高中高考物理总复习一轮复习知识归纳第七章第1讲.docx
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1、高考试卷试题学习资料五年高考(全国卷)命题分析五年常考热点五年未考重点库仑定律及应用20181卷16题1.库仑定律的理解和库仑力作用下的平衡问题2.电场强度的矢量性及合成问题3.“三线问题”即电场线、等势线和轨迹线4.电场中的图象问题5.电容器两类动态问题的分析电场性质的理解201820172016201520141卷21题、2卷21题、3卷21题1卷20题、3卷21题1卷20题、3卷15题1卷15题1卷21题、2卷19题电容器201620151卷14题2卷14题带电粒子在电场中的运动201620152卷15题2卷24题带电体在电场和重力场中运动的多过程问题201720141卷25题、2卷25
2、题1卷25题1.考查方式:本章内容在高考中单独命题较多,有选择题也有计算题选择题主要考查对基本概念和物理模型的理解,如电场的分布特点、电势、电势能的理解;计算题主要考查带电粒子或带电体在电场中的运动,常与牛顿运动定律、功能关系、能量守恒综合考查.2.命题趋势:常与实际生活、科学研究联系密切,通过某些情景或素材如喷墨打印机、静电除尘、示波管、加速器等进行命题考查.第1讲电场力的性质一、电荷电荷守恒定律1元电荷、点电荷(1)元电荷:e1.601019 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍(2)点电荷:代表带电体的有一定电荷量的点,忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况的理想化模型2电荷守恒定律(
3、1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变(2)三种起电方式:摩擦起电、感应起电、接触起电(3)带电实质:物体得失电子(4)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体,接触后再分开,二者带等量同种电荷,若两导体原来带异种电荷,则电荷先中和,余下的电荷再平分自测1如图1所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开()图1A此时A带正电,B带负电B此时A带正电,B带正电C移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合D先把A
4、和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合答案C解析由静电感应可知,A左端带负电,B右端带正电,选项A、B错误;若移去C,A、B两端电荷中和,则贴在A、B下部的金属箔都闭合,选项C正确;先把A和B分开,然后移去C,则A、B带的电荷不能中和,故贴在A、B下部的金属箔仍张开,选项D错误二、库仑定律1内容真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上2表达式Fk,式中k9.0109 Nm2/C2,叫做静电力常量3适用条件真空中的静止点电荷(1)在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式(2)当两
5、个带电体间的距离远大于其本身的大小时,可以把带电体看成点电荷4库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定,即同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引自测2(2018北京市大兴区上学期期末)关于真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力,下列描述合理的是()A该作用力一定是斥力B库仑通过实验总结出该作用力的规律C该作用力与两电荷之间的距离无关D电荷量较大的受到的力大答案B解析真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力,同性电荷时是斥力,异性电荷时是吸引力,选项A错误;库仑通过实验总结出该作用力的规律,称为库仑定律,选项B正确;该作用力与两点电荷之间的距离的平方成反比,选项C错误;两点电荷之间的作用力是相互作用力,
