2020届一轮复习人教版静电场课件(153张)

1、专题八静电场一轮复习专题八静电场一轮复习A组山东省卷、课标卷题组五年高考考点一电场力的性质1.(2019课标,15,6分)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则()A.P和Q都带正电荷B.P和Q都带负电荷C.P带正电荷,Q带负电荷D.P带负电荷,Q带正电荷A组山东省卷、课标卷题组五年高考考点一电场力的性质1.答案D本题考查库仑力的性质以及学生对基本知识的理解能力,体现了运动与相互作用观念核心素养。两细绳都恰好与天花板垂直说明两小球水平方向都处于平衡状态。设匀强电场场强为E,P所带电荷量大小为q,Q所带电荷量大小

2、为q。若P带负电,对P分析如图甲所示,此时Q应带正电,对Q分析如图乙所示,两细绳可与天花板垂直,符合题意;同理分析若P带正电,不符合题意。故选D。甲乙思路分析假设P带正电,分析P与Q能否同时达到平衡状态;再假设P带负电,分析P与Q能否同时达到平衡状态。答案D本题考查库仑力的性质以及学生对基本知识的理解2.(2015山东理综,18,6分)直角坐标系xOy中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图。M、N两点各固定一负点电荷,一电荷量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点,则H点处场强的大小和方向分别为()A.,沿y轴正向B.,沿y轴负向C

3、.,沿y轴正向D.,沿y轴负向2.(2015山东理综,18,6分)直角坐标系xOy中,M、答案BM、N两处的负点电荷在G处产生的合场强E1与O点处正点电荷在G处产生的场强等大反向,所以E1=,方向沿y轴正向,因为H与G关于x轴对称,所以M、N两处的负点电荷在H处产生的合场强E2=E1=,方向沿y轴负向。当正点电荷放在G点时,它在H点产生的场强E3=,方向沿y轴正向,则H处的场强为EH=-=,方向沿y轴负向,B正确。答案BM、N两处的负点电荷在G处产生的合场强3.(2018课标,16,6分)如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球

4、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()A.a、b的电荷同号,k=B.a、b的电荷异号,k=C.a、b的电荷同号,k=D.a、b的电荷异号,k= 3.(2018课标,16,6分)如图,三个固定的带电小球a答案D本题考查库仑定律及矢量合成。若a、b的电荷同号,则c所受库仑力的合力指向2或4区域;若a、b的电荷异号,则c所受库仑力的合力指向1或3区域;故只有a、b的电荷异号,合力方向才能与a、b连线平行。设a带正电荷,b、c带负电荷,c受力如图,tan =tan =,=tan ,由库仑定律得=,联立得k=。故A、B、C三项均错误,D项正确。 答案

5、D本题考查库仑定律及矢量合成。若a、b的一题多解电场强度叠加法球c所受的库仑力的合力方向平行于a、b连线,表明球c处的合电场强度方向平行于a、b连线。若a、b的电荷同号,球c处的合电场强度指向2或4区域;若a、b的电荷异号,球c处的合电场强度指向1或3区域;故a、b的电荷必须异号。设a、c带正电荷,b带负电荷,球c处的电场强度方向如图,tan =tan =,由电场强度叠加原理得,tan =,结合点电荷电场强度公式得=,联立得k=。故A、B、C三项均错误,D项正确。 一题多解电场强度叠加法考点二电场能的性质4.(2014山东理综,19,6分)如图,半径为R的均匀带正电薄球壳,其上有一小孔A。已知

6、壳内的场强处处为零;壳外空间的电场,与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能Ek0沿OA方向射出。下列关于试探电荷的动能Ek与离开球心的距离r的关系图线,可能正确的是() 考点二电场能的性质4.(2014山东理综,19,6分)如图答案A由于带正电的试探电荷在球壳内运动时,不受电场力,没有力做功,动能不变,可知C、D项错误。在球壳外,电场力做正功,动能增大,且由F库=k可知随r的增大,F库减小,体现为Ek-r图线的斜率减小,故选项A正确,B错误。答案A由于带正电的试探电荷在球壳内运动时,不受电场5.(2013山东理综,19,5分)(多选

7、)如图所示,在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷+Q、-Q,虚线是以+Q所在点为圆心、为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是()A.b、d两点处的电势相同B.四个点中c点处的电势最低C.b、d两点处的电场强度相同D.将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,+q的电势能减小答案ABD由等量异种点电荷的电场线分布及等势面特点知,A、B正确,C错误。四点中a点电势最高、c点电势最低,正电荷在电势越低处电势能越小,故D正确。5.(2013山东理综,19,5分)(多选)如图所示,在x轴6.(2012山东理综,19,5分)(多选)图

8、中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子()A.带负电B.在c点受力最大C.在b点的电势能大于在c点的电势能D.由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化答案CD物体做曲线运动时,合力方向指向轨迹的凹侧,说明粒子带正电,A错误;由库仑定律F=k知离圆心越远,粒子所受的力越小,B错误;粒子从b点到c点过程中,静电力做正功,电势能减小,C正确;点电荷的等势面与虚线重合,依题意得UabUbc,又电场力做功W=qU,则WabWbc,由动能定理得粒子由a点到b点的动能变

