高考物理 第九章電場解析

1、第九章電場高考調(diào)研考 綱 導(dǎo) 航內(nèi)容要求說明62.電容器的電容.112.實驗：用描跡法畫出電場中平面上的等勢線帶電粒子在勻強電場中運動的計算，只限于帶電粒子進入電場時速度平行或垂直于場強的情況命 題 取 向本章內(nèi)容在高考中主要考查電場的描述及性質(zhì)，帶電粒子在電場中的運動，平行板電容器等.近幾年高考中對本章知識的考查命題頻率較高，且集中在電場力做功與電勢能變化、帶電粒子在電場中的運動這兩個知識點上，尤其在與力學(xué)知識的結(jié)合中巧妙地把電場概念、牛頓定律和功能原理等聯(lián)系命題，對考生能力有較好的測試作用.另外平行板電容器也是一個命題頻率較高的知識點，且常以小綜合題型出現(xiàn)，試題題型全面，一般以選擇、填空形

2、式出現(xiàn)，計算題常常與力學(xué)和磁場等內(nèi)容以綜合題的形式出現(xiàn).從往年的高考統(tǒng)計來看，本部分知識約占試卷題量的百分之十幾.這部分內(nèi)容在今后的高考題中仍是重點，命題趨于綜合能力考查，且結(jié)合力學(xué)的平衡知識、運動學(xué)、牛頓運動定律、功和能及交變電流等構(gòu)成綜合試題，來考查分析問題能力、綜合能力、用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的能力.備 考 方 略對本章的復(fù)習(xí)應(yīng)著重抓好以下幾個方面：1.重視基本概念的理解.科學(xué)知識是科學(xué)素質(zhì)的重要組成部分,即便是能力立意十分突出的試題,也絕不會脫離基本的知識,概念.2.重視物理學(xué)的科學(xué)研究方法.本章的物理學(xué)科研究方法主要有理想化模型,比值法定義以及類比.3.重視知識與實際相結(jié)合的出題點.

3、如帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn),以及電容器的一些知識在實際生產(chǎn),生活中的應(yīng)用（傳感器）.4.重視電場與其他物理知識的聯(lián)系.第一課時電場力的性質(zhì)的描述第一關(guān)：基礎(chǔ)關(guān)展望高考基 礎(chǔ) 知 識一、電荷知識講解(1)兩種電荷：自然界中存在著兩種電荷，它們分別為正電荷和負電荷.用毛皮摩擦過的橡膠棒上帶的電荷叫負電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒上帶的電荷叫正電荷.同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引.（2）元電荷：電子所帶電荷量e=1.60×10-9 c，實驗表明：所有帶電體的電荷量都是e或是e的整數(shù)倍，因此電荷量e=1.60×10-19 c稱為元電荷.（3）點電荷：如果帶電體間的距離比它們的大

4、小大得多，以致帶電體的大小、形狀及電荷分布狀況對它們之間相互作用力的影響可忽略不計，這樣的帶電體可以看成點電荷.點電荷是理想化的物理模型，實際不存在.說明：（1）電荷的多少叫做電荷量，用q（或q）表示.在國際單位制中，電荷量的單位是庫侖，簡稱庫，用符號c表示.通常，正電荷量用正數(shù)表示，負電荷量用負數(shù)表示.（2）驗電器是一種最簡單的檢驗物體是否帶電，并能粗略判斷所帶電荷量多少的儀器.活學(xué)活用1.下列關(guān)于點電荷的說法正確的是()a.只有體積很小的帶電體才能看成點電荷b.體積很大的帶電體一定不能看成點電荷c.由公式可以知,r0時，fd.當兩個帶電體的大小遠小于它們間的距離時，可將這兩個帶電體看成點電

