电场性质的理解和应用--2024新高考物理一轮复习题型归纳含答案.pdf
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1、1第八章静电场电场性质的理解和应用【考点预测】1【考点预测】1.等量同种电荷、等量异种电荷的电场线、等势面、电场强度的叠加2.电场中力学平衡、加速、减速问题3.电场中的一般的曲线运动4.电场中的功能关系【方法技巧与总结】等量同种电荷、等量异种电荷的电场线、等势面、电场强度的叠加2.电场中力学平衡、加速、减速问题3.电场中的一般的曲线运动4.电场中的功能关系【方法技巧与总结】一、共线的三个自由电荷的平衡问题有关特点1三个自由电荷的平衡规律“三点共线”-三个点电荷分布在同一直线上;“两同夹异”-正、负电荷相互间隔;“两大夹小”-中间电荷的电荷量最小;“近小远大”-中间电荷靠近电荷量较小的电荷2只要
2、其中两个点电荷平衡,第三个点电荷一定平衡,只需根据平衡条件对其中的任意两个电荷列式即可注意:在三个共线点电荷的平衡问题中,若仅让其中一个电荷平衡,则只需要确定其位置即可,对其电性和所带电荷量没有要求二、非共线力作用下带电体的平衡分析静电力作用下点电荷的平衡问题时,方法仍然与力学中分析物体的平衡方法一样,具体步骤如下:(1)确定研究对象:如果有几个物体相互作用时,要依据题意,用“整体法”或“隔离法”选取合适的研究对象(2)对研究对象进行受力分析,此时多了静电力 F=kq1q2r2(3)根据F合=0列方程,若采用正交分解,则有Fx=0,Fy=0.(4)解方程求出未知量三、电场线与带电粒子的运动轨迹
3、1带电粒子做曲线运动时,合力指向轨迹曲线的内侧,速度方向沿轨迹的切线方向2分析思路:(1)由轨迹的弯曲情况结合电场线确定静电力的方向;(2)由静电力和电场线的方向可判断带电粒子所带电荷的正负;(3)由电场线的疏密程度可确定静电力的大小,再根据牛顿第二定律F=ma可判断带电粒子加速度的大小四、电场中的功能关系1合外力做的功等于物体动能的变化量,即W合=Ek.2静电力做功等于带电体电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB=-Ep.3只有静电力做功时,带电体电势能与机械能的总量不变,即Ep1+E机1=Ep2+E机2.【题型归纳目录】题型一:电场强度的叠加题型二:电势和电势能题型三:电势差与电场强度的
4、关系【题型归纳目录】题型一:电场强度的叠加题型二:电势和电势能题型三:电势差与电场强度的关系电场性质的理解和应用-2024新高考物理一轮复习题型归纳2题型四:静电现象题型四:静电现象【题型一】电场强度的叠加【题型一】电场强度的叠加【典型例题】【典型例题】1 1(2023江苏模拟预测)已知均匀带电薄壳外部空间电场与其上电荷全部集中在球心时产生的电场一样,内部空间的电场处处为0如图所示为一带电量为+Q,半径为r的均匀带电球壳,以球心为坐标原点,建立Ox轴,其中A点为壳内一点,B点坐标为2R,静电力常量为k,下列说法正确的是()A.将+q的试探电荷由壳内A点移到O点,试探电荷的电势能减小B.在圆心O
5、处放一个电量为-2Q的点电荷,球壳外表面带电量仍为+QC.在+R处取走极小的一块面积S,O点场强大小为E=kQS4R4D.在圆心O正上方处取走极小一块面积S,B点场强大小为E=kQS20R41(2023黑龙江齐齐哈尔统考三模)半径为R的绝缘圆环固定放置,圆心为O,环上均匀分布着电荷量为Q的负电荷如图所示,在A、B两处分别取走弧长为x x0)的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处,A、B分别为导体棒左右两端的一点,静电力常量为k。当棒达到静电平衡后,下列说法正确的是()A.棒的两端都感应出负电荷B.感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向水平向右C.感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度大小E
6、=kqR+0.5lD.若用一根导线将A、B相连,导线上不会产生电流【过关测试】【过关测试】一、单选题一、单选题1(2023江苏扬州统考三模)真空中静止的均匀带正电的球体,其半径为R,场强大小沿半径方向分布如图所示,静电力常量为k,则()A.r1和r2两处电势相等B.球体表面处电势最高C.r1和r2两处电势差为E0(r2-r1)D.该球所带的电荷量为Q=E0r22k2(2023江苏模拟预测)如图两均匀带电圆环平行放置,并带有等量同种正电荷,O1、O2分别为两环圆心,O点为O1O2的中点,下列说法正确的是()6A.O1点电场强度一定等于零B.O1和O2两点电势一定相等C.沿O1到O2电场强度一定先
