2020高考物理二轮复习专题08静电场讲含解析

静电场考点要求专家解读物质的电结构、电荷守恒Ⅰ从历年高考试题来看，对电场知识的考查主要集中在以下几个方面：(1)多个电荷库仑力的平衡和场强叠加问题。(2)利用电场线和等势面确定场强的大小和方向，判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等。(3)带电体在匀强电场中的平衡问题及其他变速运动的动力学问题。(4)对平行板电容器电容决定因素的理解，解决两类有关动态变化的问题。(5)分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题。(6)示波管、静电除尘等在日常生活和科学技术中的应用。静电现象的解释Ⅰ点电荷Ⅰ库仑定律Ⅱ静电场Ⅰ电场强度、点电荷的场强Ⅱ电场线Ⅰ电势能、电势Ⅰ电势差Ⅱ匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅰ带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ示波管Ⅰ常用的电容器Ⅰ电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ纵观近几年高考试题，预测2019年物理高考试题还会考：1.本章基本概念的命题频率较高，主要涉及电场的力的性质(电场、电场力)及能的性质(电势、电势能)、平行板电容器，一般多以选择题出现．2．带电粒子在电场中的运动，是近几年高考中命题频率较高、难度较大的知识点之一，带电粒子在电场中的运动，一般涉及处理带电粒子(一般不计重力)和带电体(一般要考虑重力)在电场中的加速与偏转问题或者做匀速圆周运动等，运用的规律是把电场力、能量公式与牛顿运动定律、功能原理以及磁场等内容联系起来命题，对考生综合分析能力有较好的测试作用考向01电场力的性质1.讲高考（1）考纲要求了解静电现象的有关解释，能利用电荷守恒定律进行相关判断；会解决库仑力参与的平衡及动力学问题；.理解电场强度的定义、意义及表示方法；熟练掌握各种电场的电场线分布，并能利用它们分析解决问题.3.会分析、计算在电场力作用下的电荷的平衡及运动问题。（2）小球受mg、绳的拉力T和电场力F作用处于平衡状态，如图所示根据几何关系有，得m=4.0×10–4kg【考点定位】电场强度，电场线，电势，电势能，曲线运动，带电粒子在电场中的运动【名师点睛】本题考查的知识点较多，应从曲线运动的特点和规律出发判断出电子的受力方向，再利用相关电场和带电粒子在电场中的运动规律解决问题。2．讲基础（1）点电荷及库仑定律①点电荷：是一种理想化的物理模型；当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．②库仑定律：内容：公式：221rqqkF；做静电力常量k=9.0×109N•m2/C2.适用条件：真空中；点电荷。（2）电场强度①物理意义：表示电场的强弱和方向．②定义：③定义式：qFE④电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从平行四边形定则．（3）电场线①定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场强度的大小．【趁热打铁】（多选）如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场，虚线框外为真空区域。半径为R，内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在整直平面内，直径AB垂直于水平虚线MN，圆心0恰在MN的中点，半圆管的一半处于电场中，一质量为m，可视为质点的带正电，电荷量为q的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内，小球从B点穿出后，能够通过B点正下方的C点。重力加速度为g，小球在C点处的加速度大小为53g.则下列说法正确的是A．匀强电场的场强E为34qmgB．小球在到达B点时，半圆轨道对它作用力的大小73mgC．球流够到达B点正下方C点，虚线标MNPQ的高度不大于52RD．从B点开始计时，小球从B运动到C点的过程中，经过8325Rg时间时动能最小【答案】BD小球从B→C水平方向匀减速运动，竖直方向自由落体运动，ax＝43g；ay=g设向左减速时间为y＝12g(2t)2＝32R宽度应满足条件L＞2R，高度满足条件H≥52R，选项C错误；当F与mg的合力与v垂直时，小球的动能最小，设经过的时间为t，则vy＝43vx；vy=gtvx＝vB−43gt∴t＝8325Rg，选项D正确；故选BD.案例2．（多选）如图所示，一带电小球固定在光滑水平面上的O点，虚线a、b、c、d是带电小球激发电场线的四条等距离的等势线，一个带电小滑块从等势线d上的1处以水平初速度0v运动，结果形成了实线所示的小滑块运动轨迹．1、2、3、4、5是等势线与小滑块运动轨迹的一些交点．由此可以判定（）A．固定小球与小滑块带异种电荷B．在整个运动过程中小滑块具有的动能与电势能之和保持不变C．在整个过程中小滑块的加速度先变大后变小D．小滑块从位置3到4和从位置4到5的过程中，电场力做功的大小关系是W34=W45【答案】BC【趁热打铁】如图所示，地面上空有水平向右的匀强电场，将一带电小球从电场中的A点以某一初速度射出，小球恰好能沿与水平方向成030角的虚线由A向B做直线运动，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．小球带正电荷B．小球受到的电场力与重力大小之比为2:1C．小球从A运动到B的过程中电势能增加D．小球从A运动到B的过程中电场力所做的功等于其动能的变化量【答案】C【解析】试题分析：根据题意，受力分析如图所示：5．讲易错【题目】（多选）如图所示，在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104N/C的匀强电场。