（江苏专用）2020高考物理二轮复习 第一部分 专题三 电场与磁场 第一讲 电场的基本性质课件

第一讲电场的基本性质专题三电场与磁场123课前自测诊断课堂重点攻坚课后“达标”检测考点一电场强度的理解与计算释疑4大考点本考点是对电场强度概念、公式等基础知识的考查，考查时常结合库仑定律、电场力、平衡条件等相关知识简单交汇命题，属于送分题型。建议考生自学为主。(一)电场强度的三个公式(二)研究电场的思想方法——对称法(三)几种题型的重点关照1．点电荷产生的电场，在同一圆上，电场强度大小相等，方向不同，但同一圆周上电势相等。空间有多个点电荷时，某点的电场强度为各点电荷在此点单独产生的电场强度的矢量和，电势则为代数和，如诊断卷第1题。2．在匀强电场中沿同一方向，相等距离上电势变化量相同。如诊断卷第2题中，因cd＝2ab，有Ucd＝2Uab。3．明确均匀带电体所产生的电场特性，找出解题的突破口。如诊断卷第3题，均匀带电圆盘在b点和在d点所产生的电场强度等大反向，因此，圆盘上电荷在d点处产生的电场强度方向水平向右，大小为kqR2，d点的合场强大小为kqR2＋kq3R2＝k10q9R2。[题点全练]1.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2，E1与E2之比为()A．2∶1B．1∶2C．2∶3D．4∶3解析：如图所示，不妨设M、N处分别放置电荷量为＋q、－q的点电荷，则E1＝2kqr2，E2＝kqr2，E1∶E2＝2∶1，A正确，B、C、D错误。答案：A2.如图，A、O、B是均匀带电圆环轴线上的三点，其中O为圆环的中心，已知AO＝OB＝2r，C、D分别为AO、BO的中点，若在A点放置电荷量为＋Q的点电荷，则C处的电场强度为零，现仅将A处电荷的电荷量改为－Q，则()A．C处场强为零B．C处场强大小为2kQr2C．D处场强大小为10kQ9r2D．B处场强大于C处场强解析：若在A点放置电荷量为＋Q的点电荷，C处的电场强度为零，说明均匀带电圆环在C处产生的场强大小为E1＝kQr2，方向水平向左；若在A点放置电荷量为－Q的点电荷，根据电场强度的叠加可知，C点场强为EC＝2kQr2，方向向左，故A错误，B正确；根据对称性及电场强度的叠加可知，D点场强为ED＝kQr2－kQ3r2＝8kQ9r2，方向向右，故C错误；经分析可知B处场强小于C处场强，故D错误。答案：B3.[多选](2019·江苏南京师大附中模拟)如图所示，MN是一半圆形绝缘线，O点为圆心，P为绝缘线所在圆上一点，且OP垂直于MN，等量异种电荷分别均匀分布在绝缘线上、下14圆弧上。下列说法中正确的是()A．O点处和P点处的电场强度大小相等，方向相同B．O点处和P点处的电场强度大小不相等，方向相同C．将一正点电荷沿直线从O移动到P，电势能增加D．将一正点电荷沿直线从O移动到P，电场力始终不做功解析：因为电荷是均匀分布的，所以可以等效认为正负电荷分别位于所在圆弧的中点处，分别画出正、负电荷在O、P点产生的电场强度的方向，如图所示，由对称性可知，O点和P点的合场强的方向都向下，同理可得在O、P的连线上，所有点的合场强的方向都是向下的。由点电荷的电场E＝kqr2，O点到两处的电荷的距离比较小，所以正负电荷在O点产生的场强都大于在P点产生的场强，而且在O点正负电荷的场强之间的夹角比较小，所以O点处的合场强一定大于P点处的合场强，所以B正确，A错误。因为在O、P的连线上，所有点的合场强的方向都是向下的，所以在O、P的连线上移动电荷，电场力不做功，电势能不变，故D正确，C错误。答案：BD考点二平行板电容器问题本考点是对平行板电容器两类动态问题的考查，考查时常涉及电容的定义式、平行板电容器电容的决定式及E＝Ud等知识，属于送分题型。建议考生适当关注即可。(一)理清知识体系(二)关注常考元件1．静电计指针张开的角度随电容器两板电压的增大而增大。如诊断卷第5题，电容器电量不变，U随C的变化而变化，从而确定静电计指针偏角变化规律。2．当有电容器的回路接有二极管时，因二极管的单向导电性，将使电容器的充电或放电受到限制。[题点全练]1.两块竖直放置的平行正对的金属板构成一个平行板电容器。电容器左极板接地，右极板与静电计相连，在距离两板等距离的A点处有一个带电小球在静电力与细绳牵引下处于静止状态。若将左极板向右移动靠近A点(未接触)后系统再次平衡，下列说法中正确的是()A．绳子的张角变小B．极板上的电荷量减少C．静电计的指针偏角不变D．若将细绳剪断，小球将做匀加速直线运动(未接触极板前)解析：极板带电荷量Q不变，根据C＝QU、C＝εS4πkd以及E＝Ud可得E＝4πkQεS，移动电容器极板，电场强度不发生变化，小球受到的电场力不变，则绳子的张角不变，选项A、B错误；极板靠拢时，C变大，U减小，静电计指针偏转角变小，选项C错误；绳子剪断后，小球初速度为零，所受的重力和电场力都是恒力，则加速度恒定，在未接触极板前，小球做匀加速直线运动，选项D正确。答案：D2.[多选](2019·徐州期中)如图所示，电容器由平行金属板M、N和电介质D构成。