5、荷解析:點電荷是指只有電量，沒有體積、大小的理想帶電體.在實際處理問題時，如果帶電體的大小遠小于它們間的距離，可將帶電體看成點電荷，并不是只有體積小、帶電少的帶電體才可以看成點電荷，故選項d對，a、b錯.對于選項c項而言，如果r0時，該帶電體不能看成點電荷，故也不能用庫侖定律的公式計算，故c選項不正確.答案：d二、庫侖定律知識講解k為靜電力常量，k=9.0×109 n·m2/c2.說明：（1）庫侖定律適用于真空中點電荷之間的相互作用，點電荷在空氣中的相互作用也可以應(yīng)用該定律.對于兩個均勻帶電絕緣球體，可以將其視為電荷集中于球心的點電荷，r為兩球心之間的距離.對于兩個帶電金屬

6、球，要考慮金屬表面電荷的重新分布.庫侖力在r=10-1510-11 m的范圍內(nèi)均有效，所以根據(jù)公式不要推出錯誤的結(jié)論：當r0時，f，其實，在這樣的條件下，兩個帶電體也已經(jīng)不能再看做點電荷.（2）可采用兩種方法計算：采用絕對值計算.庫侖力的方向由題意判斷得出.q1、q2帶符號計算.庫侖力f的正、負符號不表示方向，只表示兩點電荷之間的引力或斥力.（3）當多個點電荷同時存在時，任意兩個點電荷間的作用仍然遵循庫侖定律，任一點電荷同時受到多個庫侖力的作用，可利用力的合成或者平行四邊形定則求合力.活學(xué)活用2.半徑為r的兩個較大的金屬球，帶電均為同種電荷q，放在絕緣的桌面上，兩球間的距離為2r，若兩球間的作

7、用力為f1，則下列說法正確的是()a.f1>f2b.f1<f2c.f1=f2d.無法確定解析：仍是對點電荷沒有正確的理解.因兩球間的距離為2r，兩球的體積不能忽略，故兩球不能看成點電荷，故不能應(yīng)用庫侖定律求解.兩球帶同種電荷，相互排斥，故兩球上同種電荷相距大于2r，所以選項b正確.答案：b三、電場強度知識講解1.定義:放入電場中某點的電荷所受的電場力f跟它的電荷量q的比值,叫做該點的電場強度.2.對電場強度的理解(1)電場強度e是矢量,規(guī)定正電荷在電場中某點所受電場力的方向即為該點的電場強度方向.(2)場強三個表達式的比較定義式?jīng)Q定式關(guān)系式表達式e=f/qe=kq/r2e=u/d適

8、用范圍任何電場e的大小及方向，與檢驗電荷的電荷量大小及存在與否無關(guān)真空中的點電荷q：場源電荷電荷量r:研究點到場源電荷的距離勻強電場u：電場中兩點的電勢差d:兩點沿電場線方向的距離附注檢驗電荷q:帶電荷量很小的電荷，放入場源電荷電場后，不影響原電場的分布（3）電場的疊加：若空間中幾個電場同時存在，它們的場就互相疊加，形成電場.這時某點的場強等于它們單獨存在時在該點產(chǎn)生場強的矢量和.活學(xué)活用3.關(guān)于電場強度，下列說法正確的是()a.以點電荷為球心，r為半徑的球面上，各點的場強相同b.正電荷周圍的電場強度一定比負電荷周圍的電場強度大c.在電場中某點放入試探電荷q,該點的電場強度為,取走q后，該點的

9、場強不為零d.電荷所受到的電場力很大，即該點的電場強度很大解析：忽略電場強度的矢量性，認為只有大小，而沒有方向，或者認為電場強度與試探電荷有關(guān)的說法都是錯誤的. 其實電場強度是描述電場性質(zhì)的物理量，與是否有試探電荷無關(guān).答案：c四、電場線知識講解（1）概念：電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向.（2）特點：電場線或是從正電荷出發(fā)終止于負電荷（或無限遠），或是從無限遠出發(fā)終止于負電荷.電場中每點的場強方向是唯一的，因此在電場中無電荷的地方任意兩條電場線都不會相交.電場線不同于電荷的運動軌跡.電場線反映的是電場中各點的力的性質(zhì)方面的情況，力的情況，和電

