高中物理人教版1第一章静电场单元测试 公开课奖

章末复习课【知识体系】[答案填写]①点电荷②keq\f(q1q2,r2)③eq\f(F,q)④正电荷⑤强弱⑥方向⑦eq\f(Ep,q)⑧φA⑨φB⑩qUAB⑪EpA⑫EpB⑬eq\f(Q,U)⑭动能定理⑮牛顿第二定律结合运动学公式⑯平抛运动规律主题1电场力和能的性质1．电场强度．(1)基本公式：E＝eq\f(F,q)适用于任何电场，E＝keq\f(Q,r2)适用于点电荷电场，E＝eq\f(U,d)适用于匀强电场．(2)与电场力的关系：电场强度方向与电场力方向在同一条直线上．正电荷电场强度与电场力同向；负电荷电场强度与电场力反向．(3)电场强度叠加遵从平行四边形定则．2．电场线、电势和电场力：带电粒子只受电场力．(1)判断电场线的方向：由运动轨迹知合力(电场力)一定指向轨迹内侧．(2)顺着电场线电势是降低的，电势降低最快的方向是电场线的方向．(3)常见电场线：等量同种电荷：在连线上：电场强度先减到0(中点)再增大；电势先减小再增大但中点电势不为0.其中垂线上：从中点向外电场强度先增大后减小，电势逐渐减小．等量异种电荷：在连线上：电场强度先减小后增大，但中点不为0，电势从正电荷到负电荷一直减小．在中垂线上：电场强度从中点向外一直减小，电势不变(0势线)．3．电势能和动能(只受电场力)：(1)电场力做功：W＝qU，也可用电场力与速度的夹角．电场力做正功：电势能减小，动能增大．电场力做负功：电势能增大，动能减小．(2)利用Ep＝φq.(3)利用能量守恒：电势能减小，动能增大．电势能增大，动能减小．【典例1】(2023·全国Ⅰ卷)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φM、φN、φP、φQ.一电子由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，则()A．直线a位于某一等势面内，φM>φQB．直线c位于某一等势面内，φM>φNC．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，电场力做负功解析：在匀强电场中电子从M点到N点和P点电场力做功相同，则说明NP在同一等势面上，即直线d位于某一等势面上，由于c∥d，所以直线c也位于某一等势面上；电子从M到N电场力做负功，即电场力的方向由N到M，由于电子带负电，所以电场强度的方向由M到N，即φM>φN，故A错误，B正确；MQ位于同一等势面上，所以电子从M点运动到Q点，电场力不做功，故C错误；电子从P点运动到Q点，电场力做正功，故D错误．答案：B针对训练1．(2023·山东卷)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()\f(3kQ,4a2)，沿y轴正向 \f(3kQ,4a2)，沿y轴负向\f(5kQ,4a2)，沿y轴正向 \f(5kQ,4a2)，沿y轴负向答案：B2．(2023·江苏卷)(多选)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示，c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则()A．a点的电场强度比b点的大B．a点的电势比b点的高C．c点的电场强度比d点的大D．c点的电势比d点的低解析：由题图知，a点处的电场线比b点处的电场线密集，c点处电场线比d点处电场密集，所以A、C正确；过a点画等势线，与b点所在电场线的交点在b点沿电场线的方向上，所以b点的电势高于a点的电势，故B错误；同理可得d点电势高于c点电势，故D正确．答案：ACD主题2带电粒子在电场中的运动1．注意是否考虑重力．2．在加速电场中做匀加速直线运动：qU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).3．在偏转电场中做类平抛运动：垂直电场方向：l＝v0t，沿电场方向：y＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2＝eq\f(qUl2,2mdveq\o\al(2,0))，偏转角：tanθ＝eq\f(qUl,mdveq\o\al(2,0)).4．先加速后偏转：偏转位移：y＝eq\f(U2l2,4dU1)，偏转角：tanθ＝eq\f(U2l,2dU1).【典例2】(2023·海南卷)如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45°角，上极板带正电．一电荷量为q(q>0)的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0竖直向上射出．不计重力，极板尺寸足够大．若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为()\f(Ek0,4qd)\f(Ek0,2qd)\f(\r(2)Ek0,2qd)\f(\r(2)Ek0,qd)解析：当电场足够大时，粒子打到上极板的极限情况为：粒子到达上极板处时速度恰好与上极板平行，粒子的运动为类平抛运动的逆运动．将粒子初速度分解为垂直极板的vy和平行极板的vx，根据运动的合成与分解，当vy＝0时，根据运动学公式有veq\o\al(2,y)＝2eq\f(qE,m)d，vy＝v0cos45°，联立得E＝eq\f(Ek0,2qd)，故选项B正确．答案：B针对训练3．(2023·海南卷)如图，一充电后的平行板电容器的两极板相距l，在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q>0)的粒子，在负极板附近有另一质量为m、电荷量为－q的粒子，在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距eq\f(2,5)l的平面．