6、故无论是电荷量较大的还是电荷量较小的受到的力都是相等的,选项D错误三、电场、电场强度1电场(1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质;(2)基本性质:对放入其中的电荷有力的作用2电场强度(1)定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值(2)定义式:E;单位:N/C或V/m.(3)矢量性:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向3点电荷的电场:真空中距场源电荷Q为r处的场强大小为Ek.自测3如图2所示,电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点已知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零,且PR2RQ.则()图2Aq12q2Bq14q2C
7、q12q2 Dq14q2答案B解析设RQr,则PR2r,有kk,q14q2.四、电场线的特点1电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷2电场线在电场中不相交3在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度较小的地方电场线较疏自测4两个带电荷量分别为Q1、Q2的质点周围的电场线如图3所示,由图可知()图3A两质点带异号电荷,且Q1Q2B两质点带异号电荷,且Q1Q2D两质点带同号电荷,且Q1Q2答案A命题点一库仑定律的理解和应用1库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用2对于两个均匀带电绝缘球体,可将其视为电荷集中在球心的点电荷,r为球心间的距离3对于两个带电金属球,要考虑表面电荷
8、的重新分布,如图4所示图4(1)同种电荷:Fk;(2)异种电荷:Fk.4不能根据公式错误地认为r0时,库仑力F,因为当r 0时,两个带电体已不能看做点电荷了例1已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同如图5所示,半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在过球心O的直线上有A、B两个点,O和B、B和A间的距离均为R.现以OB为直径在球内挖一球形空腔,若静电力常量为k,球的体积公式为Vr3,则A点处检验电荷q受到的电场力的大小为()图5A.B.C. D.答案B解析实心大球对q的库仑力F1,挖出的实心小球的电荷量QQ,实心小球对q的库仑力F2,则检验
9、电荷q所受的电场力FF1F2,选项B正确变式1科学研究表明,地球是一个巨大的带电体,而且表面带有大量的负电荷如果在距离地球表面高度为地球半径一半的位置由静止释放一个带负电的尘埃,恰好能悬浮在空中,若将其放在距离地球表面高度与地球半径相等的位置时,则此带电尘埃将()A向地球表面下落B远离地球向太空运动C仍处于悬浮状态D无法判断答案C例2(2018全国卷16)如图6,三个固定的带电小球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()图6Aa、b的电荷同号,kBa、b的电荷异号,kC
10、a、b的电荷同号,kDa、b的电荷异号,k答案D解析由小球c所受库仑的合力的方向平行于a、b的连线知a、b带异号电荷a对c的库仑力Fab对c的库仑力Fb设合力向左,如图所示,根据相似三角形得由得k,D正确命题点二库仑力作用下的平衡问题涉及库仑力的平衡问题,其解题思路与力学中的平衡问题一样,只是在原来受力的基础上多了库仑力,具体步骤如下:注意库仑力的方向:同性相斥,异性相吸,沿两电荷连线方向例3(2018闽粤期末大联考)如图7甲所示,用OA、OB、AB三根轻质绝缘绳悬挂两个质量均为m的带等量同种电荷的小球(可视为质点),三根绳子处于拉伸状态,且构成一个正三角形,AB绳水平,OB绳对小球的作用力大
11、小为FT.现用绝缘物体对右侧小球施加一水平拉力F,使装置静止在图乙所示的位置,此时OA绳竖直,OB绳对小球的作用力大小为FT.根据以上信息可以判断FT和FT的比值为()图7A. B.C. D条件不足,无法确定答案A解析题图甲中,对B球受力分析,受重力、OB绳的拉力FT、AB绳的拉力FTA、AB间的库仑力FA,如图(a)所示:根据平衡条件,有:FTmg;题图乙中,先对小球A受力分析,受重力、AO绳的拉力,AB间的库仑力以及AB绳的拉力,由于A处于平衡状态,则AB绳的拉力与库仑力大小相等,方向相反,再对B球受力分析,受拉力、重力、OB绳的拉力、AB间的库仑力以及AB绳的拉力,而AB间的库仑力与AB
12、绳的拉力的合力为零,图中可以不画,如图(b)所示根据平衡条件,有:FT2mg,可见,故选A.变式2(多选)(2019广东省汕头市质检)A、C是两个带电小球,质量分别是mA、mC,电荷量大小分别是QA、QC,用两条等长绝缘细线悬挂在同一点O,两球静止时如图8所示,此时细线对两球的拉力分别为FTA、FTC,两球连线AC与O所在竖直线的交点为B,且ABQCBmAmCFTAFTCCFTAFTCDmAmCBCAB答案BD解析利用相似三角形知识可得,A球所受三个力F、FTA、mAg构成的矢量三角形与三角形OBA相似,;C球所受三个力F、FTC、mCg构成的矢量三角形与三角形OBC相似,;因OAOC,所以m
