（课标Ⅱ卷）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(课标Ⅱ专用)考点一电场力的性质五年高考A组统一命题·课标卷题组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.(2016课标Ⅱ,15,6分)如图,P是固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的电场中运动,运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac,速度大小分别为va、vb、vc。则 () A.aaabac,vavcvbB.aaabac,vbvcvaC.abacaa,vbvcvaD.abacaa,vavcvb答案D带电粒子在电场中仅受电场力作用,由牛顿第二定律知加速度a= = ,E=k ,因为rbrcra,所以abacaa;由动能定理有Wab=qQUab= m - m Wbc=qQUbc= m - m 因为Wab0,所以vavb因为Wbc0,所以vcvb因为|Uab||Ubc|,所以vavc故有vavcvb,D项正确。考查点电场力的性质解题关键①了解点电荷周围场强的分布。②利用轨迹偏转情况判定受力方向。③利用点电荷周围等势面的特点,判定电场力做功。易错警示通过轨迹的偏转情况判定受力方向与速度变化情况是难点及易错点。FmQqEm2Pqr122bv122av122cv122bv3.(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。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。2kQr21ar21br21cr21dr4.(2019课标Ⅱ,20,6分)(多选)静电场中,一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一点,则 ()A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B.在M、N两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行考点二电场能的性质答案AC本题考查带电粒子在电场中运动的问题,体现了能量观念、科学推理等核心素养。粒子仅在电场力作用下由静止开始运动,运动过程中,电场力可能先做正功后做负功,速度可能先增大后减小,A正确;若电场线为曲线,则粒子运动的轨迹与电场线不重合,B错误;由能量守恒定律知动能与电势能之和恒定,而粒子在N点有动能或动能为0,则粒子在N点的电势能不可能高于在M点的电势能,C正确;粒子在N点所受电场力的方向沿电场线切线方向,与轨迹切线不一定平行,D错误。思路分析如图所示,在等量同种点电荷形成的电场中,带正电的粒子在M点由静止释放,其将在M、N之间做往复运动,在M→N过程,粒子速度先增大后减小。 5.(2019课标Ⅲ,21,6分)(多选)如图,电荷量分别为q和-q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。则 ()A.a点和b点的电势相等B.a点和b点的电场强度大小相等C.a点和b点的电场强度方向相同D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加答案BC本题通过两等量异种点电荷的电场考查了电场力的性质与电场能的性质,利用点电荷所处的空间位置考查了学生的推理能力,体现了运动与相互作用观念、能量观念等物理观念的素养要素。由点电荷产生的电势分布可知q在a点产生的电势低于在b点产生的电势,-q在a点产生的电势也低于在b点产生的电势,故φaφb,再由Ep=qφ可知负电荷在a、b两点的电势能EpaEpb,故A、D均错误。由点电荷的场强分布可知q在a点产生的场强与-q在b点产生的场强完全相同,q在b点产生的场强与-q在a点产生的场强也完全相同,故a点与b点的总场强也完全相同,B、C均正确。知识储备①点电荷产生的电势:离正场源电荷越近越高,离负场源电荷越近越低。②点电荷产生的场强大小E= ,方向沿连线背离正场源电荷或指向负场源电荷。③掌握电场的叠加原理。2kQr6.(2018课标Ⅱ,21,6分)(多选)如图,同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点。一电荷量为q(q0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1;若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2。下列说法正确的是 () A.