9、化大于由b点到c点的动能变化,D正确。6.(2012山东理综,19,5分)(多选)图中虚线为一组间7.(2011山东理综,21,4分)(多选)如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a和c关于MN对称、b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是()A.b点场强大于d点场强B.b点场强小于d点场强C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能7.(2011山东理综,21,4分)(多选)如图所示,在两等答案BC如图所示,两电荷连线的中点位置用O表示,在中垂线MN上,O

10、点场强最大,在两电荷之间的连线上,O点场强最小,即EbEO,EOEd,故Eb|W电|,因为不知道电子的运动方向,故不能确定电子能否到达平面f,故B项正确。电子经过平面d时,其电势能为2 eV,故C项错误。经过平面b时的动能为8eV, 经过平面d时的动能为4 eV, 又知Ek=mv2,故=,D项错误。易错点拨隐含条件的显性化动能是标量,而速度是矢量,故本题中不知道初速度的具体方向。答案AB本题考查带电粒子在匀强电场中的运动,能量的10.(2017课标,20,6分)(多选)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、

11、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势a已在图中用坐标(ra,a)标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是()A.EaEb=41B.EcEd=21C.WabWbc=31D.WbcWcd=1310.(2017课标,20,6分)(多选)在一静止点电荷的答案AC本题考查场强与电势。由图可知:ra=1 m、a=6 V;rb=2 m、b=3 V;rc=3 m、c=2 V;rd=6 m、d=1 V。由点电荷的场强公式E=得EaEbEcEd=36941,A正确、B错误。由WAB=

12、qUAB=q(A-B)得WabWbcWcd=(a-b)(b-c)(c-d)=311,故C正确、D错误。方法技巧电场力做功的计算方法定量计算电场力做功时,第一种方法是利用W=qU;第二种方法是利用功能关系即电场力所做的功等于电势能的变化量;第三种方法是利用动能定理;第四种方法是由功的定义得W=qEl cos 。其中最后一种方法仅适用于匀强电场中。答案AC本题考查场强与电势。由图可知:ra=1 m11.(2015课标,15,6分,0.699)如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为M、N、P、Q。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,

13、电场力所做的负功相等。则()A.直线a位于某一等势面内,MQB.直线c位于某一等势面内,MNC.若电子由M点运动到Q点,电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点,电场力做负功11.(2015课标,15,6分,0.699)如图,直线a答案B由电子从M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等可知,MN=P,故过N、P点的直线d位于某一等势面内,则与直线d平行的直线c也位于某一等势面内,选项A错、B正确;M=Q,则电子由M点运动到Q点,电场力不做功,选项C错误;由于PE1,应有2-+1油滴从t=0到时刻t1的位移为即当0t1才是可能的;条件式和式分别对应于v20和v2E1,应有2-1即即当

14、t1另一解为负,不合题意,已舍去。解题指导多阶段运动物体的运动不仅仅取决于物体所受外力,还与物体的初速度有关。在多阶段运动过程中,当物体所受外力突变时,物体由于惯性而速度不发生突变,故物体在前一阶段的末速度即为物体在后一阶段的初速度。对于多阶段运动过程中物体在各阶段中发生的位移之间的联系,可以通过作运动过程草图来获得。t1解题指导多阶段运动B组课标、及其他省(区、市)卷题组考点一电场力的性质1.(2019江苏单科,5,3分)一匀强电场的方向竖直向上。t=0时刻,一带电粒子以一定初速度水平射入该电场,电场力对粒子做功的功率为P,不计粒子重力,则P-t关系图像是() B组课标、及其他省(区、市)卷

15、题组考点一电场力的性质答案A本题考查带电粒子在匀强电场中运动的图像问题,突出对理解能力和应用数学知识处理物理问题能力的考查,体现了运动与相互作用观念和科学推理、科学论证的核心素养要素。竖直方向上,根据牛顿第二定律得Eq=ma,则a=,又因为vy=at,P=qEvy,得P=t=kt(k为常数),故选项A正确。解题关键带电粒子以一定的初速度水平射入匀强电场,粒子在水平方向上做匀速直线运动,且不影响电场力的功率。粒子在竖直方向上,在电场力的作用下(忽略重力),做匀加速直线运动,故电场力对粒子做功的功率P=Eqvy。答案A本题考查带电粒子在匀强电场中运动的图像问题,2.(2016浙江理综,15,6分)

16、如图所示,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,()A.此时A带正电,B带负电B.此时A电势低,B电势高C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合D.先把A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由于静电感应,A带负电,B带等量正电,若移去C,A、B所带等量正负电荷中和,金属箔闭合,所以C正确,A错误;处于电场中的导体是等势体,B错误;若先把A、B分开,然后移去C,A、B所带电荷就不能中和,金属箔不再闭合,D错误。失分警示不要误以为因B带正电,B的电势就高,实际上电场中的导体是一个等势体,A、B电势相

