2024年高考物理大一輪復(fù)習(xí)：主題6 電場(chǎng)

主題六電場(chǎng)規(guī)律方法提煉1.主要研究方法(1)理想化模型。如點(diǎn)電荷、勻強(qiáng)電場(chǎng)。(2)比值定義法。電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)的定義方法是定義物理量的一種重要方法。(3)類比的方法。電場(chǎng)和重力場(chǎng)的類比；電場(chǎng)力做功與重力做功的類比；電勢(shì)能與重力勢(shì)能的類比；帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)的類比。2.圖解電場(chǎng)線的應(yīng)用3.電勢(shì)的兩個(gè)結(jié)論(1)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低最快，但是電勢(shì)降低的方向不一定是電場(chǎng)方向。(2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿同一方向，相等距離上電勢(shì)變化量相同。4.靜電力做功的求解方法(1)由功的定義式W＝Flcosα來求；(2)利用結(jié)論“電場(chǎng)力做功等于電荷電勢(shì)能變化量的負(fù)值”來求，即W＝－ΔEp；(3)利用WAB＝qUAB來求。5.電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)的分析采用運(yùn)動(dòng)合成與分解的思想方法；帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)實(shí)際是類平拋運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的組合，一般類平拋運(yùn)動(dòng)的末速度就是勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度。1.(多選)如圖1所示的實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示只受電場(chǎng)力作用的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，粒子先經(jīng)過M點(diǎn)，再經(jīng)過N點(diǎn)，可以判定()圖1A.粒子帶正電B.粒子帶負(fù)電C.粒子在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大于在N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力D.粒子在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力小于在N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力解析帶電粒子做曲線運(yùn)動(dòng)，所受電場(chǎng)力的方向指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)，又由于正電荷所受電場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)電場(chǎng)線的切線方向相同，故帶電粒子帶正電，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；此電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng)，從電場(chǎng)線的疏密程度能夠判斷出場(chǎng)強(qiáng)的大小，N點(diǎn)處電場(chǎng)線比M點(diǎn)處密集，則N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，同一帶電粒子在N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大于在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力，C錯(cuò)誤，D正確。答案AD2.如圖2所示，在真空中有兩個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，分別置于M、N兩點(diǎn)。M處正電荷的電荷量大于N處正電荷的電荷量，A、B為M、N連線的中垂線上的兩點(diǎn)?，F(xiàn)將一負(fù)點(diǎn)電荷q由A點(diǎn)沿中垂線移動(dòng)到B點(diǎn)，在此過程中，下列說法正確的是()圖2A.q的電勢(shì)能逐漸減小B.q的電勢(shì)能逐漸增大C.q的電勢(shì)能先增大后減小D.q的電勢(shì)能先減小后增大解析負(fù)電荷從A到B的過程中，電場(chǎng)力一直做負(fù)功，電勢(shì)能逐漸增大，所以A、C、D錯(cuò)誤，B正確。答案B3.用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖3所示)。設(shè)兩極板正對(duì)面積為S，極板間的距離為d，靜電計(jì)指針偏角為θ。實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若()圖3A.保持S不變，增大d，則θ變大B.保持S不變，增大d，則θ變小C.保持d不變，減小S，則θ變小D.保持d不變，減小S，則θ不變解析由C＝eq\f(εrS,4πkd)和C＝eq\f(Q,U)可得U＝eq\f(4πkQ,εr)·eq\f(d,S)。保持S、Q不變，增大d，則U增大，靜電計(jì)指針的偏角θ增大；保持Q、d不變，減小S，則U增大，靜電計(jì)指針的偏角θ增大。答案A4.(多選)如圖4所示，圖中虛線A、B、C、D表示勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面，一帶正電的粒子只在電場(chǎng)力的作用下，由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，軌跡如圖中實(shí)線所示，下列說法中正確的是()圖4A.等勢(shì)面A電勢(shì)最低B.粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，動(dòng)能減小C.粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，電勢(shì)能減小D.粒子從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中電勢(shì)能與動(dòng)能之和不變解析電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，正電荷所受電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同，曲線運(yùn)動(dòng)所受合力指向曲線的凹側(cè)，則電場(chǎng)力的方向向右，電場(chǎng)線的方向向右，如圖所示。