2019-2020年高考物理拉分題專項訓(xùn)練 專題18 電場的兩種基本性質(zhì)(含解析).doc
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2019-2020年高考物理拉分題專項訓(xùn)練 專題18 電場的兩種基本性質(zhì)(含解析) 一、 考點精析 (一)題型分類: 電場的兩種基本性質(zhì):一種是力的性質(zhì),它可由電場強度描述,用電場線形象表示;另一種是能的性質(zhì),它可由電勢、電勢差描述,用等勢面形象表示 。 力的性質(zhì): 1.是矢量,具有物質(zhì)性,具有力的性質(zhì)。 2.強度E=,是矢量,其疊加遵循平行四邊形法則。 3.庫侖力F=,適用于真空中的點電荷。 4.點電荷的電場強度公式是E=k。 5.電場線:要掌握幾種常見的電場線。 6.電荷守恒定律。 能的性質(zhì): 1.電勢:某點相對零電勢的電勢差叫做該點的電勢,是標(biāo)量. 2.電勢差: 電荷從電場中的一點移到另一點,電場力做的功跟其電量的比值叫做這兩點的電勢差,U=W/q,是標(biāo)量. 3.電勢能:電場中電荷具有的勢能稱為該電荷的電勢能.電勢能是電荷與所在電場所共有的.正電荷在高電勢處電勢能大,負(fù)電荷在低電勢處電勢能大. 4.電場力做正功電勢能減少,電場力做負(fù)功電勢能增加。WAB=qUAB (二)解題思路 首先要記住所有關(guān)于電場的公式,如E=、F=、E=k等。其次要弄清各字母的含義,運用的條件,如否適用于點電荷等。最后要注意各物理量是否是矢量,是矢量的量疊加時要遵守平行四邊形法則。 二、經(jīng)典考題 例題1 如圖所示,電荷量為Q1、Q2的兩個正點電荷分別置于A點和B點,兩點相距L.在以L為直徑的光滑絕緣半圓環(huán)上,穿著一個帶電小球+q(視為點電荷),在P點平衡.不計小球的重力,那么,PA與AB的夾角α與Q1、Q2的關(guān)系應(yīng)滿足( ?。? A. tan3 α= B.tan2 α= C.tan3 α= D.tan2 α= 答案:A 例題2 下列圖中A球系在絕緣細(xì)線的下墻,B球固定在絕緣平面上,它們帶電的種類以及位置已在圖中標(biāo)出, A球能保持靜止的是( ?。? A. B. C. D. 解析:分別分析A球的受力情況,對照平衡條件:合力為零,判斷小球能否保持靜止?fàn)顟B(tài). 解:對A項,A球受到豎直向下的重力、B的斜向左下方的吸引力和繩子斜向左上方的拉力,根據(jù)正交分解法可知,小球有水平向左的合力,不可能保持靜止?fàn)顟B(tài),故A錯. 對B項,A球受到豎直向下的重力、B的向下的吸引力和繩子斜向左上方的拉力,根據(jù)正交分解法可知,小球有水平向左的合力,不可能保持靜止?fàn)顟B(tài),故B錯. 對C項,由圖看出,A球受到豎直向下的重力、B的吸引力和繩子的拉力,由于吸引力和拉力在同一直線上,三個力的合力不可能為零,所以A球不可能保持靜止?fàn)顟B(tài),故C錯. 對D項,由圖看出,A球受到豎直向下的重力、B的吸引力和繩子的拉力,三個力的合力能為零,所以A球能保持靜止?fàn)顟B(tài),故D對. 答案:D 例題3 (xx屆黃岡)如圖所示,在一電場強度為E的勻強電場中放一金屬空心導(dǎo)體,圖中a、b分別為金屬導(dǎo)體內(nèi)部與空腔中的兩點,則( ?。? A. a、b兩點的電場強度都為零 B. a點電場強度為零,b點不為零 C. a點電場強度不為零,b點為零 D. a、b兩點電場強度均不為零 答案:A 例題4 (xx屆北京)如圖,在場強為E的勻強電場中有一個質(zhì)量為m的帶正電小球A懸掛在絕緣細(xì)線上,當(dāng)小球靜止時,細(xì)線與豎直方向成30角,己知此電場方向恰使小球受到的電場力最小,則小球所帶的電量應(yīng)為( ) A. B. C. D. 解析:以小球為研究對象,分析受力情況,作出力圖,運用作圖法分析什么條件下小球受到的電場力最小,由力學(xué)知識求出最小的電場力,再求解小球的電荷量. 解:小球受到三個力作用:重力mg、電場力F和細(xì)線的拉力T,根據(jù)平衡條件得知:F和T的合力與重力mg大小相等、方向相反,作出電場力在三種不同方向下合成圖如圖,可以看出,當(dāng)電場力F與細(xì)線的拉力T垂直時,電場力最小,由圖求出電場力的最小值為 Fmin=mgsin 30 又Fmin=qE,得q=. 答案:D 例題5 (xx天津卷)兩個固定的等量異號點電荷所產(chǎn)生電場等勢面如圖中虛線所示,一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點沿圖示方向進入電場,在紙面內(nèi)飛行,最后離開電場,粒子只受靜電力作用,則粒子在電場中( ?。? A.