熱點(diǎn)專題2013年高考三輪沖刺講解專題八靜電場課件

專題八靜電

場

1.物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒Ⅰ2.靜電現(xiàn)象的解釋Ⅰ3.點(diǎn)電荷Ⅰ4.庫侖定律Ⅱ5.靜電場Ⅰ6.電場強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場強(qiáng)Ⅱ7.電場線Ⅰ8.電勢能、電勢Ⅰ9.電勢差 Ⅱ10.勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系Ⅰ11.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)Ⅱ12.示波管Ⅰ13.常見電容器Ⅰ14.電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系Ⅰ

4.能夠正確理解物理量的正值和負(fù)值的含義，如電荷的正負(fù)、電勢的正負(fù)、電勢能的正負(fù)以及電場力做功的正負(fù)與電勢能的增減相對(duì)應(yīng)關(guān)系.5.能結(jié)合力學(xué)的平衡、運(yùn)動(dòng)學(xué)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系、能量守恒定律及交流電等知識(shí)處理帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的問題.6.理解電容器電容的定義式和平行板電容器電容的決定式，并能解決有關(guān)問題.

電荷守恒、庫侖定律【典例1】(2011·海南高考)三個(gè)相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上，各球之間的距離遠(yuǎn)大于小球的直徑.球1的帶電量為q，球2的帶電量為nq，球3不帶電且離球1和球2很遠(yuǎn)，此時(shí)球1、2之間作用力的大小為F.現(xiàn)使球3先與球2接觸，再與球1接觸，然后將球3移至遠(yuǎn)處，此時(shí)1、2之間作用力的大小仍為F，方向不變.由此可知()A.n=3B.n=4C.n=5D.n=6

【審題視角】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：【關(guān)鍵點(diǎn)】(1)相同金屬小球接觸時(shí)電量的轉(zhuǎn)移與分配規(guī)律.(2)庫侖定律的應(yīng)用.

【命題人揭秘】電荷的重新分配規(guī)律兩個(gè)完全相同的金屬球接觸,電荷將重新分配:(1)若兩球帶同種電荷q1、q2,則接觸后電量平均分配,即(2)若兩球帶異種電荷q1、q2,則接觸后電量先中和后平分,即電性與帶電量大的金屬球相同.

點(diǎn)電荷的場強(qiáng)、電場的疊加【典例2】(2011·重慶高考)如圖所示，電量為+q和-q的點(diǎn)電荷分別位于正方體的頂點(diǎn)，正方體范圍內(nèi)電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)有()A．體中心、各面中心和各邊中點(diǎn)B．體中心和各邊中點(diǎn)C．各面中心和各邊中點(diǎn)D．體中心和各面中心【審題視角】解答本題時(shí)要把握以下三點(diǎn)：【關(guān)鍵點(diǎn)】(1)電場強(qiáng)度是矢量，按照矢量法則疊加.(2)點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式(3)兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)場強(qiáng)疊加為零.【命題人揭秘】求合場強(qiáng)的兩種常用方法(1)對(duì)稱法：利用帶電體電荷分布具有對(duì)稱性，或帶電體產(chǎn)生的電場具有對(duì)稱性的特點(diǎn)求合場強(qiáng)的方法.(2)補(bǔ)償法：題給條件建立的模型A不是一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型，這時(shí)需要給原來的問題補(bǔ)充一些條件，由這些補(bǔ)充條件建立另一個(gè)容易求解的模型B，并且模型A與模型B恰好組成一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型.這樣求解模型A的問題就變?yōu)榍蠼庖粋€(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型與模型B的差值問題.

電場強(qiáng)度、電勢、電場線【典例3】(2011·上海高考)電場線分布如圖所示，電場中a，b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為Ea和Eb，電勢分別為φa和φb，則()A．Ea>Eb，φa>φbB．Ea>Eb，φa<φbC．Ea<Eb，φa>φbD．Ea<Eb，φa<φb

【審題視角】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：【關(guān)鍵點(diǎn)】(1)電場線的密、疏表示場強(qiáng)大、小.(2)沿電場線的方向電勢降低.【精講精析】從電場線的分布看，b處比較密集，故Eb＞Ea，沿著電場線方向電勢越來越低，故φa＞φb，C選項(xiàng)正確.答案：C

電勢能、電場力的功【典例4】(2012·山東高考)圖中虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷.一帶電粒子以一定初速度射入電場，實(shí)線為粒子僅在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn).則該粒子()A.帶負(fù)電B.在c點(diǎn)受力最大C.在b點(diǎn)的電勢能大于在c點(diǎn)的電勢能D.由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化【審題視角】解答本題應(yīng)把握以下四點(diǎn)：【關(guān)鍵點(diǎn)】(1)由粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向判斷粒子的帶電性.(2)根據(jù)電場線的疏密情況結(jié)合牛頓第二定律分析粒子的受力情況.(3)電勢能是增大還是減小看電場力做功的正負(fù).(4)由動(dòng)能定理分析動(dòng)能變化的多少.【命題人揭秘】帶電粒子軌跡類問題“三判斷”(1)判斷速度方向：帶電粒子的軌跡的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)處的速度方向.(2)判斷電場力(或場強(qiáng))的方向：帶電粒子所受電場力(僅受電場力作用)指向軌跡曲線的凹側(cè)，再根據(jù)粒子的正負(fù)判斷場強(qiáng)的方向.(3)判斷電場力做功的正負(fù)及電勢能的增減：若電場力與速度方向成銳角，則合力做正功，電勢能減小；若電場力與速度方向成鈍角，電場力做負(fù)功，電勢能增加.電容器【典例5】(2011·天津高考)板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間電勢差為U1，板間場強(qiáng)為E1.現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閐/2，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢差為U2，板間場強(qiáng)為E2，下列說法正確的是()A．U2=U1，E2=E1B．U2=2U1，E2=4E1C．U2=U1，E2=2E1D．U2=2U1，E2=2E1

【審題視角】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：【關(guān)鍵點(diǎn)】(1)綜合運(yùn)用平行板電容器的兩個(gè)公式(2)結(jié)合勻強(qiáng)電場中電勢差與場強(qiáng)之間的關(guān)系式根據(jù)條件得出答案.【命題人揭秘】電容器動(dòng)態(tài)分析類問題的兩點(diǎn)提醒(1)兩類基本情況：①電容器始終與電源相連，極板間電壓U保持不變；②電容器充電后與電源斷開，極板帶電量Q保持不變.(2)兩個(gè)常用公式：①當(dāng)極板間電壓U不變時(shí)，應(yīng)用討論板間電場強(qiáng)度；②當(dāng)極板帶電量Q保持不變時(shí)，應(yīng)用討論板間電場強(qiáng)度.電場的疊加問題【典例6】(2012·安徽高考)如圖甲所示，半徑為R的均勻帶電圓形平板，單位面積帶電量為σ,其軸線上任意一點(diǎn)P(坐標(biāo)為x的電場強(qiáng)度可以由庫侖定律和電場強(qiáng)度的疊加原理求出：方向沿x軸.現(xiàn)考慮單位面積帶電量為σ0的無限大均勻帶電平板，從其中間挖去一半徑為r的圓板，如圖乙所示.則圓孔軸線上任意一點(diǎn)Q(坐標(biāo)為x)的電場強(qiáng)度為()

A.B.C.D.【審題視角】解答本題時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：【關(guān)鍵點(diǎn)】(1)當(dāng)圓板的半徑R無限大時(shí)，(2)根據(jù)電場的疊加，Q點(diǎn)的場強(qiáng)應(yīng)為挖去圓孔前平面產(chǎn)生的場強(qiáng)減去圓孔部分的電荷在Q點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng).