17、等。2.(2016浙江理综,15,6分)如图所示,两个不带电的导3.2018北京理综,24(1)静电场可以用电场线和等势面形象描述。a.请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式;b.点电荷的电场线和等势面分布如图所示,等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。我们知道,电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2。 3.2018北京理综,24(1)静电场可以用电场线和等势答案a.见解析b. 解析a.在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷。根据库仑定律检验电荷受到的电场力F=k根据电场强度的定义E=得E=kb.穿过两等

18、势面单位面积上的电场线条数之比= 答案a.见解析b. 解析a.在距Q考点二电场能的性质4.(2019北京理综,17,6分)如图所示,a、b两点位于以负点电荷-Q(Q0)为球心的球面上,c点在球面外,则()A.a点场强的大小比b点大B.b点场强的大小比c点小C.a点电势比b点高D.b点电势比c点低答案D本题考查了负点电荷的电场强度和电势的空间分布规律,考查了考生对几种常见电场的电场强度和电势分布规律的识记能力,体现了模型建构的核心素养。由点电荷形成电场的电场强度E=可知,图示球面上a、b两点的场强大小相等,方向不同,b点场强的大小比c点大,故选项A、B错误;a、b两点在同一球面即等势面上,故a、

19、b两点电势相等,选项C错误;负点电荷形成的电场,电场线指向场源电荷,电场线方向是电势降低的方向,则c点电势高于a、b两点的电势,选项D正确。考点二电场能的性质4.(2019北京理综,17,6分)如图5.(2019天津理综,3,6分)如图所示,在水平向右的匀强电场中,质量为m的带电小球,以初速度v从M点竖直向上运动,通过N点时,速度大小为2v,方向与电场方向相反,则小球从M运动到N的过程()A.动能增加mv2B.机械能增加2mv2C.重力势能增加mv2D.电势能增加2mv2 5.(2019天津理综,3,6分)如图所示,在水平向右的匀强答案B本题为带电小球在匀强电场中的运动问题,考查了应用电场知识

20、进行分析推理的能力,体现了运动和相互作用观念、能量观念等核心素养。小球从M点运动到N点的过程,可分解为水平方向上的匀加速直线运动和竖直方向上的匀减速直线运动。竖直方向上,运动时间t=,上升高度h=;水平方向上,2v=at,a=,所以F电=2mg,水平位移x=t=t=。从M到N,动能增量Ek=m(2v)2-mv2=mv2,A错;重力势能增量Ep= mgh=mv2,C错;电势能增量Ep电=-W电=-F电x=-2mv2,故D错;机械能增量E机=Ek+Ep=2mv2,B正确。一题多析动能的增加量等于合外力做的功,即Ek=W合=W电+W重=F电x+(-mgh);机械能的增加量等于除重力以外的力做的功,即

21、电场力做的功,E机=W电;重力势能的增加量等于克服重力做的功,Ep=W克重=mgh;从MN,电场力做正功,故带电小球的电势能减少。答案B本题为带电小球在匀强电场中的运动问题,考查了6.(2019课标,20,6分)(多选)静电场中,一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一点,则()A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B.在M、N两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行答案AC本题考查带电粒子在电场中运动的问题,体现了能量观念、科学推理等核心素养。粒子

22、仅在电场力作用下由静止开始运动,运动过程中,电场力可能先做正功后做负功,速度可能先增大后减小,A正确;若电场线为曲线,则粒子运动的轨迹与电场线不重合,B错误;由能量守恒定律知动能与电势能之和恒定,而粒子在N点有动能或动能为0,则粒子在N点的电势能不可能高于在M点的电势能,C正确;粒子在N点所受电场力的方向沿电场线切线方向,与轨迹切线不一定平行,D错误。思路分析如图所示,在等量同种点电荷形成的电场中,带正电的粒子在M点由静止释放,其将在M、N之间做往复运动,在MN过程,粒子速度先增大后减小。 6.(2019课标,20,6分)(多选)静电场中,一带电粒7.(2019课标,21,6分)(多选)如图,

23、电荷量分别为q和-q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。则()A.a点和b点的电势相等B.a点和b点的电场强度大小相等C.a点和b点的电场强度方向相同D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加答案BC本题通过两等量异种点电荷的电场考查了电场力的性质与电场能的性质,利用点电荷所处的空间位置考查了学生的推理能力,体现了运动与相互作用观念、能量观念等物理观念的素养要素。由点电荷产生的电势分布可知q在a点产生的电势低于在b点产生的电势,-q在a点产生的电势也低于在b点产生的电势,故aEpb,故A、D均错误。由点电荷的场强分布可知q在a点产生的场强与-q在b点产生的场强完