10、荷的運動軌跡是兩回事.電場線的疏密表示電場的強弱，即表示電場強度的大小.說明：（1）電場線不是實際存在的線，而是為了形象地描述電場而假想的線.（2）電場線不是帶電粒子在電場中的運動軌跡.活學(xué)活用4.下列關(guān)于帶電粒子在電場中的運動軌跡與電場線的關(guān)系的說法正確的是（）a.帶電粒子在電場中的運動軌跡一定與電場線重合b.帶電粒子只在電場力的作用下，由靜止開始運動，其運動軌跡一定與電場線重合c.帶電粒子在電場中的運動軌跡可能與電場線重合d.電場線上某點的切線方向與該處的電荷的受力方向相同解析：電場線不是電荷的運動軌跡，如果電場線是曲線，則只在電場力的作用下，電荷的運動軌跡不可能與電場線重合，a、b錯；即

11、使電場線是直線，電荷的運動軌跡還受電荷的初速度方向影響.電場線上某點的切線方向為正電荷在該點的受力方向，d錯.答案：c第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解 題 技 法一、庫侖定律的應(yīng)用技法講解僅適用于真空中的兩個點電荷間的相互作用.在理解庫侖定律時，常有人根據(jù)公式f=kq1q2/r2，設(shè)想當r0時，得出庫侖力f結(jié)論.從數(shù)學(xué)的角度分析這是必然的結(jié)論；但從物理學(xué)的角度分析，這一結(jié)論是錯誤的. 錯誤的原因是，當r0時，兩電荷已失去了為點電荷的前提條件，何況電荷都有一定大小，根本不會出現(xiàn)r=0的情況.也就是說，在r0時，電荷已不能再看成是點電荷，所以違背了庫侖定律的適用條件，不能再運用庫侖定律計算兩電荷間的相互作

12、用力.其次，應(yīng)注意將計算庫侖力的大小與判斷庫侖力的方向二者分別進行，即應(yīng)用公式計算庫侖力大小時，不必將表示電荷q1、q2的帶電性質(zhì)的符號代入公式中，只將其電荷量絕對值代入公式中，從而計算出力的大??；庫侖力的方向再依據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引加以判別.這樣分別加以處理的方法，可以避免將表示帶電性質(zhì)的符號代入公式中一起運算，根據(jù)運算結(jié)果是正、負號再判定而帶來的麻煩.典例剖析例1兩個電荷量分別為q和4q的負電荷a、b，在真空中相距為l，如果引入另一點電荷c,正好能使這三個電荷都處于靜止狀態(tài)，試確定電荷c的位置、電性及它的電荷量.解析：由于a、b點電荷同為負電性，可知電荷c應(yīng)放在a,b之間的

13、連線上，而c受到a,b對它的庫侖力合力為零，即可確定它的位置.又因a,b電荷也都處于靜止狀態(tài)，即a,b各自所受庫侖力的合力均要為零，則可推知c的帶電性并求出它的電荷量.依題意作圖如圖所示，并設(shè)電荷c和a相距為x,則b與c相距為（l-x），c的電荷量為qc，對電荷c，其所受的庫侖力的合力為零，即fac=fbc.根據(jù)庫侖定律有：解得：x1=l,x2=-l.由于a,b均為負電荷，只有當電荷c處于a,b之間時，其所受庫侖力才可能方向相反、合力為零，因此只有x=l.三個電荷都處于靜止狀態(tài)，即a,b電荷所受靜電力的合力均應(yīng)為零，對a來說,b對它的作用力是向左的斥力，所以c對a的作用力應(yīng)是向右的引力，這樣，