在匀强电场中有一根长L=2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为0.08kg的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成37°角，若小球获得初速度恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，cos37°＝0.8，g取10m/s2。下列说法正确（）A．小球的带电荷量q=6×10－5CB．小球动能的最小值为1JC．小球在运动至圆周轨迹上的最高点时有机械能的最小值D．小球绕O点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变【答案】ABD【正解】对小球进行受力分析如上图所示，可得：mgtan37°=qE．有：，而2BvFmL合，所以，选项B正确；由于总能量保持不变，即Ek+EPG+EPE=恒量．所以当小球在圆上最左侧的C点时，电势能EPE最大，机械能最小．选项C错误，D正确；故选ABD.案例2．（多选）图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2V。一电子经过a时的动能为10eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是（）A.平面c上的电势为零B.该电子可能到达不了平面fC.该电子经过平面d时，其电势能为4eVD.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（新课标I卷）【答案】AB【解析】本题考查等势面及其相关的知识点。【点睛】此题以等势面切入，考查电场力做功及其相关知识点。案例3．【2017·新课标Ⅲ卷】（多选）一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是：（）A．电场强度的大小为2.5V/cmB．坐标原点处的电势为1VC．电子在a点的电势能比在b点的低7eVD．电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV【答案】ABD【解析】如图所示，设a、c之间的d点电势与b点相同，则，d点坐标为(3.5cm，6cm)，过c点作cf⊥bd于f，由几何关系可得cf=3.6cm，则电场强度，A正确；因为四边形Oacb是矩形，所以有acObUU，解得坐标原点O处的电势为1V，B正确；a点电势比b点电势低7V，电子带负电，所以电子在a点的电势能比在b点的高7eV，C错误；b点电势比c点电势低9V，电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV，D正确。【考点定位】带电粒子在电场中的运动动能定理电容器【名师点睛】本题是带电粒子在电场中的运动，主要考察匀变速直线运动的规律及动能定理，重点是电容器的动态分析，在电荷量Q不变的时候，板间的电场强度与板间距无关．案例2．【2016·海南卷】如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45°角，上极板带正电。一电荷量为q（q0）的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0竖直向上射出。不计重力，极板尺寸足够大。若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为：（）A．k04EqdB．k02EqdC．k022EqdD．k02Eqd【答案】B【考点定位】带电粒子在电场中的运动、运动合成与分解【名师点睛】本题关键是明确粒子的受力情况和运动情况，然后根据类平抛运动的分位移公式和动能定理处理，要明确当电场强度最大时，是粒子的速度平行与上极板，而不是零。考点定位】带电粒子在电场中的偏转所以带电系统速度第一次为零所需的时间为t总=t1+t2=3案例2．如图所示，倾角α=370的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中，电场强度E=103N/C，有一个质量为m=3×10-3kg的带电小球，以速度v=1m/s沿斜面匀速下滑，求：（1）小球带何种电荷？电荷量为多少？（2）在小球匀速下滑的某一时刻突然撤去斜面，此后经t=0.2s内小球的位移是多大？（g取10m/s2）【答案】（1）正电；2.25×10-5C（2）0.32m【解析】（1）由于小球匀速运动，所受重力与电场力的合力和斜面对小球的支持力平衡，如图可知，小球必带正电，且tanqEmg，所以；从“等效重力场”观点看，实际上就是小球所受等效重力与斜面对小球的支持力平衡，故等效重力大小、等效重力加速度大小可分别表示为，cosgg。（2）撤去斜面后，小球仅受等效重力作用，且具有与等效重力方向垂直的初速度，所以小球做“平抛运动”（严格地讲是类平抛运动，这里只是为了方便说明和处理，以下带引号的名称意义同样如此。），基本处理的方法是运动的分解。【趁热打铁】如图所示，在竖直平面内半径为R的光滑圆形绝缘轨道的内壁，有质量分别为m和2m的A、B两个小球用长为R的绝缘细杆连接在一起，A球不带电，B球所带的电荷量为-q（q0）。整个装置处在竖直向下的匀强电场中。开始时A球处在与圆心等高的位置，现由静止释放，B球刚好能到达轨道右侧与圆心等高的位置C。求：(1)匀强电场电场强度的大小E；(2)当B小球运动到最低点P时，两小球的动能分别是多少；(3)两小球在运动过程中最大速度的大小。【答案】(1)mgq(2)(2)33gR【解析】（1）B刚好到达C的过程中，系统转过的角度为120°，与水平方向的夹角为60°.由动能定理可得：得：mgEq（2）AB在运动的过程中，速度大小始终相等，则2kBkAEE在运动到p点的过程中，由动能定理可得：联立解得：.【错因】在电场中做类平抛运动，要知道平抛运动的规律，水平方向上做匀速运动，竖直方向按匀加速运动来处理。