（山东专用）2020届高考物理一轮复习 专题八 静电场课件

专题八静电场高考物理(山东专用)A组山东省卷、课标Ⅰ卷题组五年高考考点一电场力的性质1.(2019课标Ⅰ,15,6分)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则 () A.P和Q都带正电荷B.P和Q都带负电荷C.P带正电荷,Q带负电荷D.P带负电荷,Q带正电荷答案D本题考查库仑力的性质以及学生对基本知识的理解能力,体现了运动与相互作用观念核心素养。两细绳都恰好与天花板垂直说明两小球水平方向都处于平衡状态。设匀强电场场强为E,P所带电荷量大小为q,Q所带电荷量大小为q'。若P带负电,对P分析如图甲所示,此时Q应带正电,对Q分析如图乙所示,两细绳可与天花板垂直,符合题意;同理分析若P带正电,不符合题意。故选D。  甲乙思路分析假设P带正电,分析P与Q能否同时达到平衡状态;再假设P带负电,分析P与Q能否同时达到平衡状态。2.(2015山东理综,18,6分)直角坐标系xOy中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图。M、N两点各固定一负点电荷,一电荷量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点,则H点处场强的大小和方向分别为 () A. ,沿y轴正向B. ,沿y轴负向C. ,沿y轴正向D. ,沿y轴负向234kQa234kQa254kQa254kQa答案BM、N两处的负点电荷在G处产生的合场强E1与O点处正点电荷在G处产生的场强等大反向,所以E1= ,方向沿y轴正向,因为H与G关于x轴对称,所以M、N两处的负点电荷在H处产生的合场强E2=E1= ,方向沿y轴负向。当正点电荷放在G点时,它在H点产生的场强E3= ,方向沿y轴正向,则H处的场强为EH= - = ,方向沿y轴负向,B正确。2kQa2kQa2(2)kQa2kQa2(2)kQa234kQa3.(2018课标Ⅰ,16,6分)如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5cm,bc=3cm,ca=4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则 () A.a、b的电荷同号,k= B.a、b的电荷异号,k= C.a、b的电荷同号,k= D.a、b的电荷异号,k= 16916964276427答案D本题考查库仑定律及矢量合成。若a、b的电荷同号,则c所受库仑力的合力指向2或4区域;若a、b的电荷异号,则c所受库仑力的合力指向1或3区域;故只有a、b的电荷异号,合力方向才能与a、b连线平行。设a带正电荷,b、c带负电荷,c受力如图,tanβ=tanα= , =tanβ,由库仑定律得 = ,联立得k= = 。故A、B、C三项均错误,D项正确。 34baFFbaFF22||||acbbcarQrQabQQ6427一题多解电场强度叠加法球c所受的库仑力的合力方向平行于a、b连线,表明球c处的合电场强度方向平行于a、b连线。若a、b的电荷同号,球c处的合电场强度指向2或4区域;若a、b的电荷异号,球c处的合电场强度指向1或3区域;故a、b的电荷必须异号。设a、c带正电荷,b带负电荷,球c处的电场强度方向如图,tanβ=tanα= ,由电场强度叠加原理得,tanβ= ,结合点电荷电场强度公式得 = ,联立得k= = 。故A、B、C三项均错误,D项正确。 34baEEabEE22||||bcaacbrQrQabQQ6427考点二电场能的性质4.(2014山东理综,19,6分)如图,半径为R的均匀带正电薄球壳,其上有一小孔A。已知壳内的场强处处为零;壳外空间的电场,与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能Ek0沿OA方向射出。下列关于试探电荷的动能Ek与离开球心的距离r的关系图线,可能正确的是 ()  答案A由于带正电的试探电荷在球壳内运动时,不受电场力,没有力做功,动能不变,可知C、D项错误。在球壳外,电场力做正功,动能增大,且由F库=k 可知随r的增大,F库减小,体现为Ek-r图线的斜率减小,故选项A正确,B错误。2Qqr5.(2013山东理综,19,5分)(多选)如图所示,在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷+Q、-Q,虚线是以+Q所在点为圆心、 为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是 () A.b、d两点处的电势相同B.四个点中c点处的电势最低C.b、d两点处的电场强度相同D.将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,+q的电势能减小2L答案ABD由等量异种点电荷的电场线分布及等势面特点知,A、B正确,C错误。四点中a点电势最高、c点电势最低,正电荷在电势越低处电势能越小,故D正确。6.(2012山东理综,19,5分)(多选)图中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子 () A.带负电B.在c点受力最大C.在b点的电势能大于在c点的电势能D.由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化答案CD物体做曲线运动时,合力方向指向轨迹的凹侧,说明粒子带正电,A错误;由库仑定律F=k 知离圆心越远,粒子所受的力越小,B错误;粒子从b点到c点过程中,静电力做正功,电势能减小,C正确;点电荷的等势面与虚线重合,依题意得UabUbc,又电场力做功W=qU,则WabWbc,由动能定理得粒子由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化,D正确。122qqr7.