14、可以判定電荷c的電性必定為正.二、割補法技法講解庫侖定律公式適用于兩點電荷或兩均勻絕緣帶電球體的相互作用力，但有些時候題中給出的并不滿足以上兩種情況，這時應(yīng)用“割”或“補”的辦法來滿足上述情況，但“割”或“補”上去的部分也必須很容易來解，這樣再求兩力的和或差就比較容易了，這就是物理學(xué)中的“割補法”.典例剖析例2如圖所示，用金屬絲ab彎成半徑r=1 m的圓弧，但在a、b之間留出寬度為d=2 cm×10-9 c的正電荷均勻分布于金屬絲上，求圓心o處的電場強度.解析：設(shè)原缺口環(huán)所帶電荷的線密度為，則補上的金屬小段的電荷量q=d,它在o處的場強為設(shè)待求的場強為e2，由e1+e2=0可得e2=

15、-e1=-9×10-2 n/c.負號表示e2與e1方向相反，即e2的方向向左，指向缺口.三、帶電體在電場中的平衡問題技法講解這里說的“平衡”是指帶電體加速度為零的靜止或勻速直線運動狀態(tài)，仍屬“靜力學(xué)”范疇，只是帶電體受的外力中多一項電場力而已（電場力與重力、彈力、摩擦力一樣，是一種性質(zhì)力，受力分析時不能漏掉），解題的一般思維程序為：1.確定研究對象，如果相互作用的有幾個物體時，要依據(jù)題意，適當選擇“整體法”或“隔離法”靈活求解，一般是“先整體后隔離”；2.將研究對象隔離開來，分析其所受的全部外力，順序是先電場力后接觸力，其中的電場力要根據(jù)電荷的正、負及電場的方向來判定；3.列平衡方程

16、（f合=0或fx=0，fy=0）或用平衡條件推論分析.典例剖析例3如圖所示，上、下兩帶電小球的質(zhì)量均為m，所帶電荷量分別為q和-q，兩球間用絕緣細線連接，上球又用絕緣細線懸掛在天花板上.在兩球所在空間有方向向左的勻強電場，電場強度e，平衡時細線都被拉緊.(1)平衡時的可能位置是圖中的哪一個（）（2）兩根絕緣線張力大小為（）a.t1=2mg，t2=b.t12mg，t2c.t12mg，t2d.t1=2mg，t2解析：對第（1）問，先把兩個小球看作一個整體.這個整體受到的外力為：豎直向下的重力2mg，水平向左的電場力qe（+q受力），水平向右的電場力qe（-q受力），則由平衡條件fx=0和fy=0可

17、推知上段繩子的拉力一定與重力（2mg）等大反向，即上段繩豎直.隔離分析下球的受力（如圖所示）：向下的重力mg，水平向右的電場力qe，繩子的拉力t2，fx=0，繩2必須傾斜，故選a.對第（2）問，對整體用fy=0得：t1=2mg，對下球用平衡條件推論得：t2+f引=，t2.故選d.答案：（1）a（2）d第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對高考隨 堂 訓(xùn) 練1.關(guān)于電場線的以下說法，正確的是（）a.電場線上每一點的切線方向都跟電荷在該點的受力方向相同b.沿電場線方向，電場強度越來越小c.電場線越密的地方同一檢驗電荷受的電場力越大d.順著電場線移動電荷，電荷受到的電場力大小一定不變答案：c2.電場因為看不見，摸不著，

18、所以同學(xué)們對電場的理解不是很清楚，下面關(guān)于電場的敘述中不正確的是()a.當電荷q1、q2間的距離y0時，由公式可知，兩電荷間的相互作用力fb.由公式可知，電場中某確定點的電場強度大小與放在該點的檢驗電荷的電量成反比c.電場中某確定點電場強度的方向，就是置于該點的電荷所受電場力的方向d.電場線是電場中實際存在的線解析：a選項中當r0時已不能將q1、q2視為點電荷了，當然也就不能用公式f=kq1q2/r2來計算q1、q2間相互作用力的大小了.電場中某確定點的電場強度是客觀存在的，是由電場源電荷產(chǎn)生的，因此，其大小、方向一定，與該點所放檢驗電荷的正負及電荷量的多少無關(guān)，b選項錯誤.電場中某確定點電場

