电场力越大,所以 c 项正确 P点的场强方向应与放在该点的正电荷受力方向相同,与放在该点的负电荷受力方向相反,所以 D项错误4 如图 Z16-2 所示,完全相同的金属小球 A 和 B 带等量异种电荷,中间连接着一个轻质绝缘弹簧,放在光滑绝缘水平面上,平稳时弹簧的压缩量为 xo. 现将不带电的与 A、B 完全相同的金属球 C与 A 球接触一下,然后拿走,重新平稳后弹簧的压缩量为 x,就1 1A . x x o B . x x o2 2C . x 1 x o D . x x