若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M∶m为()A．3∶2B．2∶1C．5∶2D．3∶1解析：设电场强度为E，两粒子的运动时间相同，对M有a＝eq\f(Eq,M)，eq\f(2,5)l＝eq\f(1,2)eq\f(Eq,M)t2；对m有a′＝eq\f(Eq,m)，eq\f(3,5)l＝eq\f(1,2)eq\f(Eq,m)t2，联立解得eq\f(M,m)＝eq\f(3,2)，A正确．答案：A统揽考情本章在高考中所占比重是比较高的，其中电场力和能的性质以及带电粒子在电场中运动都是常考的内容．在电场力和能的性质中需要掌握好对电场强度的理解，以及电场强度与电场力、电势和电势能的关系．在带电粒子在电场中的运动中，重点考查带电粒子的加速和偏转．真题例析(2023·全国Ⅰ卷)(多选)如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称．忽略空气阻力．由此可知()A．Q点的电势比P点高B．油滴在Q点的动能比它在P点的大C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小解析：油滴带负电，电势能减小，电势增加，所以Q点电势高于P点电势，选项A正确；在油滴从P点运动到Q点的过程中，合外力做正功，动能增加，所以Q点动能大于P点，B选项正确；由于油滴轨迹相对于过P的竖直线对称且合外力总是指向轨迹弯曲内侧，所以油滴所受合外力沿竖直方向，电场力竖直向上．当油滴从P点运动到Q点时，电场力做正功，电势能减小，选项C错误；由于匀强电场中的电场力和重力都是恒力，所以合外力为恒力，加速度恒定不变，所以选项D错误．所以选AB.答案：AB针对训练(2023·全国Ⅰ卷)一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上．若将云母介质移出，则电容器()A．极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B．极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C．极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D．极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变解析：由C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，当云母介质抽出时，εr变小，电容器的电容C变小．因为电容器接在恒压直流电源上，故U不变，根据Q＝CU可知，当C减小时，Q减小．再由E＝eq\f(U,d)，由于U与d都不变，故电场强度E不变，所以答案为D.答案：D1．(2023·全国Ⅱ卷)如图，P为固定的点电荷，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．aa＞ab＞ac，va＞vc＞vb B．aa＞ab＞ac，vb＞vc＞vaC．ab＞ac＞aa，vb＞vc＞va D．ab＞ac＞aa，va＞vc＞vb解析：点电荷的电场强度的特点是离开场源电荷距离越小，电场强度越大，粒子受到的电场力越大，带电粒子的加速度越大，所以ab＞ac＞aa，根据轨迹弯曲方向判断出，粒子在运动的过程中，一直受静电斥力作用，离电荷最近的位置，电场力对粒子做的负功越多，粒子的速度越小，所以va＞vc＞vb，所以D正确，A、B、C错误．故选D.答案：D2．(2023·海南卷)(多选)如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点．不计重力．下列说法正确的是()A．M带负电荷，N带正电荷B．M在b点的动能小于它在a点的动能C．N在d点的电势能等于它在e点的电势能D．N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功答案：ABC3.(2023·课标全国Ⅱ卷)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解析：旋转前重力和电场力二力平衡，旋转后电场力大小不变，但方向也按逆时针旋转，所以其合力方向便偏向左下方，故微粒将向左下方做匀加速运动，故D正确，A、B、C错误．答案：D4.一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．小孔正上方eq\f(d,2)处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回．若将下极板向上平移eq\f(d,3)，则从P点开始下落的相同粒子将()A．打到下极板上B．在下极板处返回C．在距上极板eq\f(d,2)处返回D．在距上极板eq\f(2,5)d处返回解析：本题考查动能定理及静电场相关知识，意在考查考生对动能定理的运用．当两极板距离为d时，粒子从开始下落到恰好到达下极板过程中，根据动能定理可得：mg×eq\f(3,2)d－qU＝0，当下极板向上移动eq\f(d,3)，设粒子在电场中运动距离x时速度减为零，全过程应用动能定理可得：mg×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)＋x))－qeq\f(U,d－\f(d,3))x＝0，两式联立解得：x＝eq\f(2,5)d，选项D正确．答案：D5．(2023·全国Ⅰ卷)(多选)如图，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，∠M＝30°.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示．