【命題人揭秘】新情景下物理方法的應(yīng)用技巧本題注重考查物理方法，要求考生注意去領(lǐng)會(huì)相關(guān)物理研究方法.情景不拘泥于課本的限制.本題要求判斷兩個(gè)均勻帶電圓環(huán)軸線上的電場強(qiáng)度大小，顯然無法直接通過物理規(guī)律直接推導(dǎo)得出結(jié)論，應(yīng)另辟蹊徑，可以運(yùn)用量綱分析法、特殊值法、極限法、對(duì)稱法、等效法等解決問題.圖象在電場中的應(yīng)用【典例7】(2011·上海高考)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷位于x軸上，相對(duì)原點(diǎn)對(duì)稱分布，正確描述電勢φ隨位置x變化規(guī)律的是圖()

【審題視角】解決此類問題的兩點(diǎn)提醒：【關(guān)鍵點(diǎn)】(1)畫出兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷的電場線.(2)明確電場線方向與電勢關(guān)系.【精講精析】電場線從正電荷出發(fā)終止于無窮遠(yuǎn)處，且沿著電場線方向電勢越來越低，故越靠近正點(diǎn)電荷的位置電勢越高，越靠近負(fù)點(diǎn)電荷的位置電勢越低，電勢是標(biāo)量，正值一定大于負(fù)值，故若取兩電荷連線的中垂面為零勢能面，則靠近負(fù)點(diǎn)電荷的電勢均為負(fù)值，靠近正點(diǎn)電荷的電勢均為正值，故A正確.當(dāng)然也可以將等勢面與地理的“等高線”進(jìn)行類比，正點(diǎn)電荷處于正立的山口處，負(fù)點(diǎn)電荷處于倒立的山口處，顯然A正確.答案：A

【命題人揭秘】由φ-x圖象分析場強(qiáng)、電勢的大小關(guān)系(1)在φ-x圖象中可以直接判斷各點(diǎn)電勢的大小，并可根據(jù)電勢大小關(guān)系確定電場強(qiáng)度的方向.(2)電場強(qiáng)度的大小等于φ-x圖線的斜率大小，電場強(qiáng)度為零處，φ-x圖線存在極值，其切線的斜率為零.(3)在φ-x圖象中分析移動(dòng)電荷時(shí)電勢能的變化，可用WAB=qUAB，分析WAB的正負(fù)，然后作出判斷.

電場中的力學(xué)綜合應(yīng)用【典例8】(2011·福建高考)反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過程類似.如圖所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場，一帶電微粒從A點(diǎn)由靜止開始，在電場力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間往返運(yùn)動(dòng).已知電場強(qiáng)度的大小分別是E1=2.0×103N/C和E2=4.0×103N/C，方向如圖所示.帶電微粒質(zhì)量m=1.0×10-20kg，帶電量q=-1.0×10-9C，A點(diǎn)距虛線MN的距離d1=1.0cm，不計(jì)帶電微粒的重力，忽略相對(duì)論效應(yīng).求：(1)B點(diǎn)到虛線MN的距離d2；(2)帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t.

【審題視角】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：【關(guān)鍵點(diǎn)】(1)明確帶電微粒的運(yùn)動(dòng)過程，微粒在兩個(gè)場強(qiáng)大小、方向都不同的電場中先做勻加速后做勻減速直線運(yùn)動(dòng).(2)由動(dòng)能定理、牛頓第二定律列方程求解.【精講精析】(1)帶電微粒由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，由動(dòng)能定理知|q|E1d1－|q|E2d2=0,解得

(2)設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)的加速度大小分別為a1、a2，由牛頓第二定律有|q|E1=ma1,|q|E2=ma2設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)的時(shí)間大小分別為t1、t2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知又t=t1+t2代入數(shù)據(jù)解得t=1.5×10-8s答案：(1)0.50cm(2)1.5×10-8s

【閱卷人點(diǎn)撥】

失分提示(1)沒有認(rèn)真分析題意，搞不清楚每個(gè)過程的受力情況.(2)不能根據(jù)其運(yùn)動(dòng)情況，確定不同階段的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，進(jìn)而不知道怎樣選擇相應(yīng)的公式求解.備考指南(1)求解多過程問題時(shí)，要善于采用分段法從受力的角度，分析逐個(gè)過程中物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，同時(shí)要特別注意過程間的聯(lián)系,如位移關(guān)系等.(2)通過仔細(xì)的讀題與審題，理解題意、建立正確的情景，選擇相應(yīng)的物理規(guī)律求解問題.庫侖定律、電場力的性質(zhì)

高考指數(shù):★★★★1.(2012·浙江高考)用金屬箔做成一個(gè)不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上.小明同學(xué)用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下慢慢靠近圓環(huán)，當(dāng)距離約為0.5cm時(shí)圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖所示，對(duì)上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法正確的是()

A.摩擦使筆套帶電B.筆套靠近圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷C.圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D.筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和【解析】選A、B、C.筆套與頭發(fā)摩擦后，它們的原子核束縛電子的本領(lǐng)不同，而使筆套帶電，這種起電方式叫摩擦起電，選項(xiàng)A正確；當(dāng)帶電的筆套靠近金屬箔圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上部感應(yīng)出與筆套相異的電荷，下部感應(yīng)出與筆套相同的電荷，即上、下部電荷量等量異號(hào)，選項(xiàng)B正確；圓環(huán)被吸引上來，由靜止變運(yùn)動(dòng)，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，圓環(huán)所受靜電力有筆套的引力和斥力，但靜電力的合力大于圓環(huán)的重力，選項(xiàng)C正確；筆套碰到圓環(huán)后,由于筆套是絕緣體，所以其上電荷不能全部中和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

2.(2011·新課標(biāo)全國卷)一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)，在電場力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動(dòng)到c，已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的.關(guān)于b點(diǎn)電場強(qiáng)度E的方向，下列圖示中可能正確的是(虛線是曲線在b點(diǎn)的切線)()

【解題指南】解答本題時(shí)注意把握以下兩點(diǎn):(1)明確電場力方向和曲線運(yùn)動(dòng)所受合外力與軌跡的關(guān)系;(2)正電荷的受力方向與電場強(qiáng)度的方向相同.【解析】選D.負(fù)電荷由a運(yùn)動(dòng)到c，根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡可以知道負(fù)電荷受力方向應(yīng)在曲線的內(nèi)側(cè)，而電場力的方向與電場強(qiáng)度的方向在一條直線上，則A、B錯(cuò)誤；電場強(qiáng)度的方向與正電荷的受力方向相同，則C錯(cuò)誤，D正確.

