（京津鲁琼版）2020版高考物理总复习 第七章 紧扣高考热点 培养核心素养课件

第七章静电场紧扣高考热点培养核心素养热点1电场强度的叠加与计算(2019·福建莆田一检)如图所示，边长为a的正方体的顶点A处有一电荷量为－Q的点电荷，其他7个顶点各有一电荷量为＋Q的点电荷，正方体中心O处有一个电荷量为－q的点电荷，静电力常量为k，则O点处的点电荷受到的电场力大小为()A.8kQq3a2B.4kQq3a2C.86kQq9a2D.83kQq9a2[思路点拨]以正方体体对角线端点的两个电荷为一组进行分组，得到三组等量同种电荷和一组等量异种电荷，根据对称性和力的合成确定O点处的点电荷受到的电场力大小．[解析]根据库仑定律可得电场力F＝kQqr2，O点到正方体顶点的距离r＝32a，则正方体任一顶点上的点电荷对O点处的点电荷的库仑力大小均为F＝kQq（32a）2＝4kQq3a2；库仑力方向沿两电荷连线方向，正方体体对角线两端的两个电荷电性相同时，两个库仑力等大反向；正方体体对角线两端的两个电荷电性相反时，两个库仑力等大同向．根据矢量叠加定理可知，O点处的点电荷受到的电场力大小为2F＝8kQq3a2，A选项正确．[答案]A本题以“以正方体模型”为载体，主要考查点电荷产生的电场的叠加问题，体现了对“建立物理模型”“物理思维方式”的考查，要求考生能利用物理规律以及对称性等思想处理问题，对考生能力的要求比较高，正是物理学科核心素养中“科学思维”的体现．热点2电场中轨迹类问题的分析(多选)(2019·吉林长春实验中学模拟)如图所示，虚线a、b、c为电场中的三条等势线，相邻两等势线之间的电势差相等，从等势线a上一点A处，分别射出甲、乙两个粒子，两粒子在电场中的运动轨迹分别交等势线c于B、C两点，甲粒子从A点到B点动能变化量的绝对值为E，乙粒子从A点到C点动能变化量的绝对值为12E.不计粒子重力及两粒子间的相互作用，由此可判断()A．甲粒子一定带正电，乙粒子一定带负电B．甲、乙两粒子的电荷量一定满足|q甲|＝2|q乙|C．甲粒子动能增加，乙粒子动能减少D．甲粒子在B点的电势能绝对值一定是乙粒子在C点的2倍[思路点拨]根据电场力做功可以确定带电粒子的动能和电势能的大小关系．[解析]因为不知道三条等势线的电势高低，故无法判断电场强度的方向，所以无法判断甲、乙的电性，A错误；对甲，根据动能定理有|q甲UAB|＝|ΔEk甲|＝E，对乙，|q乙UAC|＝12E，因此|q甲|＝2|q乙|，故B正确；由粒子所受电场力指向轨迹内侧且电场方向与速度方向的夹角可以判断，甲粒子从A点到B点过程，电场力做正功，动能增加，乙粒子从A点到C点过程，电场力做负功，动能减小，故C正确；若等势线c的电势为零，则两粒子在该等势线上的电势能均为零，故D错误．[答案]BC电场中轨迹类问题的思维模板热点3带电粒子在电场中的运动如图所示为某静电除尘装置的原理图，废气先经过机械过滤装置再进入静电除尘区．图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)仅在电场力作用下向集尘极迁移并沉积的轨迹，A、B两点是轨迹与电场线的交点．若不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化，则以下说法正确的是()A．A点电势高于B点电势B．尘埃在A点的加速度大于在B点的加速度C．尘埃在迁移过程中做匀变速运动D．尘埃在迁移过程中电势能始终在增大[思路点拨]明确电场线的分布规律，抓住尘埃的运动方向与电场力方向的关系是解题的关键．[解析]沿电场线方向电势降低，由图可知，B点的电势高于A点的电势，A错误；由图可知，A点电场线比B点密集，因此A点的场强大于B点的场强，故尘埃在A点受到的电场力大于在B点受到的电场力，则尘埃在A点的加速度大于在B点的加速度，B正确；放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的，故尘埃不可能做匀变速运动，C错误；由图可知，尘埃进入静电除尘区时，速度方向与电场力方向的夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大；后来变为锐角，电场力做正功，电势能减小；对于全过程而言，根据电势的变化可知，电势能减小，D错误．