此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行B.若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为 C.若c、d之间的距离为L,则该电场的场强大小一定为 D.若W1=W2,则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差122WW2WqL答案BD本题考查电场力做功与电势能变化量的关系、匀强电场中U=Ed。根据电场力做功与电势能变化量的关系有W1=q(φa-φb)①,W2=q(φc-φd)②,WMN=q(φM-φN)③,根据匀强电场中“同一条直线上两点间的电势差与两点间的距离成正比”的规律可知,UaM=UMc,即φa-φM=φM-φc,可得φM= ④,同理可得φN= ⑤,联立①②③④⑤式可得:WMN= ,即B项正确。若W1=W2,则φa-φb=φc-φd,结合④⑤两式可推出φa-φM=φb-φN,即D项正确。由题意无法判定电场强度的方向,故A、C项均错误。易错点拨注意E= 成立的条件在匀强电场中,E= 中的d为始、末两点沿电场线方向上的距离,本题中如果未注意这一条件,易错选C。2acφφ2bdφφ122WWUdUd7.(2017课标Ⅲ,21,6分)(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本题考查场强与电势差的关系、电势能和电场力做功。设a、c连线上d点电势为17V,连接b、d,bd为等势线,如图 据U=Ed可知,匀强电场中U与d成正比,则 = ,即 = ,得lcd=4.5cm,则tanθ= = ,θ=37°,过c点作bd的垂线交bd于e点,如图,则lce=lcbsinθ=6× cm=3.6cm,Uce=26V-17V=9V,ce方向垂直等势线bd且φcφe,则ce方向为匀强电场方向,据E= 可知E= =2.5V/cm,故A选项正确。laO=lcb,故UaO=Ucb,即φa-φO=φc-φb,得φO=1V,故B选项正确。cdcaUUcdcall26V17V26V10V8cmcdl4.563435Ud9V3.6cm据Ep=qφ=(-e)φ,φaφb,知EpaEpb,故C选项错误。据Wbc=qUbc知Wbc=(-e)Ubc=(-e)(φb-φc)=(-e)(17-26)V=9eV,故D选项正确。方法技巧充分利用U=Ed中场强一定时U与d成正比的关系、直角三角形中tan37°= 和sin37°= 解题。①建立bd等势线,在ac上利用U与d成正比来求φd=17V时cd的长度lcd=4.5cm,确定θ=37°。②作出等势线的垂线寻找E的方向,再利用θ=37°得到ce长度。③由E= 算出E的大小。④在应用Ep=qφ及W=qU时要注意电子带电荷量为-e,这样判断电子在a、b点电势能高低时不易出错。3435Ud8.(2016课标Ⅰ,20,6分)(多选)如图,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知 () A.Q点的电势比P点高B.油滴在Q点的动能比它在P点的大C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小答案AB由油滴轨迹在竖直面内相对于过P点的竖直线对称可知油滴在水平方向所受合力为0,竖直方向上油滴受重力和电场力,结合曲线轨迹的特点可知电场力竖直向上且电场力大于重力,油滴受力及电场线方向如图所示,由沿电场线方向电势逐渐降低,得Q点的电势比P点的高,A选项正确;油滴从Q点到P点合力做负功,根据动能定理得油滴在Q点的动能大于它在P点的动能,这一过程中电场力做负功,则油滴在Q点的电势能小于它在P点的电势能,故B项正确,C项错;因为重力和电场力为恒力,所以油滴在Q、P两点的加速度相同,故D项错误。 考查点电场能的性质思路点拨①由轨迹在竖直面内相对于过P点的竖直线对称,类比斜上抛运动的轨迹可知油滴所受合力方向竖直向上,电场力大于重力。②带负电荷的油滴所受电场力竖直向上,电场方向竖直向下,沿电场方向电势降低。9.(2016课标Ⅲ,15,6分)关于静电场的等势面,下列说法正确的是 ()A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功答案B假设两个电势不同的等势面相交,则交点处的电势就是两个不同的值,这是不可能的,A错误;同一等势面上各点电势相等,而场强不一定相等,C错误;负电荷从高电势处移到低电势处,电势能增加,电场力做负功,D错误。考查点电场能的性质解题关键①了解等势面上各点电势相等。②了解等势面与电场线垂直。③了解等差等势面越密处,电场强度越大。10.(2015课标Ⅰ,15,6分)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