3.(2011·廣東高考)如圖為靜電除塵器除塵機(jī)理的示意圖.塵埃在電場中通過某種機(jī)制帶電，在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵的目的.下列表述正確的是()

A．到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷B．電場方向由集塵極指向放電極C．帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同D．同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大【解題指南】解答本題時(shí)注意把握以下兩點(diǎn):(1)由電源的正負(fù)極判斷空間電勢的高低.(2)電場力與電荷的帶電量是成正比的.【解析】選B、D.由于集塵極與電源正極連接，電場方向由集塵極指向放電極，B正確;而帶電塵埃在電場力作用下向集塵極遷移并沉積，說明塵埃帶負(fù)電荷，A錯(cuò)誤;負(fù)電荷在電場中受電場力的方向與電場方向相反,C錯(cuò)誤;根據(jù)F=qE可得，D正確.

4.(2010·全國卷Ⅱ)在雷雨云下沿豎直方向的電場強(qiáng)度為104V/m，已知一半徑為1mm的雨滴在此電場中不會(huì)下落，取重力加速度大小為10m/s2,水的密度為103kg/m3.雨滴攜帶的電荷量的最小值約為()A.2×10-9CB.4×10-9CC.6×10-9CD.8×10-9C【解析】選B.雨滴在電場中不會(huì)下落而處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件有：qE=mg，而代入數(shù)值解得q≈4×10-9C，故B正確.

5.(2010·山東高考)某電場的電場線分布如圖所示，以下說法正確的是()A.c點(diǎn)場強(qiáng)大于b點(diǎn)場強(qiáng)B.a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢C.若將一試探電荷+q由a點(diǎn)釋放，它將沿電場線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)D.若在d點(diǎn)再固定一點(diǎn)電荷-Q，將一試探電荷+q由a移至b的過程中，電勢能減小【解析】選B、D.電場線越密的地方電場強(qiáng)度越大，Ec<Eb,故A錯(cuò)；沿著電場線的方向，電勢是逐漸降低的，φa>φb，B對(duì)；將試探電荷+q由a點(diǎn)釋放，它將沿電場線的切線方向運(yùn)動(dòng)而不是沿電場線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)；在原電場中，將一試探電荷+q由a移至b的過程中，電場力做正功，在d點(diǎn)再固定一點(diǎn)電荷-Q，將一試探電荷+q由a移到b的過程中，電場力也做正功，所以在合電場中，將一試探電荷+q由a移至b的過程中，根據(jù)電場力做功和電勢能的關(guān)系可知：電勢能將減小，D正確.

【方法技巧】電勢高低、電場力做功正負(fù)、電勢能變化的判定方法試探電荷的正負(fù)、電勢高低、電場力做功的正負(fù)、電勢能變化四者具有如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系，若知道了其中兩個(gè)因素可據(jù)此判斷其他兩個(gè).

6.(2010·海南高考)如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的圓心，∠MOP=60°.電荷量相等、符號(hào)相反的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn)，這時(shí)O點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小為E1；若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)，則O點(diǎn)的場強(qiáng)大小變?yōu)镋2，E1與E2之比為()A.1∶2B.2∶1C.2∶D.4∶【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式.(2)O點(diǎn)場強(qiáng)為兩點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和.【解析】選B.根據(jù)點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小都為則當(dāng)N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)時(shí)，假設(shè)M點(diǎn)的電荷為正電荷，O點(diǎn)場強(qiáng)如圖所示，合場強(qiáng)大小為則B正確.

7.(2010·江蘇高考)空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場，其電場強(qiáng)度E隨x變化的圖象如圖所示.下列說法正確的是()A.O點(diǎn)的電勢最低B.x2點(diǎn)的電勢最高C.x1和-x1兩點(diǎn)的電勢相等D.x1和x3兩點(diǎn)的電勢相等【解題指南】通過分析E-x圖象和對(duì)稱性，建立合適的簡單模型來解決問題.【解析】選C.本題可借助下列對(duì)稱的電場線來解決，如圖所示.沿電場線電勢降落(最快)，所以O(shè)點(diǎn)電勢最高，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)U=Ed，電場強(qiáng)度是變量，可用E-x圖象面積表示，O點(diǎn)到x1與到-x1點(diǎn)的電勢降落相等，所以C正確；x1和x3兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等，由U=Ed，d不相等，得電勢不相等，D錯(cuò)誤.

8.(2010·福建高考)物理學(xué)中有些問題的結(jié)論不一定必須通過計(jì)算才能驗(yàn)證，有時(shí)只需要通過一定的分析就可以判斷結(jié)論是否正確.如圖所示為兩個(gè)彼此平行且共軸的半徑分別為R1和R2的圓環(huán)，兩圓環(huán)上的電荷量均為q(q>0)，而且電荷均勻分布.兩圓環(huán)的圓心O1和O2相距為2a，連線的中點(diǎn)為O，軸線上的A點(diǎn)在O點(diǎn)右側(cè)與O點(diǎn)相距為r(r<a).分析判斷下列關(guān)于A點(diǎn)處電場強(qiáng)度大小E的表達(dá)式(式中k為靜電力常量)正確的是()

A.B.C.D.【解析】選D.(1)先根據(jù)單位制排除不符合題意的選項(xiàng).點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式為選項(xiàng)B、D符合此單位制，A、C為電勢的單位制，可判斷A、C錯(cuò)誤.(2)根據(jù)特殊值法判斷B、D選項(xiàng).A點(diǎn)場強(qiáng)為左右兩個(gè)圓環(huán)上電荷產(chǎn)生的電場的疊加，選項(xiàng)中作差的兩部分場強(qiáng)分別為左右兩環(huán)單獨(dú)產(chǎn)生的，當(dāng)r=a時(shí)，A點(diǎn)位于圓心O2處，帶電圓環(huán)O2由于對(duì)稱性，在A點(diǎn)的場強(qiáng)為0，D選項(xiàng)中表達(dá)式符合題意，當(dāng)r=-a時(shí)，A點(diǎn)位于圓心O1處，帶電圓環(huán)O1由于對(duì)稱性，在A點(diǎn)的場強(qiáng)為0，D選項(xiàng)中表達(dá)式符合題意，可排除B項(xiàng).也可根據(jù)微元法求得r=a處的總場強(qiáng)r=-a處的總場強(qiáng)可知B項(xiàng)錯(cuò),D項(xiàng)對(duì).

9.(2010·海南高考)利用靜電除塵器可以消除空氣中的粉塵.靜電除塵器由金屬管A和懸在管中的金屬絲B組成，A和B分別接到高壓電源正極和負(fù)極，其裝置示意圖如圖所示.A、B之間有很強(qiáng)的電場，距B越近，場強(qiáng)_______(填“越大”或“越小”).B附近的氣體分子被電離成為電子和正離子，粉塵吸附電子后被吸附到________(填“A”或“B”)上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中.