7、减小后增大D.从O1到O2电势一定先升高再降低3(2023江苏南京南京师大附中校考模拟预测)一个均匀带正电的绝缘球体,单位体积内电荷量为,球心为O,半径为r,内部有一个球形空腔,腔内的电场为匀强电场,空腔球心为P,半径为0.5r,且OP处于同一水平面上,OP连线延长线上有一点A,OA=2r,静电力常量为k。已知:均匀带电球壳在其内部产生的场强为0。则下列说法正确的是()A.空腔内匀强电场方向可能垂直OP向上B.该球体是一个等势体C.A处场强大小为1475krD.空腔内场强大小为23kr4(2023安徽亳州安徽省亳州市第一中学校考模拟预测)如图,空间中存在水平向右的匀强电场,一带负电的小球以大小
8、为v,与水平方向成60角的速度射入匀强电场,经过一段时间,小球速度大小仍为v,但方向沿水平方向,已知小球质量为m,带电荷量为-q,重力加速度为g,则在该过程中()A.小球机械能先增大再减小B.匀强电场的电场强度大小为2mgqC.小球射入电场后,经过26gv的时间电势能最大D.小球的最小动能为18mv25(2023山东模拟预测)如图所示,在方向竖直向下的匀强电场中,两个质量相同、带电量分别为-q和+q的小球a、b固定于绝缘轻杆的两端,轻杆可绕中点O处的固定轴在竖直面内无摩擦转动。已知O点电势为0,不考虑带电小球间的相互作用力,杆从静止开始由水平位置顺时针转动180的过程中()7A.小球a、b总动
9、能一直增加B.小球a、b系统机械能始终不变C.小球a、b系统电势能始终不变D.小球a、b任一时刻的电势能相等6(2023广东模拟预测)中医药在抗击新冠肺炎疫情中发挥了重要作用。随着科技的进步,现代中药材加工技术彰显科学化,流程化,可控度高的特点。中药的保存常常需要做干燥处理。如图所示是利用高压电场干燥中药的基本原理,在大导体板MN上铺一薄层中药材,针状电极O和平板电极MN接高压直流电源,其间产生非匀强电场E;水分子是极性分子,可以看成棒状带电体,一端带正电荷,另一端带等量负电荷;水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分离出去,在鼓风机的作用下飞离电场区域从而达到快速干燥的目的。已知虚线ABCD
10、是某一水分子从A处由静止开始的运动轨迹,则下列说法正确的是()A.水分子被抽离过程中,电势能增大B.水分子运动轨迹上B、C和D点的电势大小关系为DCBC.若把高压直流电源的正负极反接,将无法实现水分子的抽离D.若关闭鼓风机,在导体板MN上的水分子将沿着电场线做曲线运动7(2023湖北模拟预测)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中Ox2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2x3段是直线,则下列说法正确的是()A.x1处电场强度最小,但不为零B.粒子在Ox2段做匀变速运动,x2x3段做匀速直线运动C.在O、x1、x2、x3处电势0、1、2、3的
11、关系为12=03D.0 x2段的电场强度大小、方向均不变88(2023浙江温州乐清市知临中学校考模拟预测)如图所示,两个等量异种电荷产生的电场中,abcd四点分别处于正方形的四个顶点上,其中ab两点在等量正负电荷的连线上,且关于连线的中垂线对称,则下列说法正确的是()A.ab两点的电势相等B.cd两点的电场强度相同C.移动单位负电荷从d到c,电场力做正功D.移动单位正电荷从b到d,电场力沿bcd做功比直接沿对角线做功大二、多选题二、多选题9(2023安徽合肥合肥市第八中学校考模拟预测)如图所示,真空中电荷量分别为q和-q的两个点电荷固定在正方体ABCD-ABCD的两个顶点A、C上,则下列关于这
12、两个点电荷产生电场的说法中正确的是()A.B、D两点的电场强度不同B.B、D两点的电场强度相同C.B、D两点的电势不同D.B、D两点的电势相同10(2023四川统考一模)如图,新风系统除尘由机械除尘和静电除尘两部分构成,其中静电除尘是通过电离空气后使空气中的粉尘微粒带电,从而被电极吸附的空气净化技术。下图虚线为一带电粉尘(不计重力)在静电除尘管道内的运动轨迹,实线为电场线(未标方向),下列判定正确的是()A.带电粉尘带正电B.带电粉尘在除尘管道内做匀变速曲线运动9C.带电粉尘在a点的加速度小于在b点的加速度D.带电粉尘在a点的电势能大于在b点的电势能11(2024山西大同统考模拟预测)如图,P
13、为圆锥的顶点,A、B、C为圆锥底面上的三个点,P、A、B、C任意两点间的距离均相等,PO为圆锥的高。电荷量为+q的点电荷固定于B点,现将一电荷量为-q的Q1从无穷远处移到C点并固定,此过程中电场力对点电荷Q1做功为W;再将一电荷量为+q的点电荷Q2从无穷远处移到A点,取无穷远处电势为零,下列说法正确的是()A.移入Q1之前,P点的电势为-WqB.移入Q2之前,P点的电势等于A点的电势C.移入Q2的过程中,电场力对Q2做功为0D.若再将Q2沿AP连线从A点移到P点,此过程中,Q2的电势能逐渐增大12(2023福建福州福建省福州第一中学校考二模)如图甲所示为某品牌负离子空气净化器,其产生负离子的原