[答案]B(1)一个条件：带电粒子在非匀强电场中的运动往往涉及曲线运动的知识，解决此类问题时要根据曲线运动的条件，即粒子的初速度方向与电场力的方向不在一条直线上分析问题，且粒子的运动轨迹向电场力的方向发生偏转，由此可判断粒子的电性或电场的方向．(2)两个关系：一是电场力做功与电势能变化的关系，即电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加；二是电势与电势能的关系，即正电荷在高电势点电势能大，负电荷在低电势点电势能大．热点4带电粒子在交变场中的运动(2019·四川成都模拟)如图甲所示，A、B为两块相距很近的平行金属板，A、B间电压为UAB＝－U0，紧贴A板有一电子源，不停地飘出质量为m，带电荷量为e的电子(初速度可视为0)．在B板右侧两块平行金属板M、N间加有如图乙所示的电压，电压变化的周期T＝Lm2eU0，板间中线与电子源在同一水平线上．已知板间距为d，极板长L，求：(1)电子进入偏转极板时的速度；(2)T4时刻沿中线射入偏转极板间的电子刚射出偏转极板时与板间中线的距离(未与极板接触)．[思路点拨]本题是加速电场和偏转电场的组合模型，利用动能定理分析电子在电场中的加速运动．[解析](1)设电子进入偏转极板时的速度为v，由动能定理有eU0＝12mv2解得v＝2eU0m.(2)由题意知，电子穿过偏转极板所需时间t＝Lv＝Lm2eU0＝T故在T4时刻沿中线射入偏转极板间的电子在电场方向上先加速再减速，然后反向加速再减速，各段位移大小相等，故电子沿板间中线射出偏转极板，与板间中线的距离为0.[答案]见解析本题以交变电场为载体进行命题，带电粒子先经加速电场加速，再经偏转电场偏转，培养学生的建模能力、推理能力以及应用物理规律处理问题的能力，解答时运用了分解法、对称法、临界法，体现了对“物理观念”以及“科学思维”的考查．热点5带电体在重力场和电场中的运动如图所示，BCDG是光滑绝缘的34圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中．现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上，滑块受到电场力大小为34mg，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g.已知sin37°＝0.6.(1)若滑块从水平轨道上距离B点s＝3R的A点由静止释放，求滑块到达与圆心O等高的C点时速度大小；(2)在(1)的情况下，求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小；(3)改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小．[思路点拨]审题时，注意对小滑块运动过程的分析，通过动能定理求出小滑块在C点的速度大小，进而由圆周运动的知识求出小滑块在C点时受到轨道的作用力大小；解答第(3)问的关键是找出等效“最高点”．[解析](1)设滑块到达C点时的速度大小为vC，从A点到C点的运动过程，由动能定理得qE(s＋R)－μmgs－mgR＝12mv2C由题意可知qE＝34mg，μ＝0.5，s＝3R代入数据解得vC＝gR.(2)滑块到达C点时，由电场力和轨道作用力的合力提供向心力，则有FN－qE＝mv2CR解得FN＝74mg.(3)重力和电场力的合力的大小为F＝（mg）2＋（Eq）2＝54mg设重力和电场力的合力的方向与竖直方向的夹角为α，则tanα＝qEmg＝34解得α＝37°滑块恰好由F提供向心力时，在圆轨道上滑行的过程中速度最小，设此时滑块到达DG间的M点，相当于“最高点”，M点与O点的连线和竖直方向的夹角为37°，设最小速度为v，则有F＝mv2R解得v＝5gR2.[答案]见解析(1)带电小球在重力场和电场形成的复合场中运动时，经常遇到求小球在竖直平面内做圆周运动的临界速度的问题．小球能维持圆周运动的条件是能过最高点，而这里的最高点不一定是几何最高点．小球能自由静止的位置，即“等效最低点”，小球过该点的线速度最大；圆周上与该点在同一直径的另一点为“等效最高点”，小球过该点的线速度最小．(2)等效最高点可根据等效重力法分析：将重力与电场力进行合成，如图所示，则F合为等效重力场中的“重力”，g′＝F合m为等效重力场中的“等效重力加速度”，F合的方向等效为“重力”的方向，即在等效重力场中的“竖直向下”方向．