2022年高考物理电场易错题.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载电场 内容和方法 本单元内容包括电荷、电场、电场力、电场强度、电场线、电势、电势差、电场力功、电容器、 电容的定义和平行板电容器电容的打算条件等基本概念,电场强度与电势差的关系、带电粒子在电场中的运动规律等;以及库仑定律、 静电感应、本单元涉及到的基本方法有,运用电场线、等势面几何方法形象化地描述电场的分布;将运动学动力学的规律应用到电场中,分析解决带电粒子在电场中的运动问题、解决导体静电平稳的问题; 本单元对才能的详细要求是概念精确,不乱套公式懂得规律的成立条件适用的范畴;从规律动身进行规律推理,把相关学问融会贯穿敏捷处理物
2、理问题; 例题分析 在本单元学问应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:不善于运用电场线、等势面为工具, 将抽象的电场形象化后再对电场的场强、电势进行详细分析;对静电平稳内容理解有偏差;在运用力学规律解决电场问题时操作不规范等;例 1 在边长为 30cm的正三角形的两个顶点 A,B上各放一个带电小球, 其中 Q1=4 10-6C,Q2=4 10-6C,求它们在三角形另一顶点 C处所产生的电场强度;【错解分析】错解:C点的电场强度为 Q1,Q2各自产生的场强之和,由点电荷的场强公式,E=E1+E2=0认为 C点处的场强是Q1,Q2两点电荷分别在C点的场强的代数和;【正确解答】运算电场强度时,应
3、先运算它的数值,电量的正负号不要代入公式中,然后依据电场源的电性判定场强的方向,用平行四边形法求得合矢量,就可以得出答案;由场强公式得:C 点的场强为E1,E2 的矢量和,由图81 可知, E,E1,E2组成一个等边三角形,大小名师归纳总结 相同, E2= 4 105(N/C)方向与AB边平行;A,用长 L0的绝缘弹簧将A 与另一个金属小第 1 页,共 19 页例 2 如图 8 2,光滑平面上固定金属小球- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 球 B 连接,让它们带上等量同种电荷,学习必备欢迎下载x1,如两球电量各漏掉一半,弹簧伸长弹簧伸长量为量变为 x 2
4、,就有:()【错解分析】错解:应选 B 错解只留意到电荷电量转变,忽视了两者距离也随之变化,导致错误;【正确解答】由题意画示意图,B 球先后平稳,于是有【小结】r 常指弹簧形变后的总长度(两电荷间距离);例 3 点电荷 A 和 B,分别带正电和负电,电量分别为 4Q和 Q,在 AB连线上, 如图 8 3,电场强度为零的地方在 AA和 B之间 BA右侧CB左侧 D A 的右侧及 B的左侧【错解分析】错解:名师归纳总结 错解一:认为A,B 间一点离 A,B距离分别是2r 和 r ,就 A,B 第 2 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必
5、备 欢迎下载错解二: 认为在 A 的右侧和 B 的左侧, 由电荷产生的电场方向总相反,因而都有可能抵消,选 D;错解一忽视了 A,B 间 EA和 EB方向都向左,不行能抵消;错解二认为在 A的右侧和 B的左侧, 由两电荷产生的电场方向总相反,因而都有可能抵消,却没留意到 A 的右侧 EA总大于 EB,根本无法抵消;【正确解答】由于 A 带正电, B 带负电,所以只有 A 右侧和 B左侧电场强度方向相反,由于 QAQB,所以只有 B左侧,才有可能 EA与 EB等量反向,因而才可能有 EA和 EB矢量和为零的情形;【小结】解 这 类 题 需 要 的 基 本 知 识 有 三 点 : ( 1 ) 点