順著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，等勢(shì)面A電勢(shì)最高，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，只受電場(chǎng)力，電場(chǎng)力的方向與運(yùn)動(dòng)方向成銳角，電場(chǎng)力做正功，粒子的電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，粒子的電勢(shì)能與動(dòng)能之和不變，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，C、D項(xiàng)正確。答案CD5.(多選)(2019·陜西省榆林市第三次模擬)在圖5甲、乙中兩點(diǎn)電荷所帶電荷量相等，圖丙、丁中通電導(dǎo)線電流大小相等，豎直線為兩點(diǎn)電荷、兩通電導(dǎo)線的中垂線，O為連線的中點(diǎn)。下列說法正確的是()圖5A.圖甲和圖丁中，在連線和中垂線上，O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度都最小B.圖甲和圖丁中，在連線和中垂線上，關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同C.圖乙和圖丙中，在連線和中垂線上，O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度都最大D.圖乙和圖丙中，在連線和中垂線上，關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同解析在題圖甲中根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)公式：E＝keq\f(Q,r2)以及場(chǎng)強(qiáng)的合成可以知道O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，在圖丁中根據(jù)安培定則以及場(chǎng)強(qiáng)的合成可以知道O點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，都是最小的，故選項(xiàng)A正確；圖甲和圖丁中，在連線和中垂線上，關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度只是大小相等，但是方向不同，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在圖乙中，在中垂線上O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大，但是在連線上O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最??；在圖丙中，在連線上，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，但在中垂線上，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的合成，可以知道在圖乙和圖丙中，在連線和中垂線上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故選項(xiàng)D正確。答案AD6.(多選)如圖6，水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶電粒子從A點(diǎn)以豎直向上的初速度開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)最高點(diǎn)B后回到與A在同一水平線上的C點(diǎn)，粒子從A到B過程中克服重力做功2J，電場(chǎng)力做功3J，則()圖6A.粒子在B點(diǎn)的動(dòng)能比在A點(diǎn)多1JB.粒子在C點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少3JC.粒子在C點(diǎn)的機(jī)械能比在A點(diǎn)多12JD.粒子在C點(diǎn)的動(dòng)能為6J解析從A→B根據(jù)動(dòng)能定理可得W電AB－mgh＝ΔEk，即ΔEk＝1J，即粒子在B點(diǎn)的動(dòng)能比在A點(diǎn)多1J，故選項(xiàng)A正確；設(shè)在A點(diǎn)初速度為v0，粒子在豎直方向只受重力，做加速度為g的勻變速運(yùn)動(dòng)，故從A→B和從B→C的時(shí)間相等，而水平方向只受到電場(chǎng)力作用，設(shè)從A→B的水平分位移為x1，從B→C的水平分位移為x2，則可知eq\f(x1,x2)＝eq\f(1,3)，則W電BC＝3W電AB＝9J，由于電場(chǎng)力做正功，則粒子在C點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少9J，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)功能關(guān)系可知，從A→C機(jī)械能增加量為ΔE＝W電AB＋W電BC＝12J，由于重力勢(shì)能不變，故從A→C動(dòng)能增加12J，即粒子在C點(diǎn)的機(jī)械能比在A點(diǎn)多12J，故選項(xiàng)C正確；粒子在A點(diǎn)初動(dòng)能大于0，則粒子在C點(diǎn)的動(dòng)能大于12J，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案AC7.如圖7所示，軌道ABCDP位于豎直平面內(nèi)，其中圓弧段CD與水平段AC及傾斜段DP分別相切于C點(diǎn)和D點(diǎn)，水平段BC粗糙，其余都光滑，DP段與水平面的夾角θ＝37°，D、C兩點(diǎn)的高度差h＝0.1m，整個(gè)軌道絕緣，處于方向水平向左、電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一個(gè)質(zhì)量m1＝0.4kg、帶正電、電荷量未知的小物塊Ⅰ在A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過時(shí)間t＝1s，與靜止在B點(diǎn)的不帶電、質(zhì)量m2＝0.6kg的小物塊Ⅱ碰撞并粘在一起后(在碰撞過程中，不計(jì)電荷量的損失)，在BC段上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)傾斜段DP上某位置，物塊Ⅰ和Ⅱ與軌道BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：圖7(1)物塊Ⅰ和Ⅱ在BC段上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度大??；(2)物塊Ⅰ和Ⅱ第一次經(jīng)過圓弧段C點(diǎn)時(shí)，物塊Ⅰ和Ⅱ?qū)壍缐毫Φ拇笮?。解?1)物塊Ⅰ和Ⅱ粘在一起在BC段上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，物塊Ⅰ帶電荷量為q，物塊Ⅰ與物塊Ⅱ碰撞前速度為v1，碰撞后共同速度為v2，則qE＝μ(m1＋m2)gqEt＝m1v1m1v1＝(m1＋m2)v2聯(lián)立解得v2