(2011山东理综,21,4分)(多选)如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a和c关于MN对称、b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是 () A.b点场强大于d点场强B.b点场强小于d点场强C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能答案BC如图所示,两电荷连线的中点位置用O表示,在中垂线MN上,O点场强最大,在两电荷之间的连线上,O点场强最小,即EbEO,EOEd,故EbEd,A错误B正确。等量异种点电荷的电场中,等势线具有对称性,a、c两点关于MN对称,Uab=Ubc,C正确。试探电荷+q从a移到c,远离正电荷,靠近负电荷,电场力做正功,电势能减小,D错误。另一种理解方法:a点电势高于c点电势,试探电荷+q在a处的电势能大,在c处的电势能小,D错误。 评析近几年的高考中,重复出现等量异种电荷的电场,本题选项涉及的场强、电势差以及电势能,也属常规常见问题,但是题目所覆盖知识点广泛,对于理解能力的要求也较高,造成得分率并不高,该题具有很高的区分度。8.(2010山东理综,20,4分)(多选)某电场的电场线分布如图所示,以下说法正确的是 () A.c点场强大于b点场强B.a点电势高于b点电势C.若将一试探电荷+q由a点释放,它将沿电场线运动到b点D.若在d点再固定一点电荷-Q,将一试探电荷+q由a移至b的过程中,电势能减小答案BD电场线的疏密表示电场的强弱,A项错误;沿着电场线方向电势逐渐降低,B项正确;+q在a点所受电场力方向沿电场线的切线方向,由于电场线为曲线,所以+q不沿电场线运动,C项错误;在d点固定一点电荷-Q后,a点电势仍高于b点,+q由a移至b的过程中,电场力做正功,电势能减小,D项正确。评析本题考查了电场强度、电势、电势能、电场线的概念及带电粒子在电场中的运动问题,综合考查了学生的推理能力和分析能力,题目难度适中。9.(2018课标Ⅰ,21,6分)(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倍答案AB本题考查带电粒子在匀强电场中的运动,能量的转化与守恒等知识。电子从a到d的过程中克服电场力做功6eV,说明电场方向由a→f,且Uad=3Uab=3Ubc=3Ucd=3Udf=6V,故Uab=Ubc=Ucd=Udf=2V,又因为φb=2V,故φa=4V,φc=0V,φd=-2V,φf=-4V,可知A项正确。Eka=10eV,从a到f过程中,需克服电场力做功8eV,Eka|W电|,因为不知道电子的运动方向,故不能确定电子能否到达平面f,故B项正确。电子经过平面d时,其电势能为2eV,故C项错误。经过平面b时的动能为8eV,经过平面d时的动能为4eV,又知Ek= mv2,故 = = ,D项错误。12bdvvkkbdEE21易错点拨隐含条件的显性化动能是标量,而速度是矢量,故本题中不知道初速度的具体方向。10.(2017课标Ⅰ,20,6分)(多选)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra,φa)标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是 () A.Ea∶Eb=4∶1B.Ec∶Ed=2∶1C.Wab∶Wbc=3∶1D.Wbc∶Wcd=1∶3答案AC本题考查场强与电势。由图可知:ra=1m、φa=6V;rb=2m、φb=3V;rc=3m、φc=2V;rd=6m、φd=1V。由点电荷的场强公式E= 得Ea∶Eb∶Ec∶Ed= ∶ ∶ ∶ =36∶9∶4∶1,A正确、B错误。由WAB=qUAB=q(φA-φB)得Wab∶Wbc∶Wcd=(φa-φb)∶(φb-φc)∶(φc-φd)=3∶1∶1,故C正确、D错误。2kQr21ar21br21cr21dr方法技巧电场力做功的计算方法定量计算电场力做功时,第一种方法是利用W=qU;第二种方法是利用功能关系即电场力所做的功等于电势能的变化量;第三种方法是利用动能定理;第四种方法是由功的定义得W=qElcosα。其中最后一种方法仅适用于匀强电场中。11.(2015课标Ⅰ,15,6分,0.699)如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等。则 () A.直线a位于某一等势面内,φMφQB.直线c位于某一等势面内,φMφNC.若电子由M点运动到Q点,电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点,电场力做负功答案B由电子从M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等可知,φMφN=φP,故过N、P点的直线d位于某一等势面内,则与直线d平行的直线c也位于某一等势面内,选项A错、B正确;φM=φQ,则电子由M点运动到Q点,电场力不做功,选项C错误;由于φPφM=φQ,电子由P点运动到Q点,电势能减小,电场力做正功,选项D错误。解题关键①电子带负电荷。②由“一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等”知N、P两点在同一等势线上,则直线c、d为匀强电场中的等势线。③由于匀强电场中电场线与等势线垂直可知,a和b为电场线。④由于电场力对电子做负功,可知电场方向为M→N。知识总结①匀强电场中电场线和等势线分别是相互垂直的两组平行线。②电场力对电场中运动电荷做的功W=qΔφ。考点三电容器、带电粒子在电场中的运动12.(2016课标Ⅰ,14,6分)一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上。若将云母介质移出,则电容器 ()A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大B.极