6、电 荷 场 强 计 算 公 式点 电 荷 而来;( 3)某点合场强为各场源在该点场强的矢量和;例 4 如图 8-4 所示, QA=3 10-8C,QB=3 10-8C,A,B 两球相距 5cm,在水平方向外电场作用下, A,B 保持静止,悬线竖直,求【错解分析】错解:A,B连线中点场强;(两带电小球可看作质点)以 A 为讨论对象, B 对 A 的库仑力和外电场对 A的电场力相等,所AB中点总场强 E总=E+EA+EB=E外=1.8 10 5(N/C),方向向左;在中学阶段一般不将 QB 的电性符号代入公式中运算;在求合场强时,应当对每一个场做方向分析,然后用矢量叠加来判定合场强方向,【正确解答
7、】名师归纳总结 以 A 为讨论对象, B 对 A 的库仑力和外电场对A的电场力平稳,第 3 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载AB的连线中点处EA,EB的方向E 外方向与 A受到的 B的库仑力方向相反,方向向左;在均向右,设向右为正方向;就有 E 总=EA+EBE 外;【小结】此题检查考生的空间想象才能;对于大多数同学来说,最牢靠的方法是: 依据题意作出A,B 的受力图;从 A,B 的电性判定点电荷 A,B 的场强方向,从 A 或 B 的受力判定外加匀强电场的方向;在求合场强的方向时,在A,B 的连线中点处画出每一个场强
8、的方向,最终再运算;这样做恰恰是在依据物理规律解决问题;例 5 在电场中有一条电场线,其上两点a 和 b,如图 85 所示,比较 a,b 两点电势高低和电场强度的大小;如规定无穷远处电势为零,就 a,b 处电势是大于零仍是小于零,为什么?【错解分析】错解:顺电场线方向电势降低,UAUB0;UAUB,由于无穷远处电势为零,顺电场线方向电势降低,由于把所给电场看成由正点电荷形成的电场,认为从正电荷动身,顺电场线电势逐步减小到零,从而得出UA,UB均大于零;【正确解答】顺电场线方向电势降低,UAUB,由于只有一条电力线,无法看出电场线疏密,也就无法判定场强大小;同样无法判定当无穷远处电势为零时,a,
9、b 的电势是大于零仍是小于零;如是由正电荷形成的场,就 EAEB,UAUB0,如是由负电荷形成的场,就 EAEB,0UAUB;【小结】只有一条电场线,可以判定各点电势高低,但无法判定场强大小及电势是否大于零;例 6 将一电量为 q =2 104 10-5 J,求 A 点的电势;【错解分析】错解:6C 的点电荷从电场外一点移至电场中某点,电场力做功名师归纳总结 错误混淆了电势与电势差两个概念间的区分;在电场力的功的运算式W=qU中, U 系指第 4 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载电场中两点间的电势差而不是某点电势;【
10、正确解答】解法一:设场外一点 P电势为 Up所以 Up=0,从 PA,电场力的功 W=qU PA,所以 W=q(Up-UA),即 4 10-5=2 10-6(0-UA) U A=20V解法二:设 A 与场外一点的电势差为 U,由 W=qU,由于电场力对正电荷做正功,必由高电势移向低电势,所以 UA=20V【小结】公式 W=qU有两种用法: (1)当电荷由 AB 时, 写为 W=qU AB=qU AUB,强调带符号用,此时 W的正、负直接与电场力做正功、负功对应,如“ 解法一” ;(2) W,q,U 三者都取肯定值运算, 如“ 解法二” , 但所得 W或 U得正负号需另做判定;建议初学者采纳这种
11、方法;例 7 如图 8 6 所示,实线是一个电场中的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,如电荷是从a 处运动到 b 处,以下判定正确选项: A电荷从 a 到 b 加速度减小Bb 处电势能大Cb 处电势高D电荷在 b 处速度小【错解分析】错解:由图 87 可知,由 ab,速度变小,所以,加速度变小,选A;由于检验电荷带负电,所以电荷运动方向为电势上升方向,所以b 处电势高于a 点,选 C;选 A 的同学属于加速度与速度的关系不清;选C的同学属于功能关系不清;【正确解答】由图 86 可知 b 处的电场线比 a 处的电场线密,说明 b 处的场强大于 a处的场强;依据牛顿其次定律,检验电荷