【解析】電極截面如圖所示，由電場線可判斷越靠近B場強(qiáng)越大；粉塵吸附電子后，帶上負(fù)電，帶負(fù)電的粉塵向正極A運(yùn)動(dòng)，被吸附到正極上.答案:越大A

10.(2012·大綱版全國卷)如圖，一平行板電容器的兩個(gè)極板豎直放置，在兩極板間有一帶電小球，小球用一絕緣輕線懸掛于O點(diǎn).現(xiàn)給電容器緩慢充電，使兩極板所帶電荷量分別為+Q和-Q，此時(shí)懸線與豎直方向的夾角為再給電容器緩慢充電，直到懸線和豎直方向的夾角增加到且小球與兩極板不接觸.求第二次充電使電容器正極板增加的電荷量.

【解題指南】對(duì)電容器充電，板上電荷量增加，兩板電壓升高，使兩板間電場強(qiáng)度增大，小球受到的水平方向電場力增大，懸線與豎直方向的夾角增加，用電容的定義、電場強(qiáng)度和電勢差的關(guān)系、結(jié)合力的平衡條件可順利解題.【解析】設(shè)電容器的電容為C，兩板間距為d，第一次充電后兩板間電場強(qiáng)度為①設(shè)小球質(zhì)量為m，所帶電荷量為q，當(dāng)懸線與豎直方向的夾角為時(shí)，小球受重力mg、拉力和電場力qE這三個(gè)力而處于平衡狀態(tài)，則有qE=mgtanθ1②由①②得③所以懸線與豎直方向的夾角θ與兩板帶的電荷量Q有關(guān)，設(shè)第二次充電過程增加的電荷量為ΔQ，小球懸線偏角小球再次受力平衡，有④聯(lián)立③④得代入數(shù)據(jù)得ΔQ=2Q答案:2Q

電場的能的性質(zhì)

高考指數(shù):★★★★★11.(2012·福建高考)如圖,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中,將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn),虛線為等勢線.取無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn),若將q1、q2移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)的過程中外力克服電場力做的功相等,則下列說法正確的是()

A.A點(diǎn)電勢大于B點(diǎn)電勢B.A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相等C.q1的電荷量小于q2的電荷量D.q1在A點(diǎn)的電勢能小于q2在B點(diǎn)的電勢能【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下三點(diǎn)：(1)電場線與等勢面垂直，沿著電場線的方向電勢越來越低.(2)電場線密的地方場強(qiáng)大.(3)電場力做功與電勢能的變化關(guān)系.

【解析】選C.由于將q1、q2移到無窮遠(yuǎn)過程外力克服電場力做的功相等，則q1在A點(diǎn)的電勢能等于q2在B點(diǎn)的電勢能，D錯(cuò).由于電場力做負(fù)功，則電場線由外指向內(nèi)，B點(diǎn)電勢大于A點(diǎn)電勢，A錯(cuò).A點(diǎn)所處電場線密,場強(qiáng)大，A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向也不同,B錯(cuò).據(jù)W=qU及A點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)電勢差大于B點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)電勢差，因此q1的電荷量小于q2的電荷量，C對(duì).

12.(2012·天津高考)兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場的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(diǎn)沿圖示方向進(jìn)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(yùn)動(dòng),電勢能先變小后變大B.做直線運(yùn)動(dòng),電勢能先變大后變小C.做曲線運(yùn)動(dòng),電勢能先變小后變大D.做曲線運(yùn)動(dòng),電勢能先變大后變小【解題指南】解答本題時(shí)可按以下思路分析：【解析】選C.電場中A點(diǎn)的場強(qiáng)方向與等勢面垂直且指向負(fù)點(diǎn)電荷一側(cè)，故粒子在A點(diǎn)所受電場力與速度垂直，且指向正電荷一側(cè)，所以粒子將做曲線運(yùn)動(dòng).粒子從進(jìn)入電場到離開電場的運(yùn)動(dòng)過程中，電場力的方向不斷變化，電場力先做正功后做負(fù)功，故粒子的電勢能先變小后變大，選項(xiàng)C正確.

13.(2012·安徽高考)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場，其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢為0V，點(diǎn)A處的電勢為6V，點(diǎn)B處的電勢為3V，則電場強(qiáng)度的大小為()A.200V/mB.200V/mC.100V/mD.100V/m

【解題指南】解答本題時(shí)可按以下思路分析：【解析】選A.x軸上OA的中點(diǎn)C的電勢為3V，則BC的連線為等勢線，如圖所示，電場的方向與等勢線垂直，且由電勢高處指向電勢低處，根據(jù)幾何圖形，O點(diǎn)到BC的距離為d=1.5cm，所以故選項(xiàng)A正確.

14.(2012·廣東高考)如圖所示是靜電礦料分選器的原理示意圖,帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場后,分落在收集板中央的兩側(cè),對(duì)礦粉分離的過程,下列表述正確的有()

A.帶正電的礦粉落在右側(cè)B.電場力對(duì)礦粉做正功C.帶負(fù)電的礦粉電勢能變大D.帶正電的礦粉電勢能變小【解題指南】本題需從正、負(fù)電荷在電場中受力及電場力做功與電勢能之間的關(guān)系中尋找解題依據(jù).

【解析】選B、D.由圖可知?jiǎng)驈?qiáng)電場的方向水平向左，故帶正電的礦粉受水平向左的電場力作用而落在左側(cè)，A錯(cuò).在帶正電的礦粉下落的過程中，由于受到向左的電場力作用而向左運(yùn)動(dòng)，故電場力對(duì)帶正電的礦粉做正功，該種礦粉的電勢能減小,D正確.對(duì)于帶負(fù)電的礦粉而言，由于受到水平向右的電場力作用而向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中電場力對(duì)其做正功，電勢能減小，C錯(cuò),B正確.故B、D選項(xiàng)正確.

15.(2012·重慶高考)空間中P、Q兩點(diǎn)處各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，其中P點(diǎn)處為正電荷，P、Q兩點(diǎn)附近電場的等勢面分布如圖所示，a、b、c、d為電場中的4個(gè)點(diǎn).則()

A.P、Q兩點(diǎn)處的電荷等量同種B.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同C.c點(diǎn)的電勢低于d點(diǎn)的電勢D.負(fù)電荷從a到c，電勢能減少【解題指南】解答本題需要把握以下三點(diǎn)：(1)電場線與等勢面垂直;(2)沿著電場線方向電勢降低;(3)電場力做正功電勢能減少，電場力做負(fù)功電勢能增加.