19、強度的方向只能有一個，我們規(guī)定場強方向是正電荷在該點所受電場力的方向，跟負電荷所受電場力的方向相反，c選項錯誤.電場線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋鲭妶龆傧氤鰜淼木€，d選項錯誤.答案：abcd3.如圖所示，在等量正點電荷連線中垂線上取a、b、c、d四點，b、d兩點關(guān)于o點對稱，則下列關(guān)于各點場強大小關(guān)系的說法中正確的是（）解析：在中垂線上，從o點向上（或向下），電場強度是先增大后減小.答案：c4.如圖所示，某區(qū)域電場線左右對稱分布，m、n為對稱線上的兩點.下列說法正確的是（）d.將電子從m點移動到n點，電場力做正功解析：=q可知，正電荷在m點的電勢能大于在n點的電勢能，c對.電子從m點移到n點的過程中，

20、受到的電場力與移動方向相反，電場力做負功,d錯.答案：ac5.如圖所示,a,b兩個帶異種電荷的小球分別被兩根絕緣細線系在木盒內(nèi)的一豎直線上,靜止時木盒對地面的壓力為fn,細線對b的拉力為f.若將系b的細線斷開,下列說法中正確的是（）a.剛斷開時木盒對地的壓力等于fnb.剛斷開時木盒對地的壓力等于(fn+f)c.剛斷開時木盒對地的壓力等于(fn-f)d.在b向上運動過程中,木盒對地壓力逐漸變大解析：剛斷開時對盒而言少了一個向上的拉力f，故其對地面的壓力將增加f，即為fn+f.b向上運動的過程中,b對a向下的庫侖力逐漸增大,使繩對a的拉力增大,從而使繩對盒向下的拉力逐漸增大,故木盒對地的壓力增大.

21、答案：bd課時作業(yè)三十一電場力的性質(zhì)的描述1.如圖所示帶正電的金屬圓環(huán)豎直放置，其中心處有一電子，若電子某一時刻以初速度v0從圓環(huán)中心處水平向右運動，則此后電子將()a.做勻速直線運動b.做勻減速直線運動c.以圓心為平衡位置振動d.以上選項均不對解析:將圓環(huán)分成無數(shù)個正點電荷，再用點電荷場強公式和場強疊加原理求出v0方向所在直線上的場強分布即可.由場強疊加原理易知，把帶電圓環(huán)視作由無數(shù)個點電荷組成，則圓環(huán)中心處的場強為0，v0所在直線的無窮遠處場強也為0，故沿v00方向向右的直線上各點的場強方向處處向右.再由對稱性知，沿v0方向所在直線上的o點左方也必有一點場強最大，無窮遠處場強為零，方向處處

22、向左.故電子在帶電圓環(huán)所施加的電場力作用下將向右減速至零，再向左運動，當運動到o點處時，速度大小仍為v0，并向左繼續(xù)運動至速度也為零（這點與o點右方的速度為零處關(guān)于o點對稱），然后往復(fù)運動.在整個運動過程中，f電是個變力，故加速度也是變化的.答案:c2.如圖所示，兩個完全相同的絕緣金屬殼a、b的半徑為r，質(zhì)量為m，兩球心之間的距離為l=3r.若使它們帶上等量的異種電荷，電荷量為q，那么兩球之間的萬有引力f引，庫侖力f庫分別為()解析:萬有引力定律適用于兩個可看成質(zhì)點的物體，而均勻的球體可將其質(zhì)量集中在球心考慮；庫侖定律適用于點電荷，兩球殼帶等量異種電荷，但由于電荷間的相互作用力使其電荷集中在兩

23、球殼的內(nèi)側(cè)，它們之間距離小于l，故此時的庫侖力大于電荷集中在球心時的庫侖力.答案:d3.帶負電的粒子在某電場中僅受電場力作用，能分別完成以下兩種運動：在電場線上運動，()a.一個帶正電的點電荷形成b.一個帶負電的點電荷形成c.兩個分立的帶等量負電的點電荷形成d.一帶負電的點電荷與帶正電的無限大平板形成解析:負電荷在電場線上運動，說明電場線是直線；負電荷在等勢面上做勻速圓周運動，說明等勢線是圓形曲線，能滿足以上兩種情況的場源電荷可以是一個帶正電的點電荷，不可能是帶負電的點電荷，所以a正確、b錯誤.兩個分立的帶等量正電的點電荷可以滿足以上條件，而兩個分立的帶等量負電的點電荷不能使負電荷完成題中運動