12、在 b 处的加速度大于在 a 处的加速度, A 选项错;由图 86 可知,电荷做曲线运动,必受到不等于零的合外力,即 Fe 0,且 Fe 的方向应指向运动轨迹的凹向;由于检验电荷带负电,所以电场线指向是从疏到密;再利用“ 电场线方向为电势降低最快的方向” 判定 a,b 处电势高低关系是 UAUB,C选项不正确;依据检验电荷的位移与所受电场力的夹角大于90 ,可知电场力对检验电荷做负功;功是能量变化的量度,可判定由 ab 电势能增加, B 选项正确;又因电场力做功与路径无关,系统的能量守恒,电势能增加就动能减小,即速度减小,D选项正确;【小结】懂得才能应包括对基本概念的透彻懂得、对基本规律精确把
13、握;此题就表达高考在这方面的意图;这道小题检查了电场线的概念、牛顿其次定律、 做曲线运动物体速度与加速度的关系、电场线与等势面的关系、电场力功(重力功)与电势能(重力势能)变化的关系;能量守恒定律等基本概念和规律;要求考生懂得概念规律的准确含义、适用条件,鉴别似是而非的说法;名师归纳总结 例 8 如图 8-7 所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a 与 b,其壳层的厚度和质第 5 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载L,为球半径的3 倍;如使它们量分布匀称,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离为带上等量异种电荷,使其
14、电量的肯定值均为Q,那么, a、b 两球之间的万有引力F 引库仑力F库分别为:【错解分析】错解:(1)由于 a,b 两带电球壳质量分布匀称,可将它们看作质量集中在球心的质点,也可看作点电荷,因此,万有引力定律和库仑定律对它们都适用,故其正确答案应选 A;(2)依题意, a,b 两球中心间的距离只有球半径的3 倍,它们不能看作质点,也不能看作点电荷, 因此, 既不能用万有引力定律运算它们之间的万有引力,也不能用库仑定律计算它们之间的静电力,故其正确答案应选 B;由于一些同学对万有引力定律和库仑定律的适用条件懂得不深刻,产生了上述两种典型错解,因库仑定律只适用于可看作点电荷的带电体,而此题中由于a
15、, b 两球所带异种电荷的相互吸引, 使它们各自的电荷分布不匀称,即相互靠近的一侧电荷分布比较密集,又因两 球心间的距离 L 只有其半径 r 的 3 倍,不满意 L r 的要求,故不能将两带电球壳看成点 电荷,所以不能应用库仑定律;【正确解答】万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,虽然两球心间的距离 L 只有其半径 r 的 3 倍,但由于其壳层的厚度和质量分布匀称,两球壳可看作质量集中于球心的质点;因此,可 以应用万有引力定律;综上所述,对于 a,b 两带电球壳的整体来说,满意万有引力的适用条件,不满意库仑 定律的适用条件,故只有选项 D正确;【小结】用数学公式表述的物理规律,有它的成立条件
16、和适用范畴;也可以说物理公式是对应着肯定的物理模型的;应用物理公式前,肯定要看一看能不能在此条件下使用该公式;例 9 如图 8 8 所示,把一个不带电的枕型导体靠近带正电的小球,由于静电感应,在 a,b 端分别显现负、正电荷,就以下说法正确选项:A闭合 K1,有电子从枕型导体流向地 B闭合 K2,有电子从枕型导体流向地 C闭合 K1,有电子从地流向枕型导体名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - D闭合 K2,没有电子通过K2学习必备欢迎下载【错解分析】错解:枕型导体电荷总是守恒的,没有电子流过 K2;选 D;由于对没有正