【解析】選D.圖中畫出的是等勢面的分布圖，而不是電場線的分布圖，因?yàn)殡妶鼍€與等勢面垂直，所以根據(jù)這一點(diǎn)就能夠畫出電場線分布圖，電場線必須畫成從P出發(fā)終止于Q，所以Q必是負(fù)電荷，A錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向不同，B錯(cuò)誤;沿著電場線方向電勢降低，所以c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)電勢，C錯(cuò)誤；負(fù)電荷從a到c，電場力做正功電勢能減少，D正確．

16.(2011·海南高考)關(guān)于靜電場，下列說法正確的是()A．電勢等于零的物體一定不帶電B．電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)，電勢一定為零C．同一電場線上的各點(diǎn)，電勢一定相等D．負(fù)電荷沿電場線方向移動(dòng)時(shí)，電勢能一定增加【解析】選D.考查電場和電勢概念及其電場力做功與電勢能的關(guān)系.零電勢面可以任意選取，則A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；沿電場線的方向是電勢降低的方向，則C錯(cuò)誤；負(fù)電荷沿電場線方向移動(dòng)時(shí)，電場力做負(fù)功，電勢能一定增加，故選D.【誤區(qū)警示】解答電勢問題易產(chǎn)生的兩個(gè)誤區(qū)(1)誤認(rèn)為零電勢點(diǎn)的選取是有條件的，而實(shí)際上零電勢點(diǎn)的選取是任意的.(2)誤認(rèn)為電勢高低由電場強(qiáng)度的大小決定，而實(shí)際上兩者無必然的關(guān)系.

17.(2011·山東高考)如圖所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場中，MN為兩電荷連線的中垂線，a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線，且a與c關(guān)于MN對(duì)稱，b點(diǎn)位于MN上，d點(diǎn)位于兩電荷的連線上.以下判斷正確的是()

A.b點(diǎn)場強(qiáng)大于d點(diǎn)場強(qiáng)B.b點(diǎn)場強(qiáng)小于d點(diǎn)場強(qiáng)C.a、b兩點(diǎn)間的電勢差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢差D.試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢能小于在c點(diǎn)的電勢能【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)等量異種電荷的電場線的分布特點(diǎn).(2)電場力做功和電勢能改變之間的關(guān)系.

【解析】選B、C.對(duì)于等量異種點(diǎn)電荷所形成的電場中每一個(gè)位置處的電場強(qiáng)度都是兩個(gè)點(diǎn)電荷形成電場相疊加的結(jié)果，在MN直線上在兩電荷中點(diǎn)處的場強(qiáng)最大，在兩點(diǎn)電荷連線上，中點(diǎn)場強(qiáng)最小，(在電場線分布稠密的地方電場較強(qiáng))可以判斷B正確，A錯(cuò)誤;電勢差是電勢的差值，由題意可知MN是兩個(gè)點(diǎn)電荷連線的中垂線，故C正確.把正電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場力做正功，電荷的電勢能減小，D錯(cuò)誤.

18.(2011·江蘇高考)一粒子從A點(diǎn)射入電場，從B點(diǎn)射出，電場的等勢面和粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，圖中左側(cè)前三個(gè)等勢面彼此平行，不計(jì)粒子的重力.下列說法正確的有()A．粒子帶負(fù)電荷B．粒子的加速度先不變，后變小C．粒子的速度不斷增大D．粒子的電勢能先減小，后增大【解析】選A、B.由于電場線與等勢面垂直(如圖)，電場線先向右后向上偏，而粒子卻向下偏了，所以電場力與電場強(qiáng)度方向相反，所以粒子帶負(fù)電，A正確；又等勢面先平行并且密集，后變稀疏，說明電場強(qiáng)度先不變，后變小，則粒子受電場力先不變，后變小，所以加速度先不變，后變小，B正確；電場力先與初速度方向相反，后與速度方向夾角為鈍角,所以速度一直不斷減小，C錯(cuò)誤；而電場力一直做負(fù)功，所以電勢能一直增大，D錯(cuò)誤.

19.(2010·四川高考)如圖所示，圓弧虛線表示正點(diǎn)電荷電場的等勢面，相鄰兩等勢面間的電勢差相等.光滑絕緣直桿沿電場方向水平放置并固定不動(dòng)，桿上套有一帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，滑塊通過絕緣輕彈簧與固定點(diǎn)O相連，并以某一初速度從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，OM＜ON.若滑塊在M、N時(shí)彈簧的彈力大小相等，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則()

A.滑塊從M到N的過程中，速度可能一直增大B.滑塊從位置1到2的過程中，電場力做的功比從位置3到4的小C.在M、N之間的范圍內(nèi)，可能存在滑塊速度相同的兩個(gè)位置D.在M、N之間可能存在只由電場力確定滑塊加速度大小的三個(gè)位置【解題指南】解答本題時(shí)可按以下思路分析：(1)沿桿與垂直桿分解彈簧的彈力.(2)比較電場力與彈簧沿桿方向分力的大小.(3)判斷加速度的情況.

【解析】選A、C.在N點(diǎn)如果電場力不小于彈簧彈力的分力，則滑塊一直加速，A正確.在N點(diǎn)如果電場力小于彈簧彈力的分力，則滑塊先加速后減速，就可能有兩個(gè)位置的速度相同，C正確.1、2與3、4間的電勢差相等，電場力做功相等，B錯(cuò)誤.由于M點(diǎn)和N點(diǎn)彈簧的長度不同但彈力相等且OM＜ON，說明N點(diǎn)時(shí)彈簧是伸長的，在彈簧與水平桿垂直和彈簧恢復(fù)原長的兩個(gè)位置滑塊的加速度只由電場力決定，D錯(cuò)誤.

20.(2010·上海高考)三個(gè)點(diǎn)電荷電場的電場線分布如圖所示，圖中a、b兩點(diǎn)處的場強(qiáng)大小分別為Ea、Eb，電勢分別為φa、φb，則()A．Ea>Eb，φa>φbB．Ea<Eb，φa<φbC．Ea>Eb，φa<φbD．Ea<Eb，φa>φb【解題指南】解答本題時(shí)注意以下兩點(diǎn)：(1)電場線的密、疏表示場強(qiáng)大、小.(2)沿電場線電勢降低.【解析】選C.a處電場線較b處密集，所以Ea>Eb，因?yàn)檠刂妶鼍€方向電勢逐漸降低.所以φa<φb.

21.(2010·安徽高考)如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑R=0.1m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)，O、P兩點(diǎn)連線與x軸正方向的夾角為θ.若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E=100V/m，則O、P兩點(diǎn)的電勢差可表示為()A.UOP=-10sinθ(V)B.UOP=10sinθ(V)C.UOP=-10cosθ(V)D.UOP=10cosθ(V)【解析】選A.由題圖可知?jiǎng)驈?qiáng)電場的方向是沿y軸負(fù)方向的.沿著電場線的方向電勢是降低的，所以P點(diǎn)電勢高于O點(diǎn)的電勢，O、P兩點(diǎn)的電勢差UOP為負(fù)值.根據(jù)電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系UOP=-Ed=-E·Rsinθ=-10sinθ(V)，所以A正確.