24、，所以c錯誤.d中情況的等勢線不能使負電荷做勻速圓周運動，d錯誤.答案:a4.圖中的實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運動軌跡，粒子先經(jīng)過m點，再經(jīng)過 n點，可以判定()a.m點的電勢大于 n點的電勢b.m點的電勢小于 n點的電勢c.粒子在m點受到的電場力大于在 n點受到的電場力d.粒子在m點受到的電場力小于在 n點受到的電場力解析:順著電場線，電勢降低，所以m n，即a正確，b錯誤. n點電場線密，電場強，電場力大，m點電場線疏，電場弱，電場力小，所以c錯誤，d正確.答案:ad5.一負電荷從電場中a點由靜止釋放,只受電場力作用，沿電場線運動到b點，它運動的v-t圖象如圖所示

25、，則a、b兩點所在區(qū)域的電場線分布情況可能是()解析:由v-t圖象可知，粒子做加速度逐漸增大的加速運動，再由電場線分布特點可知c選項正確.答案:c6.0，使其在水平桌面上運動，則()a.若a、b為同種電荷，b球一定做速度變大的曲線運動b.若a、b為同種電荷，b球一定做加速度變大的曲線運動c.若a、b為異種電荷，b球可能做加速度、速度都變小的曲線運動d.若a、b為異種電荷，b球速度的大小和加速度的大小可能都不變解析:若a、b為同種電荷，則a、b間為斥力，b球?qū)⒆鲱惼綊佭\動，a、b間距離變大，斥力變小，則b球一定做加速度變小、速度變大的曲線運動，a正確，b錯誤.若a、b為異種電荷，如果a、b間的引

26、力恰好提供向心力，則b球做勻速圓周運動，所以b球速度的大小和加速度的大小可能都不變，d正確；如果a、b間的引力小于向心力，則b球可能做加速度、速度都變小的離心運動，c正確.答案:acd7.1處，使輕線伸直，并與場強方向平行，然后由靜止釋放小球.已知小球在經(jīng)過最低點的瞬間，因受線的拉力作用，其豎直方向上的速度突變?yōu)榱?，水平方向分量沒有變化，則小球到達與p1點等高的p2時線上張力t為()a.mgb.2mgc.3mgd.4mg解析:小球由靜止釋放后，先做勻加速直線運動，當小球運動到最低點時線被拉直，在這個過程中，根據(jù)動能定理：mgl+eql=.線拉直瞬間，小球的速度發(fā)生改變，v2=v1cos45&#

27、176;,線拉緊后小球做圓周運動，從最低點到p2的過程中，由動能定理得：,因eq=mg,設(shè)p2點線的拉力為f，由牛頓第二定律得：,則可知c選項正確.答案:c8.不帶電的金屬球a的正上方有一點b，該點有帶電液滴不斷地自靜止開始落下，液滴到達a球后將電荷全部轉(zhuǎn)給a球，不計其他影響，則下列敘述中正確的是()a.第一滴液滴做自由落體運動，以后液滴做變加速運動，都能到達a球b.一定有液滴無法到達a球c.當液滴下落到重力等于電場力位置時，液滴速度為零d.當液滴下落到重力等于電場力位置時，開始做勻速運動解析:隨著帶電液滴不斷地自靜止開始下落，a球的帶電量不斷增大，a球?qū)щ娨旱蔚某饬υ絹碓酱螅斶_到一定程度時，必有液滴無法到達a球，b對，a錯.由于a球在空間的電場強度不同，液滴所受的力在不斷變化，而重力不變，故不可能做勻速運動，也不可