高考物理 热点探究及预测六 静电场

静电场一、用电场线描述电场力的性质和能的性质1．关于静电场，下列说法正确的是()A．电势等于零的物体一定不带电B．电场强度为零的点，电势一定为零C．同一电场线上的各点，电势一定相等D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加2．图1是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是()A．a点的电势高于b点的电势图1B．该点电荷带负电图1C．a点和b点电场强度的方向相同D．a点的电场强度大于b点的电场强度3．三个点电荷电场的电场线分布如图2所示，图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb，电势分别为φa、φb，则()图2A．Ea＞Eb，φa＞φbB．Ea＜Eb，φa＜φbC．Ea＞Eb，φa＜φbD．Ea＜Eb，φa＞φb4．某电场的电场线分布如图3所示，下列说法正确的是()图3A．c点场强大于b点场强B．a点电势高于b点电势C．若将一试探电荷＋Q由a点释放，它将沿电场线运动到b点D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小二、对等量异种电荷的电场的认识5．如图4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()图4A．b点场强大于d点场强图4B．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点的电势能三、带电粒子在电场中的运动6．如图5为静电除尘器除尘机理的示意图．尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的．下列表述正确的是()图5A．到达集尘极的尘埃带正电荷B．电场方向由集尘极指向放电极C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大四、电容器图67．如图6所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空图6中水平放置，M、N为板间同一电场线上的两点，一带电粒子(不计重力)以速度vM经过M点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度vN折回N点，则()A．粒子受电场力的方向一定由M指向NB．粒子在M点的速度一定比在N点的大C．粒子在M点的电势能一定比在N点的大D．电场中M点的电势一定高于N点的电势解析(1)由题图可知，0与d(或－d)两点间的电势差为φ0，电场强度的大小为E＝eq\f(φ0,d)，(2分)电场力的大小F＝qE＝eq\f(qφ0,d).(2分)(2)设粒子在[－x0，x0]区间内运动，速率为v，由题意得eq\f(1,2)mv2－qφ＝－A①(2分)由题图可知φ＝φ0(1－eq\f(|x|,d))②(1分)由①②得eq\f(1,2)mv2＝qφ0(1－eq\f(|x|,d))－A③(2分)因动能非负，有qφ0(1－eq\f(|x|,d))－A≥0，(1分)得|x|≤d(1－eq\f(A,qφ0))，即x0＝d(1－eq\f(A,qφ0))④(1分)粒子的运动区间满足－d(1－eq\f(A,qφ0))≤x≤d(1－eq\f(A,qφ0))．(2分)(3)考虑粒子从－x0处开始运动的四分之一周期，根据牛顿第二定律，粒子的加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qφ0,md)⑤(2分)由匀加速直线运动规律得t＝eq\r(\f(2x0,a)).(1分)将④⑤代入，得t＝eq\r(\f(2md2,qφ0)(1－\f(A,qφ0)))(2分)粒子的运动周期T＝4t＝eq\f(4d,qφ0)eq\r(2m(qφ0－A)).(2分)答案(1)eq\f(qφ0,d)(2)－d(1－eq\f(A,qφ0))≤x≤d(1－eq\f(A,qφ0))(3)eq\f(4d,qφ0)eq\r(2m(qφ0－A))试题分析本部分内容是高考必考内容之一．大部分省市、全国试卷在这里以选择题的形式命题，难度以中、低档为主；部分省市以计算题形式出题，难度中档偏上，分值较多．命题特征大部分试题以静电场为背景，围绕电场线的分布及特点、场强分布、电势变化、电场力F、电势能Ep、电场力做功，结合动能定理、能量守恒定律、共点力的平衡、牛顿第二定律、平抛运动等规律，要求考生进行分析、推理、计算与判断．考生要具备坚实、牢固的基础知识，较强的综合分析能力、计算能力，才能得到理想的成绩．知识链接1．记住电场中各物理量的重要关系(1)电场中某点场强方向、电场线切线方向与正电荷的受力方向相同，与负电荷受力方向相反．(2)电场线的疏密程度、等差等势面的疏密程度都能表示该区域场强的大小，它们越密集，场强越大．(3)等势面一定与电场线垂直．(4)沿电场线方向，电势逐渐降低、且降低最快．(5)在电势高的点，正电荷的电势能大、负电荷的电势能小．(6)电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加．2．熟记重要电场的形状特点对点电荷电场、等量异种(或同种)电荷电场、匀强电场，要记住其形状特点，并注意其三维情景．记住电场中的场强分布情况、电势变化情况，了解电场的对称性．3．掌握正负号的物理意义及应用(1)在规定正方向后，场强的“＋、－”表示其方向．(2)在规定零势能面后，电势为正值表示该点电势比零势能面高、负值表示该点电势比零势能面低．电势的“＋、－”表示高低．电势能的“＋、－”也表示大小．(3)电势差的“＋、－”是体现两点间电势高低的，与“零势能面”的选取无关．4．注意各公式的应用范围(1)E＝eq\f(F,q)(即F＝qE)、UAB＝φA－φB、WAB＝qUAB＝EpA－EpB＝－ΔEp适用于所有电场．(2)E＝eq\f(U,d)或U＝Ed只适用于匀强电场．(d为沿电场线方向的距离)1．如图8所示，一带电粒子在电场中的运动轨迹如虚线所示，下列说法中正确的是()图8A．粒子一定带正电图8B．粒子受到的电场力做正功C．粒子在B点的电势能大于在A点的电势能D．粒子在B点的加速度大2．如图9甲所示，Q1、Q2为两个固定点电荷，其中Q1带正电，它们连线的延长线上有a、b两点．一正试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动，其速度图象如图乙所示．则()甲乙图9A．Q2带正电B．Q2带负电C．试探电荷从b到a的过程中电势能增大D．试探电荷从b到a的过程中电势能减小3．图10为一头大一头小的导体周围的等势面和电场线(带箭头的为电场线)示意图，已知两个相邻等势面间的电势之差相等，则下列判断正确的是()A．a点和d点的电场强度相同图10B．a点的电势低于b点的电势图10C．将负电荷从c点移到d点，电场力做正功D．将正电荷从c点沿虚线移到e点，电势能先减小后增大图114．如图11所示，O点为等量异种点电荷连线的中点，a、b两图11点的连线与两电荷连线垂直．今在外力作用下将带电荷量为＋q的点电荷从a点移到b点，关于点电荷的电势能下列说法中正确的是()A．不变B．减小C．增大D．无法判断图125．如图12所示，真空中M、N处放置两等量异种电荷，a、b、c表图12示电场中的三条等势线，d点和e点位于等势线a上，f点位于等势线c上，df平行于MN.已知一带正电的试探电荷从d点移动到f点时，试探电荷的电势能增加，则以下判定正确的是()A．M点处放置的是正电荷B．d点的电势高于f点的电势C．d点的场强与f点的场强完全相同D．将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到e点，电场力先做正功，后做负功6．真空中某处，在x轴上关于O点对称的A、B两点有等量异种点电荷＋Q和－Q，两点电荷形成的电场中分布着C、D、E三点(如图13所示)，其中OC＝OD，BE＝BD