22.(2010·全國卷Ⅰ)關(guān)于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的()A.電場強(qiáng)度大的地方電勢高，電場強(qiáng)度小的地方電勢低B.電場中任意兩點(diǎn)之間的電勢差只與這兩點(diǎn)的場強(qiáng)有關(guān)C.在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場中，場強(qiáng)方向都指向電勢降低最快的方向D.將正點(diǎn)電荷從場強(qiáng)為零的一點(diǎn)移動(dòng)到場強(qiáng)為零的另一點(diǎn)，電場力做功為零【解析】選C.在正電荷的電場中，離正電荷近，電場強(qiáng)度大，電勢高，離正電荷遠(yuǎn)，電場強(qiáng)度小，電勢低；而在負(fù)電荷的電場中，離負(fù)電荷近，電場強(qiáng)度大，電勢低，離負(fù)電荷遠(yuǎn)，電場強(qiáng)度小，電勢高，A錯(cuò)誤；電勢差的大小取決于電場線方向上兩點(diǎn)的間距和電場強(qiáng)度，所以B錯(cuò)誤；沿電場線方向電勢降低，而且降落速度最快，C正確；在電場中移動(dòng)電荷，電場力做功的大小僅與兩點(diǎn)間電勢差有關(guān)，所以D錯(cuò)誤.

23.(2010·天津高考)在靜電場中，將一正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力做了負(fù)功，則()A．b點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定比a點(diǎn)大B．電場線方向一定從b指向aC．b點(diǎn)的電勢一定比a點(diǎn)高D．該電荷的動(dòng)能一定減小【解題指南】解答本題時(shí)注意以下兩點(diǎn)：(1)根據(jù)電場力做負(fù)功判斷出電勢能增大，正電荷在高電勢的地方電勢能大，判斷出電勢的高低.(2)正確理解電場的強(qiáng)弱與電場力做功的正負(fù)無關(guān).【解析】選C.正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力做了負(fù)功，說明正電荷的電勢能增加，電勢升高，故b點(diǎn)的電勢一定比a點(diǎn)高，C正確；但是a、b兩點(diǎn)不一定在同一條電場線上，故B錯(cuò)誤；從做功情況反映不出電場力的大小，也不能反映電場的強(qiáng)弱，故A錯(cuò)誤；動(dòng)能的變化取決于合外力做功，電場力做了負(fù)功不代表合外力也做負(fù)功，所以動(dòng)能不一定減小，故D錯(cuò)誤.

24.(2011·上海高考)如圖，在豎直向下、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，長為l的絕緣輕桿可繞固定軸O在豎直面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)小球A、B固定于桿的兩端，A、B的質(zhì)量分別為m1和m2(m1<m2)，A帶負(fù)電，電量為q1，B帶正電，電量為q2.桿從靜止開始由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置，在此過程中電場力做功為______，在豎直位置處兩球的總動(dòng)能為_______.【解析】電場力對(duì)Ａ、Ｂ都做正功電場力所做總功重力所做總功根據(jù)動(dòng)能定理，豎直位置處兩球的總動(dòng)能答案:(q1+q2)El/2［(q1+q2)E+(m2-m1)g］l/2【方法技巧】電場中功能問題的分析方法(1)利用電場線、等勢面分布的特點(diǎn)分析粒子做功情況.(2)應(yīng)用WAB=UAB·q計(jì)算功時(shí)，WAB、q、UAB都要帶正、負(fù)號(hào)計(jì)算.(3)應(yīng)用動(dòng)能定理解決問題時(shí)要分析合外力的做功情況.(4)應(yīng)用能量守恒解決問題時(shí)應(yīng)注意電勢能和其他形式能間的轉(zhuǎn)化關(guān)系.

25.(2011·北京高考)靜電場方向平行于x軸，其電勢φ隨x的分布可簡化為如圖所示的折線，圖中φ0和d為已知量.一個(gè)帶負(fù)電的粒子在電場中以x=0為中心、沿x軸方向做周期性運(yùn)動(dòng).已知該粒子質(zhì)量為m、電量為-q，其動(dòng)能與電勢能之和為-A(0<A<qφ0).忽略重力.求：

(1)粒子所受電場力的大小；(2)粒子的運(yùn)動(dòng)區(qū)間；(3)粒子的運(yùn)動(dòng)周期.【解題指南】解答本題時(shí)可按以下思路分析：(1)根據(jù)電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系，求出場強(qiáng)，即可求得電場力.(2)根據(jù)動(dòng)能定理結(jié)合邊界條件即可求出粒子運(yùn)動(dòng)區(qū)間.(3)根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可求出粒子運(yùn)動(dòng)的周期.【解析】(1)由題圖可知，O與d(或-d)兩點(diǎn)間的電勢差為φ0電場強(qiáng)度的大小電場力的大小(2)設(shè)粒子在［-x0，x0］區(qū)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，速率為v，由題意得①由圖可知φ=φ0②由①②得因動(dòng)能非負(fù)，由得

③粒子運(yùn)動(dòng)區(qū)間(3)考慮粒子從－x0處開始運(yùn)動(dòng)的四分之一周期，根據(jù)牛頓第二定律，粒子的加速度④由勻加速直線運(yùn)動(dòng)⑤將③④代入⑤，得粒子運(yùn)動(dòng)周期答案:(1)(2)(3)電容器

高考指數(shù):★★★★26.(2012·新課標(biāo)全國卷)如圖,平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度,兩極板與一直流電源相連.若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器,則在此過程中,該粒子()A.所受重力與電場力平衡B.電勢能逐漸增加C.動(dòng)能逐漸增加D.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)【解析】選B、D.分析帶電粒子的受力情況，畫出其受力圖如圖所示.可以看出其合力方向與其速度方向相反.所以,帶電粒子在電場中做勻減速運(yùn)動(dòng).電場力做負(fù)功，重力不做功，動(dòng)能減少，電勢能增加,故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)B、D正確.

27.(2012·江蘇高考)一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢差U的變化情況是()A.C和U均增大B.C增大，U減小C.C減小，U增大D.C和U均減小【解析】選B.由知，S和d不變，插入電介質(zhì)時(shí)，ε增大，電容增大，由可知：Q不變時(shí)，C增大，則兩板間的電勢差U一定減小，答案選B.

28.(2011·大綱版全國卷)通常一次閃電過程歷時(shí)約0.2～0.3s，它由若干個(gè)相繼發(fā)生的閃擊構(gòu)成.每個(gè)閃擊持續(xù)時(shí)間僅40～80μs，電荷轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在第一個(gè)閃擊過程中.在某一次閃電前云地之間的電勢差約為1.0×109V，云地間距離約為1km；第一個(gè)閃擊過程中云地間轉(zhuǎn)移的電荷量約為6C，閃擊持續(xù)時(shí)間約為60μs.假定閃電前云地間的電場是均勻的.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，下列判斷正確的是()A.閃電電流的瞬時(shí)值可達(dá)到1×105AB．整個(gè)閃電過程的平均功率約為1×1014WC．閃電前云地間的電場強(qiáng)度約為1×106V/mD.整個(gè)閃電過程向外釋放的能量約為6×106J

【解析】選A、C.在60μs的短暫時(shí)間內(nèi)的平均電流就可以當(dāng)做瞬時(shí)電流所以A正確；第一個(gè)閃擊過程中的平均功率因?yàn)轭}目中告訴整個(gè)閃電過程的時(shí)間是0.2s～0.3s而不是60μs.故整個(gè)閃電過程的平均功率不等于第一個(gè)閃擊過程中的平均功率，所以B錯(cuò)誤；閃電前電場強(qiáng)度為C正確；由于電荷轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在第一個(gè)閃擊過程中，整個(gè)閃電過程向外釋放的能量大約是W=qU=6×109J，所以D錯(cuò)誤.