24、全相同,q在b点产生的场强与-q在a点产生的场强也完全相同,故a点与b点的总场强也完全相同,B、C均正确。知识储备点电荷产生的电势:离正场源电荷越近越高,离负场源电荷越近越低。点电荷产生的场强大小E=,方向沿连线背离正场源电荷或指向负场源电荷。掌握电场的叠加原理。7.(2019课标,21,6分)(多选)如图,电荷量分别为8.(2019江苏单科,9,4分)(多选)如图所示,ABC为等边三角形,电荷量为+q的点电荷固定在A点。先将一电荷量也为+q的点电荷Q1从无穷远处(电势为0)移到C点,此过程中,电场力做功为-W。再将Q1从C点沿CB移到B点并固定。最后将一电荷量为-2q的点电荷Q2从无穷远处移

25、到C点。下列说法正确的有()A.Q1移入之前,C点的电势为B.Q1从C点移到B点的过程中,所受电场力做的功为0C.Q2从无穷远处移到C点的过程中,所受电场力做的功为2WD.Q2在移到C点后的电势能为-4W8.(2019江苏单科,9,4分)(多选)如图所示,ABC为答案ABD本题考查“电场能的性质”中的“电场力做功”问题,既要思考电场力做功的特点,还要考虑合力做功与分力做功的关系,难度较大,能充分考查学生的综合分析能力。将Q1从无穷远处移到C点,W=q(C-0),则C=,A正确。在A点的电荷量为+q的点电荷产生的电场中,B点与C点是等势点,Q1从C移到B的过程中,电场力做功为零,故B正确。在A点

26、的点电荷形成的电场中,Q1从无穷远处移到C的过程中电场力做功为-W,那么在A点的点电荷形成的电场中,将Q2从无穷远处移到C点,电场力做功为2W,同理在B点的点电荷形成的电场中,将Q2从无穷远处移到C点,电场力做功也为2W,所以将Q2从无穷远处移到C点,电场力做的功为2W+2W=4W,电势能减小4W,无穷远处电势为零,则Q2移到C点后的电势能为-4W,所以C错误,D正确。解题关键求Q2移到C点过程中电场力做的功,可以分解为求在单独A点的点电荷产生的电场中移动电荷时电场力做的功与在单独Q1产生的电场中移动电荷时电场力做的功之和,且由分析可知这两种情况下电场力做功相等。答案ABD本题考查“电场能的性

27、质”中的“电场力做功9.(2018课标,21,6分)(多选)如图,同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点。一电荷量为q(q0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1;若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2。下列说法正确的是()A.此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行B.若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为C.若c、d之间的距离为L,则该电场的场强大小一定为D.若W1=W2,则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差9.(2018课标,21,6分)(多选)如图,同一平面内的答案BD本题考查电

28、场力做功与电势能变化量的关系、匀强电场中U=Ed。根据电场力做功与电势能变化量的关系有W1=q(a-b),W2=q(c-d),WMN=q(M-N),根据匀强电场中“同一条直线上两点间的电势差与两点间的距离成正比”的规律可知,UaM=UMc,即a-M=M-c,可得M=,同理可得N=,联立式可得:WMN=,即B项正确。若W1=W2,则a-b=c-d,结合两式可推出a-M=b-N,即D项正确。由题意无法判定电场强度的方向,故A、C项均错误。易错点拨注意E=成立的条件在匀强电场中,E=中的d为始、末两点沿电场线方向上的距离,本题中如果未注意这一条件,易错选C。答案BD本题考查电场力做功与电势能变化量的

29、关系、匀10.(2017课标,21,6分)(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是()A.电场强度的大小为2.5 V/cmB.坐标原点处的电势为1 VC.电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD.电子从b点运动到c点,电场力做功为9 eV10.(2017课标,21,6分)(多选)一匀强电场的方向答案ABD本题考查场强与电势差的关系、电势能和电场力做功。设a、c连线上d点电势为17 V,连接b、d,bd为等势线,如图据U=Ed可知,匀强电场中U与d成正比,则=,即=,得lcd=4.5 cm,则ta

30、n =,=37,过c点作bd的垂线交bd于e点,如图,则lce=lcb sin =6 cm=3.6 cm,Uce=26 V-17 V=9 V,ce方向垂直等势线bd且ce,则ce方向为匀强电场方向,据E=可知E=2.5 V/cm,故A选项正确。答案ABD本题考查场强与电势差的关系、电势能和电场laO=lcb,故UaO=Ucb,即a-O=c-b,得O=1 V,故B选项正确。据Ep=q=(-e),aEpb,故C选项错误。据Wbc=qUbc知Wbc=(-e)Ubc=(-e)(b-c)=(-e)(17-26)V=9 eV,故D选项正确。方法技巧充分利用U=Ed中场强一定时U与d成正比的关系、直角三角形