17、确懂得电荷守恒的相对性,所以在此题中认为枕型导体的电荷总是守恒的,便错选答案 D;【正确解答】在 K1,K2 都闭合前,对于枕型导体它的电荷是守恒的,a,b 显现的负、正电荷等量;当闭合 K1,K2中的任何一个以后,便把导体与大地连通,使大地也参加了电荷转移;因此,导体本身的电荷不再守恒,而是导体与大地构成的系统中电荷守恒;由于静电感应,a 端仍为负电荷,大地远处感应出等量正电荷,因此无论闭 应选答案 C;【小结】K1 仍是 K2,都是有电子从地流向导体,在解决此类静电平稳问题时,对电荷守恒的懂得应为:电荷守恒定律有相对性,一个物理过程中, 某个物体或某些物体的电荷并不守恒,有增或有减, 而这
18、一过程中必有另一些物体的电荷有减或有增,其中的增量和减量必定相等,满意全范畴内的守恒;即电荷是否守恒要看是相对于哪一个讨论对象而言;电荷守恒是永恒的,是不需要条件的; 电荷守恒定律也是自然界最基本的规律之一;在应用这个定律时, 只要能够全面地考察参加电荷转移的物体,就有了正确地解决问题的基础;例 10 如图 8-9 中接地的金属球 A 的半径为 R,点电荷的电量 Q,到球心距离为 r ,该点电荷的电场在球心 O处的场强等于: 【错解分析】错解:依据静电平稳时的导体内部场强到处为零的特点,Q在 O处场强为零,选 C;有些同学将 “ 处于静电平稳状态的导体,内部场强到处为零”误认为是指 Q电荷电场
19、在球体内部到处为零;实际上,静电平稳时 O处场强相等, 方向相反,合场强为零;【正确解答】名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 静电感应的过程,是导体学习必备欢迎下载Q所形成的外电场下重新分布A(含大地)中自由电荷在电荷的过程,当处于静电平稳状态时, 在导体内部电荷 Q所形成的外电场 E与感应电荷产生的“ 附加电场 E ” 同时存在的,且在导体内部任何一点,外电场电场场强 E 与附加电场的场强 E大小相等,方向相反,这两个电场叠加的结果使内部的合场强到处为零;即 E内=0;【小结】仍应深化追究显现此题错解的缘由:只记住
20、了静电平稳的结论,对静电平稳的全过程不清晰; 要弄清晰 “ 导体进入电场,在电场力的作用下自由电子定向移动,显现感应电荷的聚集,进而形成附加电场” 开头,直到“ 附加电场与外电场平稳,使得导体内部的场强叠加为零,移动自由电子电场力为零;” 为止的全过程;例 11 如图 8-10 所示,当带正电的绝缘空腔导体A 的内部通过导线与验电器的小球B连接时,问验电器是否带电?【错解分析】错解:由于静电平稳时,净电荷只分布在空腔导体的外表面,内部无静电荷,所以,导体 A内部通过导线与验电器小球连接时,验电器不带电;关键是对“ 导体的外表面” 含义不清,结构变化将要引起“ 外表面” 的变化,这一点要分析清晰
21、; 错解没有分析出空腔导体A 的内部通过导线与验电器的小球B 连接后, 验电器的金箔成了导体的外表面的一部分,转变了原先导体结构;新分布;【正确解答】A 和 B 形成一个整体,净电荷要重当导体 A 的内部通过导线与验电器的小球B连接时,导体A和验电器已合为一个整体,整个导体为等势体,同性电荷相斥,电荷重新分布,必有净电荷从 正电;【小结】A 移向 B,所以验电器带一部分同学做错这道题仍有一个缘由,就是学问迁移的负面效应;他们曾经做过一道与此题类似的题: “ 先用绝缘金属小球接触带正电的绝缘空腔导体A 的内部, 然后将绝缘金属小球移出空腔导体 A与验电器的小球 B 接触,验电器的金箔不张开;”
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