29.(2011·安徽高考)如圖(a)所示，兩平行正對(duì)的金屬板A、B間加有如圖(b)所示的交變電壓，一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處.若在t0時(shí)刻釋放該粒子，粒子會(huì)時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，并最終打在A板上.則t0可能屬于的時(shí)間段是()

【解析】選B.畫出帶電粒子速度—時(shí)間圖象，根據(jù)v-t圖象中的“面積”研究各時(shí)刻開始的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況，A選項(xiàng)可畫出T/8時(shí)刻開始的運(yùn)動(dòng)圖象，如圖甲,由圖知在一個(gè)周期內(nèi)粒子運(yùn)動(dòng)的總面積為正，即粒子向B板靠近，最終會(huì)打到B板上,A選項(xiàng)錯(cuò)；B選項(xiàng)可畫出5T/8時(shí)刻A.B.C.D.

開始的運(yùn)動(dòng)圖象，如圖乙,由圖知在一個(gè)周期內(nèi)粒子運(yùn)動(dòng)的總面積為負(fù)，即粒子向A板靠近，最終會(huì)打到A板上,B選項(xiàng)對(duì)；C選項(xiàng)可畫出7T/8時(shí)刻開始的運(yùn)動(dòng)圖象，同理知在一個(gè)周期內(nèi)粒子運(yùn)動(dòng)的總面積為正，即粒子向B板靠近，最終會(huì)打到B板上，C選項(xiàng)錯(cuò)；同理D選項(xiàng)錯(cuò).

30.(2010·重慶高考)某電容式話筒的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板.對(duì)著話筒說話時(shí)，P振動(dòng)而Q可視為不動(dòng).在P、Q間距增大過程中()A.P、Q構(gòu)成的電容器的電容增大B.P上電荷量保持不變C.M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的低D.M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的高【解析】選D.電容式話筒與電源串聯(lián)，電壓保持不變.在P、Q間距增大過程中，根據(jù)電容決定式得電容減小，又根據(jù)電容定義式得電容器所帶電量減小，電容器的放電電流通過R的方向由M到N，所以M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的高，故只有D正確.

電場中的力學(xué)綜合應(yīng)用

高考指數(shù):★★★31.(2012·四川高考)如圖所示，ABCD為固定在豎直平面內(nèi)的軌道，AB段光滑水平，BC段為光滑圓弧，對(duì)應(yīng)的圓心角θ=37°，半徑r=2.5m，CD段平直傾斜且粗糙，各段軌道均平滑連接，傾斜軌道所在區(qū)域有場強(qiáng)大小為E=2×105N/C、方向垂直于斜軌向下的勻強(qiáng)電場.質(zhì)量m=5×10-2kg、電荷量q=+1×10-6C的小物體(視為質(zhì)點(diǎn))被彈簧槍發(fā)射后，沿水平軌道向左滑行，在C點(diǎn)以速度v0=3m/s沖上斜軌.以小物體通過C點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，0.1s以后，場強(qiáng)大小不變，方向反向.已知斜軌與小物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25.設(shè)小物體的電荷量保持不變，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.(1)求彈簧槍對(duì)小物體所做的功；(2)在斜軌上小物體能到達(dá)的最高點(diǎn)為P，求CP的長度.

【解析】(1)設(shè)彈簧槍對(duì)小物體做的功為W，由動(dòng)能定理得

①代入數(shù)據(jù)得W=0.475J②(2)取沿平直斜軌向上為正方向.設(shè)小物體通過C點(diǎn)進(jìn)入電場后的加速度為a1，由牛頓第二定律得-mgsinθ-μ(mgcosθ+qE)=ma1③小物體向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t1=0.1s后，速度達(dá)到v1，有v1=v0+a1t1④ 由③④可知v1=2.1m/s，設(shè)運(yùn)動(dòng)的位移為s1，有⑤電場力反向后，設(shè)小物體的加速度為a2，由牛頓第二定律得-mgsinθ-μ(mgcosθ-qE)=ma2⑥設(shè)小物體以此加速度運(yùn)動(dòng)到速度為0，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，位移為s2，有0=v1+a2t2⑦⑧設(shè)CP的長度為s，有s=s1+s2⑨聯(lián)立相關(guān)方程，代入數(shù)據(jù)解得s=0.57m⑩答案：(1)0.475J(2)0.57m

電荷守恒、庫侖定律1.電荷守恒定律和元電荷(1)電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變．(2)比荷：帶電粒子的電荷量與粒子的質(zhì)量之比，叫做該粒子的比荷．(3)元電荷：是世界上最小的電量，任何帶電體的電量都是元電荷的整數(shù)倍，元電荷是質(zhì)子或電子所帶的電量，即e=1.60×10-19C.(4)物體帶電的方式和實(shí)質(zhì):①帶電方式：摩擦起電、接觸起電和感應(yīng)起電.②帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移.

2.庫侖定律(1)內(nèi)容：在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間作用力跟它們的電量乘積成正比，跟它們之間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上.(2)表達(dá)式：式中k表示靜電力常量，k=9.0×109N·m2/C2.(3)適用條件：真空中的點(diǎn)電荷.

3.三個(gè)孤立自由點(diǎn)電荷的平衡問題(1)平衡的條件：每個(gè)點(diǎn)電荷受到另外兩個(gè)點(diǎn)電荷的合力為零或每個(gè)點(diǎn)電荷處另外兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的合場強(qiáng)為零.(2)

【名師點(diǎn)睛】應(yīng)用庫侖定律應(yīng)注意的四個(gè)問題(1)庫侖定律只適用于真空中的點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷在空氣中的相互作用可以近似應(yīng)用庫侖定律.(2)當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)大于它們本身的尺寸時(shí)，可把帶電體看做點(diǎn)電荷.但不能根據(jù)公式錯(cuò)誤地推論：當(dāng)r→0時(shí)，F(xiàn)→∞.當(dāng)F→∞時(shí)，兩個(gè)帶電體已經(jīng)不能再看做點(diǎn)電荷了.(3)對(duì)于兩個(gè)均勻帶電絕緣球體，可將其視為電荷集于球心的點(diǎn)電荷，r為兩球心之間的距離.(4)對(duì)兩個(gè)帶電金屬球，要考慮金屬表面電荷的重新分布.

電場力的性質(zhì)的描述1.電場的基本性質(zhì)：對(duì)放入電場的電荷有力的作用.2.電場強(qiáng)度(1)定義式：單位：牛/庫(N/C)或伏/米(V/m).(2)方向：規(guī)定正電荷受電場力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場強(qiáng)方向.3.電場線(1)特點(diǎn)：①電場線的密疏表示電場的強(qiáng)弱，切線方向表示該點(diǎn)場強(qiáng)的方向；②電場線始于正電荷(或無窮遠(yuǎn))，終于負(fù)電荷(或無窮遠(yuǎn))；③電場線不閉合，也互不相交；④電場線和等勢面關(guān)系：電場線由高等勢面指向低等勢面且在相交處互相垂直；⑤電場線密的地方等差等勢面密；等差等勢面密的地方電場線也密.