31、中tan 37=和sin 37=解题。建立bd等势线,在ac上利用U与d成正比来求d=17 V时cd的长度lcd=4.5 cm,确定=37。作出等势线的垂线寻找E的方向,再利用=37得到ce长度。由E=算出E的大小。在应用Ep=q及W=qU时要注意电子带电荷量为-e,这样判断电子在a、b点电势能高低时不易出错。laO=lcb,故UaO=Ucb,即a-O=c-b,11.(2016课标,15,6分)关于静电场的等势面,下列说法正确的是()A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场

32、力做正功答案B假设两个电势不同的等势面相交,则交点处的电势就是两个不同的值,这是不可能的,A错误;同一等势面上各点电势相等,而场强不一定相等,C错误;负电荷从高电势处移到低电势处,电势能增加,电场力做负功,D错误。方法技巧用类比法理解电荷在电场中运动的过程中电场力做功以及电势能变化情况:一块石头从山顶(高地势处)滚落到山脚(低地势处),重力势能减少,重力做正功。与此类似,正电荷从高电势处向低电势处移动,电势能减少,电场力做正功,所以,可将正电荷与石头类比。如果是负电荷的运动,只要把正电荷电势能变化、电场力做功情况反过来就可以了。11.(2016课标,15,6分)关于静电场的等势面,下列考点三电

33、容器、带电粒子在电场中的运动12.(2018课标,21,6分)(多选)如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平;两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极板距离相等。现同时释放a、b,它们由静止开始运动。在随后的某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面。a、b间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是()A.a的质量比b的大B.在t时刻,a的动能比b的大C.在t时刻,a和b的电势能相等D.在t时刻,a和b的动量大小相等考点三电容器、带电粒子在电场中的运动12.(2018课标答案BD本题考查电容器和带电粒子在电场中的运动。由

34、题设条件可知,微粒a向下运动,微粒b向上运动,且在相等时间内,位移xaxb,由运动学公式及牛顿第二定律可得:x=t2,则maEkb,选项B正确;由动量定理可得:qEt=p,则pa与pb大小相等,选项D正确;在t时刻,a、b在同一水平面上,电势相等,而两微粒的电性不同,由Ep=q,可知a和b的电势能不相等,选项C错误。易错点拨对Ep=q的理解Ep=q中,电势能Ep、电荷量q和电势都为标量,但有正负之分,在利用该式进行分析时,要求将正、负号代入进行计算,否则容易出现错误。答案BD本题考查电容器和带电粒子在电场中的运13.(2018北京理综,19,6分)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所

35、示。下列说法正确的是()A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触,能使电容器带电B.实验中,只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小C.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大D.实验中,只增加极板带电荷量,静电计指针的张角变大,表明电容增大13.(2018北京理综,19,6分)研究与平行板电容器电容答案A本题考查平行板电容器。带电玻璃棒接触a板,a板会带上同种电荷,同时b板上会感应出异种电荷,故A正确;静电计指针张角反映电容器两板间电压,将b板上移,正对面积S减小,电容C减小,板间电压U增大,故指针张角变大,B错;插入有机玻璃板,相对介电常数r增大,电容C增大,板间电压U

36、减小,指针张角变小,C错;只增加极板带电荷量Q,板间电压U增大,但电容保持不变,故D错。解题关键电容器中各量的变化关系电容C=及C=,对这两个公式的理解及各量的物理含义的认识,是解答本题的关键。答案A本题考查平行板电容器。带电玻璃棒接触a板,a14.(2016课标,15,6分)如图,P是固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的电场中运动,运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac,速度大小分别为va、vb、vc。则()A.aaabac,vavcvbB.aaabac,vbvcvaC.abaca

37、a,vbvcvaD.abacaa,vavcvb 14.(2016课标,15,6分)如图,P是固定的点电荷,答案D带电粒子在电场中仅受电场力作用,由牛顿第二定律知加速度a=,E=k,因为rbrcacaa;由动能定理有Wab=qQUab=m-mWbc=qQUbc=m-m因为Wabvb因为Wbc0,所以vcvb因为|Uab|Ubc|,所以vavc故有vavcvb,D项正确。规律总结掌握点电荷电场的特点及电场力做功与电势差的关系,明确仅在电场力作用下,加速度的大小取决于场强的大小,速度的大小取决于电场力做功的正负及大小。评析本题在考查点电荷电场的电场线、等势面的分布特点及电场力做功与电势差关系的同时,

38、综合考查了牛顿运动定律及动能定理的内容,综合性较强。答案D带电粒子在电场中仅受电场力作用,由牛顿15.(2015课标,14,6分,0.586)如图,两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态。现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45,再由a点从静止释放一同样的微粒,该微粒将()A.保持静止状态B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动D.向左下方做匀加速运动15.(2015课标,14,6分,0.586)如图,两平行答案D最初带电微粒处于静止状态,受力如图(1),Eq=mg;当两板绕过a点的轴逆时针转过45时,带电微粒的受力如图(2),其