做直線運動,電勢能先變小后變大 B.做直線運動,電勢能先變大后變小 C.做曲線運動,電勢能先變小后變大 D.做曲線運動,電勢能先變大后變小 解析:粒子在靜電場中電場力先做正功后做負(fù)功,電勢能先減小后增大.粒子所受的電場力與速度方向不在同一直線上,做曲線運動. 解:根據(jù)電場線與等勢線垂直可知,在A點電場線方向應(yīng)與速度v垂直,則粒子所受的電場力與速度v也垂直,粒子做曲線運動.粒子靠近兩電荷連線時,電場力做正功,離開兩電荷連線時,電場力做負(fù)功,則其電勢能先變小后變大.故C對. 答案:C 6.(xx屆成都)兩電荷量分別為q1和q2的點電荷放在x軸上的O、M兩點,兩電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關(guān)系如圖所示,其中A、N兩點的電勢為零,ND段中C點電勢最高(φ-x圖線各點的切線斜率等于電場強度的大小),則( ) A.C點的電場強度大小為零 B.A點的電場強度大小為零 C.NC間場強方向沿x軸正方向 D.將一負(fù)點電荷從N點移到D點,電場力先做正功后做負(fù)功 解析:由題圖可知,由O點到M點,電勢一直降低,且圖線在A點的斜率也不為零,故A點的電場強度大小不為零,而C點向N、向D兩個方向電勢均降低,說明C點兩側(cè)電場方向相反,且圖線在C點的切線斜率為零,故C點電場強度大小為零,故A對;由N到C電勢升高,故NC間電場方向沿x軸負(fù)方向,C錯;WNC=UNCq,UNC<0,q<0,故WNC>0,而WCD=UCDq,UCD>0,q<0,所以WCD<0,D對. 答案:AD 三、鞏固練習(xí) 1.如圖所示,兩個質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b,其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻,將它們固定于絕緣支座上,兩球心間的距離L為球半徑的3倍.若使它們帶上等量異種電荷,使其電量的絕對值均為Q,那么a、b兩球之間的萬有引力F引、庫侖力F庫分別為( ) A.F引=G,F(xiàn)庫=k B.F引≠G,F(xiàn)庫≠k C.F引≠G,F(xiàn)庫=k D.F引=G,F(xiàn)庫≠k 解析:因為a、b兩球所帶異種電荷相互吸引,使它們各自的電荷分布不均勻,即相互靠近的一側(cè)電荷分布較密集,又L=3r,它們之間的距離并不是很大,所以此時的電荷不能看成是點電荷,故不能應(yīng)用庫侖定律,即 F庫≠k.此時兩個電荷間的實際距離L′<L,所以F庫>k.萬有引力定律適用于兩個可看成質(zhì)點的物體,雖然不滿足L遠(yuǎn)大于r,但因為其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻,兩球殼可看作質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點,可以應(yīng)用萬有引力定律,故F引=G.故D對. 答案: D 2.光滑絕緣細(xì)桿與水平面成θ角固定,桿上套有一帶正電小球,質(zhì)量為m,帶電量為q.為使小球靜止在桿上,可加一勻強電場.所加電場的場強滿足什么條件時,小球可在桿上保持靜止( ) A. 垂直于桿斜向上,場強大小為 B. 豎直向上,場強大小為 C. 垂直于桿斜向上,場強大小為 D. 水平向右,場強大小為 解析:當(dāng)加一勻強電場時,小球?qū)⑹艿诫妶隽ψ饔?,小球帶正電,電場力方向與場強方向相同.當(dāng)加電場后,小球所受的合力能為零時,就能在桿上保持靜止?fàn)顟B(tài). 解:A.若電場方向垂直于桿斜向上,小球受到的電場力方向也垂直于桿斜向上,在垂直于桿的方向小球受力能平衡,而在平行于桿方向,重力有沿桿向下的分力,沒有力與之平衡,則小球?qū)⑾蛳禄瑒?,不能保持靜止,故A、C錯. B.若電場方向豎直向上,此時球可以只受兩個力,豎直向上的電場力和豎直向下的重力,根據(jù)二力平衡可知,Eq=mg,故E=,故B對. D.若電場方向向右,此時受三個力,重力、電場力和支持力.重力和電場力垂直于桿方向的分力的合力和支持力等值反向,重力和電場力沿桿子方向的分力大小相等,方向相反,有mgsin θ=Eqcos θ,故E=tan θ,故D錯. 答案:B 3.(xx屆南通)均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場.如圖所示,在半球面AB上均勻分布正電荷,總電荷量為q,球面半徑為R,CD為通過半球頂點與球心O的軸線,在軸線上有M、N兩點,OM=ON=2R.已知M點的場強大小為E,則N點的場強大小為( ?。? A.