(2)幾種典型的電場線.

電場電場線圖樣簡要描述正點(diǎn)電荷發(fā)散狀負(fù)點(diǎn)電荷會(huì)聚狀

電場電場線圖樣簡要描述等量同號(hào)電荷相斥狀等量異號(hào)電荷相吸狀勻強(qiáng)電場平行的、等間距的、同向的直線4.三個(gè)公式的比較定義式?jīng)Q定式計(jì)算式表達(dá)式E＝F/qE＝kQ/r2E=U/d使用條件任何電場(通用計(jì)算式)真空中點(diǎn)電荷電場勻強(qiáng)電場Q、q、d意義q為試探電荷Q為場源電荷d為沿場強(qiáng)方向的距離注意E的大小和方向與檢驗(yàn)電荷的電荷量、電性以及存在與否無關(guān)E的大小由場源電荷Q的電荷量和研究點(diǎn)到場源電荷的距離r決定在非勻強(qiáng)電場中可定性應(yīng)用，比較電勢差的大小【狀元心得】兩個(gè)等量點(diǎn)電荷的電場特點(diǎn)1.等量的同種電荷兩點(diǎn)電荷連線上：中點(diǎn)O處為零，其他點(diǎn)左右對(duì)稱(大小相等，方向相反)；連線的中垂線上：由中點(diǎn)O到無限遠(yuǎn)，先變大后變小，且上下對(duì)稱(大小相等、方向相反，背離O點(diǎn)).2.等量的異種電荷兩點(diǎn)電荷連線上：中點(diǎn)O處最小，其他點(diǎn)左右對(duì)稱(大小相等，方向相同，平行連線指向負(fù)電荷)；連線的中垂線上：由中點(diǎn)O到無限遠(yuǎn)，逐漸變小，且上下對(duì)稱(大小相等、方向相同，平行連線指向負(fù)電荷).

電場的能的性質(zhì)的描述1.電場力的功(1)特點(diǎn)：和路徑無關(guān)，只和被移動(dòng)電荷的電荷量及初、末位置的電勢差有關(guān).(2)計(jì)算公式：W=Eqd，適用于勻強(qiáng)電場，其中d為沿電場線方向的位移.W=Uq，適用于任何形式的電場.

2.電勢能(1)定義：電荷在電場中具有的勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢能處所做的功.(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢能的減小量，即WAB=EpA-EpB.(3)電勢能的相對(duì)性與絕對(duì)性：電勢能是相對(duì)的，與零電勢點(diǎn)的位置有關(guān)，但電勢能的變化是絕對(duì)的，與零電勢點(diǎn)的位置無關(guān).

3.電勢(1)定義：電場中某點(diǎn)的電勢，等于電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)(零電勢點(diǎn))時(shí)電場力所做的功與電荷量的比值.(2)定義式：φA=單位：伏特，符號(hào)V.(3)標(biāo)量性：是標(biāo)量，其正負(fù)只表示比零電勢高還是低.(4)相對(duì)性：電勢是相對(duì)的，只有選擇零電勢點(diǎn)的位置才能確定電勢的值，通常取無限遠(yuǎn)或地球的電勢為零.

4.等勢面的概念及特點(diǎn)(1)等勢面：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面．(2)等勢面的特點(diǎn).①電場線與等勢面處處垂直，且總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；②在同一等勢面上移動(dòng)電荷時(shí)電場力不做功；③處于靜電平衡的導(dǎo)體是一個(gè)等勢體，導(dǎo)體表面是一個(gè)等勢面；④導(dǎo)體表面的電場線與導(dǎo)體表面處處垂直．

(3)熟悉幾種常見電場的等勢面的分布情況．

5.電勢差(1)定義：①電場中AB兩點(diǎn)的電勢之差，即UAB=φA-φB.②電荷在電場中由一點(diǎn)A移動(dòng)到另一點(diǎn)B時(shí)，電場力所做的功與該電荷電荷量的比值叫做AB兩點(diǎn)的電勢差.即(2)標(biāo)量性：電勢差是標(biāo)量，其正負(fù)代表AB兩點(diǎn)電勢的高低關(guān)系.(3)影響因素：電勢差UAB由電場本身的性質(zhì)決定，與移動(dòng)的電荷q及電場力做功WAB無關(guān)，與零勢點(diǎn)的選取無關(guān).(4)勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系.①方向關(guān)系：場強(qiáng)的方向是電勢降低最快的方向.②大小關(guān)系：U=Ed，d為兩點(diǎn)間沿電場線間的距離.【狀元心得】電勢高低的判斷方法1.依據(jù)場源電荷:正場源電荷周圍電勢高于零，越靠近場源電勢越高；負(fù)場源電荷周圍電勢低于零，越靠近場源電勢越低.2.依據(jù)電場線：沿電場線電勢逐漸降低.

3.依據(jù)電場力做功的正負(fù)：電場力做正功時(shí)：正電荷向低電勢處運(yùn)動(dòng)，負(fù)電荷向高電勢處運(yùn)動(dòng)；電場力做負(fù)功時(shí)：正電荷向高電勢處運(yùn)動(dòng)，負(fù)電荷向低電勢處運(yùn)動(dòng).4.依據(jù)電勢能的大?。赫姾稍诟唠妱萏?、負(fù)電荷在低電勢處電勢能大.

【名師點(diǎn)睛】一、等分法計(jì)算勻強(qiáng)電場中的電勢1．勻強(qiáng)電場中的電勢特點(diǎn)：在勻強(qiáng)電場中,沿任意一個(gè)方向上,電勢降落都是均勻的,故在同一直線上相同距離的兩點(diǎn)間的電勢差相等,相互平行的相等的線段兩端點(diǎn)電勢差相等.如果把某兩點(diǎn)間的距離等分為n段,則每段兩端點(diǎn)間的電勢差等于原電勢差的1/n倍.2．等分法的應(yīng)用：已知電場中幾點(diǎn)的電勢,如果要求某點(diǎn)的電勢時(shí),一般采用“等分法”在電場中找與待求點(diǎn)電勢相同的等勢點(diǎn).等分法也常用在畫電場線的問題中.二、在非勻強(qiáng)電場中的妙用1．僅適用于勻強(qiáng)電場，但對(duì)于非勻強(qiáng)電場，可以用它來解釋等差等勢面的疏密與場強(qiáng)大小的關(guān)系，如U一定時(shí)，E越大，則d越小，即場強(qiáng)越大，等差等勢面越密.2．利用此關(guān)系式定性判斷非勻強(qiáng)電場電勢差的大小關(guān)系，如距離相等的兩點(diǎn)間的電勢差，E越大，U越大，E越小，U越小.

電容器1.電容器(1)組成：兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體可構(gòu)成一個(gè)電容器.(2)充電與放電.①充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的異種電荷，電容器中儲(chǔ)存電能.②放電：使充電后的電容器失去電荷的