39、合力指向左下方,故微粒从静止开始向左下方做匀加速运动,选项D正确。 审题指导“微粒恰好保持静止状态”,即处于平衡状态,所受的合外力为零,得微粒所受的电场力与其重力大小相等方向相反;“将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45”,注意电容器带电荷量不变,间距不变,正对面积也不变,故电场强度的大小不变,电场力的大小不变,仅方向逆时针旋转45,根据平行四边形定则求出合力的方向,确定微粒的运动即可。答案D最初带电微粒处于静止状态,受力如图(1),E16.(2019课标,24,12分)如图,两金属板P、Q水平放置,间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G,P、Q、G的尺寸相同。G接地,P、Q的

40、电势均为(0)。质量为m、电荷量为q(q0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置,以速度v0平行于纸面水平射入电场,重力忽略不计。(1)求粒子第一次穿过G时的动能,以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小;(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场,则金属板的长度最短应为多少?答案(1)m+qhv0(2)2v0 16.(2019课标,24,12分)如图,两金属板P、Q水解析本题考查了带电粒子在电场中的运动及学生的综合分析能力,体现了模型建构的素养要素。(1)由题意得,P、G间与Q、G间场强大小相等,均为E。粒子在P、G间所受电场力F的方向竖直向下,设粒子的加速度大小为a,有E=F

41、=qE=ma设粒子第一次到达G时动能为Ek,由动能定理有qEh=Ek-m设粒子第一次到达G时所用的时间为t,粒子在水平方向的位移大小为l,则有h=at2l=v0t联立式解得Ek=m+qh解析本题考查了带电粒子在电场中的运动及学生的综合分析能力,l=v0(2)若粒子穿过G一次就从电场的右侧飞出,则金属板的长度最短。由对称性知,此时金属板的长度L为L=2l=2v0知识储备1.类平抛运动的处理方法;2.牛顿第二定律;3.动能定理;4.电势差与场强的关系。l=v0知识储备1.类平抛运动的处理方法;2.牛顿第17.(2019课标,24,12分)空间存在一方向竖直向下的匀强电场,O、P是电场中的两点,从O

42、点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B。A不带电,B的电荷量为q(q0)。A从O点发射时的速度大小为v0,到达P点所用时间为t;B从O点到达P点所用时间为。重力加速度为g,求(1)电场强度的大小;(2)B运动到P点时的动能。答案(1)(2)2m(+g2t2)17.(2019课标,24,12分)空间存在一方向竖直向下解析本题考查电场强度和电场力,以及考生应用牛顿第二定律和动能定理解决带电粒子在电场中运动的问题,考查考生的综合分析能力。题目情景常见,运动过程简单,为中等难度题。体现了模型建构、科学推理的素养要求。(1)设电场强度的大小为E,小球B运动的加速度为a。根据牛顿第二定律

43、、运动学公式和题给条件,有mg+qE=maa=gt2解得E=(2)设B从O点发射时的速度为v1,到达P点时的动能为Ek,O、P两点的高度差为h,根据动能定理有Ek-m=mgh+qEh且有v1=v0th=gt2解析本题考查电场强度和电场力,以及考生应用牛顿第二定律和动联立式得Ek=2m(+g2t2)方法指导优选最佳解题方案,可事半功倍。一般涉及时间的运动问题,采用牛顿第二定律结合运动学公式解题;不涉及时间时,采用动能定理或功能关系解题。联立式得方法指导优选最佳解题方案,可事半功倍。一般18.(2019北京理综,23,18分)电容器作为储能器件,在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充

44、电,无论采用何种充电方式,其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。(1)请在图1中画出上述u-q图像。类比直线运动中由v-t图像求位移的方法,求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep。(2)在如图2所示的充电电路中,R表示电阻,E表示电源(忽略内阻)。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电,对应的q-t曲线如图3中所示。a.两条曲线不同是(选填E或R)的改变造成的;b.电容器有时需要快速充电,有时需要均匀充电。依据a中的结论,说明实现这两种充电方式的途径。图118.(2019北京理综,23,18分)电容器作为储能器件,图2图3(3)设想使用理想的“恒流源”替换(2)中电源对电容

45、器充电,可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和(2)中电源对电容器的充电过程,填写下表(选填“增大”、“减小”或“不变”)。 “恒流源”(2)中电源电源两端电压 通过电源的电流 图2图3(3)设想使用理想的“恒流源”替换(2)中答案(1)u-q图线如图CU2(2)a.Rb.减小电阻R,可以实现对电容器更快速充电;增大电阻R,可以实现更均匀充电。(3) “恒流源”(2)中电源电源两端电压增大不变通过电源的电流不变减小答案(1)u-q图线如图CU2 “恒流源”(2)解析本题考查了电容器的充、放电及电能等知识,考查学生的实验能力、理解能力等,体现了科学探究中证据、解释的核心素养。(