14、理如图乙所示,针状电极M和弧形电极N之间加上直流高压,使其间的空气发生电离,产生的负离子通过鼓风装置排出。在MN连线上,下列说法正确的是()A.离M点越近,场强越大,电势越低B.离M点越近,同一正离子的加速度越小C.离M点越近,同一负离子的电势能越大D.各点的电势都大于零1第八章静电场电场性质的理解和应用【考点预测】【考点预测】1 1.等量同种电荷、等量异种电荷的电场线、等势面、电场强度的叠加等量同种电荷、等量异种电荷的电场线、等势面、电场强度的叠加2.2.电场中力学平衡、加速、减速问题电场中力学平衡、加速、减速问题3.3.电场中的一般的曲线运动电场中的一般的曲线运动4.4.电场中的功能关系电
15、场中的功能关系【方法技巧与总结】【方法技巧与总结】一、共线的三个自由电荷的平衡问题有关特点1三个自由电荷的平衡规律“三点共线”-三个点电荷分布在同一直线上;“两同夹异”-正、负电荷相互间隔;“两大夹小”-中间电荷的电荷量最小;“近小远大”-中间电荷靠近电荷量较小的电荷2只要其中两个点电荷平衡,第三个点电荷一定平衡,只需根据平衡条件对其中的任意两个电荷列式即可注意:在三个共线点电荷的平衡问题中,若仅让其中一个电荷平衡,则只需要确定其位置即可,对其电性和所带电荷量没有要求二、非共线力作用下带电体的平衡分析静电力作用下点电荷的平衡问题时,方法仍然与力学中分析物体的平衡方法一样,具体步骤如下:(1)确
16、定研究对象:如果有几个物体相互作用时,要依据题意,用“整体法”或“隔离法”选取合适的研究对象(2)对研究对象进行受力分析,此时多了静电力 F=kq1q2r2(3)根据F合=0列方程,若采用正交分解,则有Fx=0,Fy=0.(4)解方程求出未知量三、电场线与带电粒子的运动轨迹1带电粒子做曲线运动时,合力指向轨迹曲线的内侧,速度方向沿轨迹的切线方向2分析思路:(1)由轨迹的弯曲情况结合电场线确定静电力的方向;(2)由静电力和电场线的方向可判断带电粒子所带电荷的正负;(3)由电场线的疏密程度可确定静电力的大小,再根据牛顿第二定律F=ma可判断带电粒子加速度的大小四、电场中的功能关系1合外力做的功等于
17、物体动能的变化量,即W合=Ek.2静电力做功等于带电体电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB=-Ep.3只有静电力做功时,带电体电势能与机械能的总量不变,即Ep1+E机1=Ep2+E机2.【题型归纳目录】【题型归纳目录】题型一:电场强度的叠加题型一:电场强度的叠加题型二:电势和电势能题型二:电势和电势能题型三:电势差与电场强度的关系题型三:电势差与电场强度的关系2题型四:静电现象题型四:静电现象【题型一】电场强度的叠加【题型一】电场强度的叠加【典型例题】【典型例题】1 1(2023江苏模拟预测)已知均匀带电薄壳外部空间电场与其上电荷全部集中在球心时产生的电场一样,内部空间的电场处处为0如图所
18、示为一带电量为+Q,半径为r的均匀带电球壳,以球心为坐标原点,建立Ox轴,其中A点为壳内一点,B点坐标为2R,静电力常量为k,下列说法正确的是()A.将+q的试探电荷由壳内A点移到O点,试探电荷的电势能减小B.在圆心O处放一个电量为-2Q的点电荷,球壳外表面带电量仍为+QC.在+R处取走极小的一块面积S,O点场强大小为E=kQS4R4D.在圆心O正上方处取走极小一块面积S,B点场强大小为E=kQS20R4【答案】C【解析】A壳内场强处处为0,故移动试探电荷不做功,A错误;B在圆心O处放一个电量为-2Q的点电荷,由于静电感应,球壳内表面感应出+2Q的电荷,则球壳外表面的电荷量为-Q,B错误;C在
19、+R处取走极小一块面积S,根据对称性,在-R处极小一块面积的电荷产生的电场E=kR2S4R2Q=kQS4R4C正确;D整个球壳在B点的电场E1=kQ4R2水平向右,在圆心O正上方处取走极小一块面积S在B点的场强为E2=k5R2S4R2Q=kQS20R4方向斜向右下,E1与E2矢量作差即为B点电场强度,D错误。故选C。1(2023黑龙江齐齐哈尔统考三模)半径为R的绝缘圆环固定放置,圆心为O,环上均匀分布着电荷量为Q的负电荷如图所示,在A、B两处分别取走弧长为x xEB所以电子在K附近受到的电场力比在A附近要小,C正确;D由动能定理可知Ek=eU所以电子由K极板加速到达A极板时获得的动能等于eU,
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