-E B. C. -E D.+E 解析:均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場,假設(shè)將帶電量為2q的球面放在O處在M、N點所產(chǎn)生的電場和半球面在M點的場強對比求解. 解:若將帶電量為2q的球面放在O處,均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場. 則在M、N點所產(chǎn)生的電場為 E== 由題知當(dāng)半球面如圖所示,在M點產(chǎn)生的場強為E,則N點的場強E′為 E′=–E. 答案:A 4.(xx屆昆明)兩帶電量分別為q和-q的點電荷放在x軸上,相距為L,能正確反映兩電荷連線上場強大小E與x關(guān)系的是圖( ?。? A. B. C. D. 解析:結(jié)合等量異種電荷的電場線分布情況分析,電場線的疏密程度反映場強的大小,電場線的切線方向反映電場強度的方向. 解:由等量異種點電荷的電場強度的關(guān)系可知,在兩電荷連線中點處電場強度最小,但不是零,從兩點電荷向中點電場強度逐漸減小. 答案:A 5.(xx屆內(nèi)江)如圖甲所示,MN是某一電場中的一條電場線,a、b是該電場線上的兩個點,如果在a、b 兩點分別引入試探電荷,測得試探電荷所受的電場力F跟它的電荷量q之間的關(guān)系如圖乙所示,選從N到M的方向為電場力的正方向,那么,關(guān)于a、b兩點的場強和電勢的大小關(guān)系,下列說法中正確的是( ?。? A.電場強度Ea>Eb;電勢φa>φb B. 電場強度Ea>Eb,電勢φa<φb C.電場強度Ea<Eb,電勢φa>φb D. 電場強度Ea<Eb,電勢φa<φb 解析:根據(jù)F﹣q圖線的斜率比較電場強度的大小,根據(jù)沿著電場線方向電勢逐漸降低,判斷電勢的高低. 解:圖像F﹣q斜率表示電場強度的大小,a圖線的斜率大于b圖線的斜率,則電場強度Ea>Eb,選從N到M的方向為電場力的正方向,由甲圖可知,電場的方向由N指向M,沿著電場線方向電勢降低,則電勢φa<φb.故B對. 答案:B 6.空間有一沿x軸對稱分布的電場,其電場強度E隨x變化的圖像如圖所示.下列說法正確的是( ?。? A. O點的電勢最高 B.x2點的電勢最高 C.x1和-x1兩點的電勢相等 D.x1和x3兩點的電勢相等 解析:根據(jù)題意,電場關(guān)于x軸對稱分布可知,作出電場線如圖,根據(jù)順著電場線,電勢降低和對稱性可判斷電勢高低. 解:作出電場線,根據(jù)順著電場線電勢降低,則O電勢最高,故A對. 從圖線看出,電場強度關(guān)于原點O對稱,則x軸上關(guān)于O點對稱位置的電勢相等,故C對. 答案:AC 7.如圖所示,有一對等量異種電荷分別位于空間中的a點和f點,以a點和f點為頂點作一正立方體.現(xiàn)在各頂點間移動一試探電荷,關(guān)于試探電荷受電場力和具有的電勢能以下判斷正確的是( ?。? A.在b點和d點受力相同 B.在c點和h點受力相同 C.在b點和d點電勢能相等 D.在c點和h點電勢能相等 解析:一對等量異種電荷在空間產(chǎn)生的電場具有對稱性,根據(jù)電場線的分布情況和對稱性,分析場強大小和方向,判斷電場力大小和方向的關(guān)系.根據(jù)等勢面分布情況,判斷電勢關(guān)系,確定電勢能的關(guān)系. 解:A.根據(jù)等量異種電荷電場線的分布情況和對稱性可知,b點和d點場強大小相等、方向不同,則試探電荷在b點和d點受力大小相等,方向不同,故A錯. B.c點和h點場強大小相等、方向相同,則試探電荷在c點和h點受力大小相等,方向相同,故B對. C.根據(jù)對稱性可知,b點和d點電勢相等,則試探電荷在b點和d點電勢能相等,故C對. D.由圖看出,c點離場源正電荷較遠(yuǎn),而h點離場源正電荷較近,所以c點和h點電勢不等,則試探電荷在c點和h點電勢能不相等,故D錯. 答案:BC 8.如圖所示,實線表示兩個等量異種點電荷的電場的電場線,過O點的虛線為兩電荷連線的中垂線,兩個相同的帶電粒子P、Q分別從 A,B兩點以相同的初速度開始運動,速度方向垂直于MN,且都能從 MN左側(cè)經(jīng)過O點.設(shè)粒子P,Q在A,B兩點的加速度大小分別為a1 和a2,電勢能分別為Ep1和Ep2,以過O點時的速度大小分別為v1和 v2.粒子的重力不計,則( ?。? A.粒子可能帶正電 B. a1>a2 C. Ep1<Ep2 D. v1<v2 答案:BCD- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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