46、1)由于q=Cu,C是与电压u、电荷量q无关的常量,故u-q图线为过原点的直线。电压为U时,电容器带电荷量为Q,图线和横轴围成的面积为所储存的电能EpEp=QU,又Q=CU故Ep=CU2(2)a.电容器充电完毕后两极板间电压等于电源电动势,由图3可知电容器充电完毕时所带电荷量相同,由q=Cu可知电源电动势相同,故曲线不同是由R不同造成的。b.对同一电容器,在确定电源下充电时,电容器最终所带电荷量是一定的,因同样电压下电阻越小时电流越大,充电就越快;电阻越大时电流越小,同样长的时间内电容器所带电荷量的变化越小,电流变化越慢,充电过程越平缓。(3)对于“恒流源”,电路中电流不变,电源两端电压U=U

47、C+IR随电容器两端电压增大而增大;对于(2)中电源,由于内阻不计,故其两端电压等于电动势而保持恒定,通过电源的电流满足E=UC+IR,即I=,可见电流会随着电容器两端电压的增大而减小。解析本题考查了电容器的充、放电及电能等知识,考查学生的实验方法诠释本题利用类比法及图像中轴、点、线、斜率、面积、截距的物理意义,分析相关电容器的特点和决定充放电的因素等。方法诠释本题利用类比法及图像中轴、点、线、斜率、面积、截距19.(2019天津理综,12,20分)2018年,人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生,这种引擎不需要燃料,也无污染物排放。引擎获得推力的原理如图所示,进入电离室的气体被电离成正离

48、子,而后飘入电极A、B之间的匀强电场(初速度忽略不计),A、B间电压为U,使正离子加速形成离子束,在加速过程中引擎获得恒定的推力。单位时间内飘入的正离子数目为定值,离子质量为m,电荷量为Ze,其中Z是正整数,e是元电荷。(1)若引擎获得的推力为F1,求单位时间内飘入A、B间的正离子数目N为多少;(2)加速正离子束所消耗的功率P不同时,引擎获得的推力F也不同,试推导的表达式;(3)为提高能量的转换效率,要使尽量大,请提出增大的三条建议。 19.(2019天津理综,12,20分)2018年,人类历史答案(1)(2)=(3)见解析解析本题通过正离子在电场中的运动考查了动能定理、牛顿运动定律等知识,以

49、及学生的综合分析能力,体现了科学思维中模型建构、科学推理的素养要素。(1)设正离子经过电极B时的速度为v,根据动能定理,有ZeU=mv2-0设正离子束所受的电场力为F1,根据牛顿第三定律,有F1=F1设引擎在t时间内飘入电极间的正离子个数为N,由牛顿第二定律,有F1=Nm联立式,且N=得N=(2)设正离子束所受的电场力为F,由正离子束在电场中做匀加速直线运动,有P=Fv考虑到牛顿第三定律得到F=F,联立式得答案(1)(2)=(3)见解析解析本题通过正离=(3)为使尽量大,分析式得到三条建议:用质量大的离子;用带电荷量少的离子;减小加速电压。解题关键将题中引擎获得的推力转化为单位时间内所有正离子

50、所受到的总作用力,此题也可以用动量定理求解,即F1t=Nmv,故=;加速离子束所消耗的功率即电场力对正离子做功的平均功率P=F=Fv。=解题关键将题中引擎获得的推力转化为单位时20.(2017课标,25,20分)如图,两水平面(虚线)之间的距离为H,其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量均为m、电荷量分别为q和-q(q0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域,并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下;M在电场中做直线运动,刚离开电场时的动能为N刚离开电场时动能的1.5倍。不计空气阻力,重力加速度大小为g

51、。求(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比;(2)A点距电场上边界的高度;(3)该电场的电场强度大小。 20.(2017课标,25,20分)如图,两水平面(虚线)答案(1)31(2)H(3) 解析(1)设小球M、N在A点水平射出时的初速度大小为v0,则它们进入电场时的水平速度仍然为v0。M、N在电场中运动的时间t相等,电场力作用下产生的加速度沿水平方向,大小均为a,在电场中沿水平方向的位移分别为s1和s2。由题给条件和运动学公式得v0-at=0s1=v0t+at2s2=v0t-at2联立式得=3(2)设A点距电场上边界的高度为h,小球下落h时在竖直方向的分速度为vy,由运动学公式=2ghH=

52、vyt+gt2M进入电场后做直线运动,由几何关系知=联立式可得答案(1)31(2)H(3) 解析(1)设小球h=H(3)设电场强度的大小为E,小球M进入电场后做直线运动,则=设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2,由动能定理得Ek1=m(+)+mgH+qEs1Ek2=m(+)+mgH-qEs2由已知条件Ek1=1.5Ek2联立式得E=解题关键N离开电场时的速度方向竖直向下N在水平方向的速度恰好减速到0;方向水平向右的匀强电场M、N在竖直方向只受重力,二者在电场中的运动时间相等;刚离开电场时M的动能为N的1.5倍建立等式确定电场力和重力的关系。h=H解题关键N离开电场时的速度方向竖直向下N