13、AmCFTAFTC;mAmCBCAB,选项B、D正确,C错误;因两球之间的作用力是相互作用力,无法判断两球带电荷量的多少,选项A错误变式3如图所示,甲、乙两带电小球的质量均为m,所带电荷量分别为q和q,两球间用绝缘细线2连接,甲球用绝缘细线1悬挂在天花板上,在两球所在空间有沿水平方向向左的匀强电场,场强为E,且有qEmg,平衡时细线都被拉直则平衡时的可能位置是哪个图()答案A解析先用整体法,把两个小球及细线2视为一个整体整体受到的外力有竖直向下的重力2mg、水平向左的电场力qE、水平向右的电场力qE和细线1的拉力FT1,由平衡条件知,水平方向受力平衡,细线1的拉力FT1一定与重力2mg等大反向
14、,即细线1一定竖直再隔离分析乙球,如图所示乙球受到的力为:竖直向下的重力mg、水平向右的电场力qE、细线2的拉力FT2和甲球对乙球的吸引力F引要使乙球所受合力为零,细线2必须倾斜设细线2与竖直方向的夹角为,则有tan 1,45,故A图正确命题点三库仑力作用下的变速运动问题例4(多选)(2018河南省安阳市第二次模拟)如图9所示,光滑绝缘的水平面上有一带电荷量为q的点电荷,在距水平面高h处的空间内存在一场源点电荷Q,两电荷连线与水平面间的夹角30,现给q一水平初速度,使其恰好能在水平面上做匀速圆周运动(恰好不受支持力),已知重力加速度为g,静电力常量为k,则()图9A点电荷q做匀速圆周运动的向心
15、力为B点电荷q做匀速圆周运动的向心力为C点电荷q做匀速圆周运动的线速度为D点电荷q做匀速圆周运动的线速度为答案BC解析恰好能在水平面上做匀速圆周运动,点电荷q受到竖直向下的重力以及点电荷Q的引力,如图所示,电荷之间的引力在水平方向上的分力充当向心力,两点电荷间距离R,Fnkcos ,联立解得Fn,A错误,B正确;点电荷q做匀速圆周运动的半径r,因为Fn,根据Fnm,可得v,C正确,D错误变式4(2018湖北省武汉市部分学校起点调研)在匀强电场中,有一质量为m,带电荷量为q的带电小球静止在O点,然后从O点自由释放,其运动轨迹为一直线,直线与竖直方向的夹角为,如图10所示,那么下列关于匀强电场的场
16、强大小的说法中正确的是()图10A唯一值是B最大值是C最小值是D不可能是答案C解析小球在重力和电场力的共同作用下做加速直线运动,其所受合力方向沿直线向下,由三角形定则知电场力最小为qEmgsin ,故场强最小为E,故C正确命题点四电场强度的理解和计算类型1点电荷电场强度的叠加及计算1电场强度的性质(1)矢量性:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点场强的方向;(2)唯一性:电场中某一点的电场强度E是唯一的,它的大小和方向与放入该点的电荷q无关,它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置;(3)叠加性:如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场,那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点
17、所产生的场强的矢量和2三个计算公式公式适用条件说明定义式E任何电场某点的场强为确定值,大小及方向与q无关决定式Ek真空中点电荷的电场E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定关系式E匀强电场d是沿电场方向的距离3.等量同种和异种点电荷的电场强度的比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线的分布图连线中点O处的场强连线上O点场强最小,指向负电荷一方为零连线上的场强大小(从左到右)沿连线先变小,再变大沿连线先变小,再变大沿连线的中垂线由O点向外场强大小O点最大,向外逐渐变小O点最小,向外先变大后变小关于O点对称的A与A,B与B的场强等大同向等大反向例5(2018天津市部分区上学期期末)如图11
18、所示,E、F、G、H为矩形ABCD各边的中点,O为EG、HF的交点,AB边的长度为d.E、G两点各固定一等量正点电荷,另一电荷量为Q的负点电荷置于H点时,F点处的电场强度恰好为零若将H点的负电荷移到O点,则F点处场强的大小和方向为(静电力常量为k)()图11A.,方向向右 B.,方向向左C.,方向向右 D.,方向向左答案D解析当负点电荷在H点时,F点处电场强度恰好为零,根据公式Ek可得负点电荷在F点产生的电场强度大小为Ek,方向水平向左,故两个正点电荷在F点产生的电场强度大小为Ek,方向水平向右;负点电荷移到O点,在F点产生的电场强度大小为E1k,方向水平向左,所以F点的合场强为kkk,方向水
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