53、C组教师专用题组考点一电场力的性质1.(2014课标,19,6分,0.590)(多选)关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是()A.电场强度的方向处处与等电势面垂直B.电场强度为零的地方,电势也为零C.随着电场强度的大小逐渐减小,电势也逐渐降低D.任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向答案AD电场中场强为零的位置是绝对的,而电势为零的位置是人为选取的;再者场强的大小表征着电势随空间的变化率,而与电势的大小无关,故B错误。由沿电场线方向电势降低,可知电势的升降取决于场强的方向而与场强的大小无关,故C错误。C组教师专用题组考点一电场力的性质1.(2014课标,2.(2015浙江理综,

54、16,6分)如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝缘支架上,且正对平行放置。工作时两板分别接高压直流电源的正负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则()A.乒乓球的左侧感应出负电荷B.乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上C.乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用D.用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞2.(2015浙江理综,16,6分)如图所示为静电力演示仪,答案D乒乓球在两极板中间时,其左侧会感应出正电荷,A错误;电场力和库仑力是同一个力的不同称谓,C错误;乒乓球与右极板接触则带正电,在电场力作用下向左运动与左极板相碰,碰后带上负电,

55、又向右运动与右极板相碰,如此往复运动,所以D正确,B错误。答案D乒乓球在两极板中间时,其左侧会感应出正电荷,3.(2015海南单科,7,5分)(多选)如图,两电荷量分别为Q(Q0)和-Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧,a点位于x轴上O点与点电荷Q之间,b点位于y轴O点上方。取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是()A.b点电势为零,电场强度也为零B.正的试探电荷在a点的电势能大于零,所受电场力方向向右C.将正的试探电荷从O点移到a点,必须克服电场力做功D.将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点,后者电势能的变化较大3.(2015海南单科,7,5分)(多选)如图,两电荷量分别答案BC

56、由两等量异种点电荷的电场线分布知:过Q和-Q连线的垂直平分线Ob的等势面为零势能面,因此将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点做的功相同,因此正试探电荷电势能的变化相同,D错。点b在零势能面上,b点电势为零,由场强的合成法则知,b点的场强不为零,方向平行x轴向右,A错。在a点放一正的试探电荷,所受的电场力方向向右,当沿x轴正方向移动时,电场力做正功电势能减少,在O点减为零,过了O点电势能为负值,所以正的试探电荷在a点电势能大于零,反之若从O点移到a点,电场力与运动方向相反,因此电场力做负功即克服电场力做功,B、C正确。答案BC由两等量异种点电荷的电场线分布知:过Q和-4.(2013课标,1

57、5,6分,0.480)如图,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零,则d点处场强的大小为(k为静电力常量)()A.kB.kC.kD.k 答案B由b点处场强为零知,圆盘在b点处产生的场强E1与q在b点处产生的场强E2大小相等,即:E1=E2=k,由对称性,圆盘在d点产生的场强E3=k,q在d点产生的场强E4=k,方向与E3相同,故d点的合场强Ed=E3+E4=k,B正确,A、C、D错误。评析本题考查点电荷场强的公式及电场的叠加,熟记点电荷

58、场强公式是解此题的基础,考虑到圆盘的电场的对称分布及d点处是两个电场的合成是解题的关键。难度中等。4.(2013课标,15,6分,0.480)如图,一半径为5.(2013课标,18,6分,0.586)如图,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上:a、b带正电,电荷量均为q,c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态,则匀强电场场强的大小为()A.B.C.D. 5.(2013课标,18,6分,0.586)如图,在光滑绝答案B以小球c为研究对象,其受力如图甲所示,其中F库=,由平衡条件得:2F库cos 30=E

59、qc 甲 乙即:=Eqc,E=此时a的受力如图乙所示,+=答案B以小球c为研究对象,其受力如图甲所示,其中F得qc=2q即当qc=2q时a可处于平衡状态,同理b亦恰好平衡,故选项B正确。解题思路三小球均处于静止状态,则三小球均处于平衡状态,可选择a、c小球受力分析,列出平衡方程求解,最后可对b进行验证。评析三球平衡是典型问题,充分考查了学生的想象、理解能力、应用数学工具能力,以及分析综合能力。得qc=2q解题思路三小球均处于静止状态,则三小球均处于平6.(2015安徽理综,20,6分)已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为,其中为平面上单位面积所带的电荷量,0为常量。如图所示的平

60、行板电容器,极板正对面积为S,其间为真空,带电荷量为Q。不计边缘效应时,极板可看作无穷大导体板,则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小分别为()A.和B.和C.和D.和 答案D由题意知带电荷量为Q的极板上单位面积所带的电荷量=,故一个极板激发的电场的场强大小E=,而平行板电容器两极板带等量异种电荷,在极板间激发的电场等大同向,由电场叠加原理知,极板间的电场强度大小为E合=2E=;两极板间相互的静电引力F= EQ=,选项D正确。6.(2015安徽理综,20,6分)已知均匀带电的无穷大平面7.(2017北京理综,22,16分)如图所示,长l=1 m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为