电容器通过开关S及电阻及与电源E相连接。下列判断正确的是()A．M上移电容器的电容变大B．将D从电容器中抽出，电容变小C．断开开关S，M上移，MN间电压将增大D．闭合开关S，M上移，流过电阻的电流方向从B到A解析：根据电容的决定式C＝εS4πkd可知，当M向上移时，板间距离d增大，电容器的电容变小；当将D从电容器中抽出，介电常数ε减小，电容器的电容变小，故A错误，B正确；断开开关S，M上移，电量不变，而电容减小，根据电容的定义式C＝QU，可知电容器两端的电压增大，故C正确；闭合开关S，电压不变，M上移时电容减小，则由Q＝UC可知，电量Q减小，电容器放电，流过电阻的电流方向从A到B，故D错误。答案：BC考点三电场的性质及应用本考点在考查中具有“知识交汇多”“信息含量多”“考查角度多”三多特点，这些特点足够让其成为高分路上的一大“拦路虎”，遇到此类问题，考生无须一见就慌，只要静下心来，运用所学知识灵活变通，从力和能的角度去分析，就不难做出准确判断。(一)理清知识体系(二)掌握解题方法1．电场性质的判断方法判断电势的高低①根据电场线的方向判断②根据UAB＝φA－φB判断③根据电场力做功(或电势能)判断判断电势能的大小①根据Ep＝qφ判断②根据电场力做功(W＝－ΔEp)判断2．根据运动轨迹判断粒子的受力及运动情况(1)确定受力方向的依据①曲线运动的受力特征：带电粒子受力总指向曲线的凹侧；②电场力方向与场强方向的关系：正电荷的受力方向与场强方向同向，负电荷则相反；③场强方向与电场线或等势面的关系：电场线的切线方向或等势面的法线方向为电场强度的方向。(2)比较加速度大小的依据：电场线或等差等势面越密⇒E越大⇒F＝qE越大⇒a＝qEm越大。(3)判断加速或减速的依据：电场力与速度成锐角(钝角)，电场力做正功(负功)，速度增加(减小)。3．φ­x图线的斜率表示沿x方向的电场强度如诊断卷第9题中，根据φ­x图像可知P点场强为零，P点左侧电场方向向右，P点右侧电场方向向左，因此质子所受电场力先向右后向左。[题点全练]1．[多选](2017·江苏高考)在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示。下列说法正确的有()A．q1和q2带有异种电荷B．x1处的电场强度为零C．负电荷从x1移到x2，电势能减小D．负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大解析：由题图可知，空间的电势有正有负，且只有一个极值，则两个点电荷必定为异种电荷，A项正确；由E＝ΔφΔx可知，φ­x图像的切线斜率表示电场强度，因此x1处的电场强度不为零，B项错误；负电荷从x1移到x2的过程中，电势升高，电场强度减小，由Ep＝qφ，F＝qE可知，电势能减小，受到的电场力减小，C项正确，D项错误。答案：AC2．[多选](2019·江苏高考)如图所示，ABC为等边三角形，电荷量为＋q的点电荷固定在A点。先将一电荷量也为＋q的点电荷Q1从无穷远处(电势为0)移到C点，此过程中，电场力做功为－W。再将Q1从C点沿CB移到B点并固定。最后将一电荷量为－2q的点电荷Q2从无穷远处移到C点。下列说法正确的有()A．Q1移入之前，C点的电势为WqB．Q1从C点移到B点的过程中，所受电场力做的功为0C．Q2从无穷远处移到C点的过程中，所受电场力做的功为2WD．Q2在移到C点后的电势能为－4W解析：根据电场力做功与电势能的变化关系知Q1在C点的电势能Ep＝W，根据电势的定义知C点电势φ＝Epq＝Wq，A对。在A点的点电荷产生的电场中，B、C两点处在同一等势面上，Q1从C移到B的过程中，电场力做功为0，B对。单独在A点固定电荷量为＋q的点电荷时，C点电势为φ，单独在B点固定点电荷Q1时，C点电势也为φ，两点电荷都存在时，C点电势为2φ，Q2从无穷远移到C点时，具有的电势能Ep′＝－2q×2φ＝－4W，电场力做功W′＝－Ep′＝4W，C错，D对。答案：ABD3.(2019·南京、盐城二模)真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定于x轴上x1＝0和x2＝4a的两点，在它们的连线上场强E与x关系如图所示(取x轴正方向为场强正方向，无穷远处为电势零点)，以下判断正确的是()A．Q1带正电、Q2带负电B．Q1的电荷量是Q2的3倍C．x轴上3a处的电势为零D．正点电荷q在x轴上a处的电势能比在2a处的大解析：因x＝0附近的场强为正，x＝4a附近的场强为负值，可知两电荷均带正电，选项A错误；在x＝3a处的场强为零，则kQ13a2＝kQ2a2，解得Q1＝9Q2，选项B错误；x轴上3a处的电势为正，选项C错误；电场线方向从x轴上a处指向2a处，则正点电荷q从x轴上a处到2a处电场力做正功，则电势能减小，即正点电荷q在x轴上a处的电势能比在2a处的大，选项D正确。答案：D考点四带电粒子在电场中的运动本考点是历年高考的主干和重点，带电粒子在电场中的运动有两种情况：一是直线运动，主要考查运动学规律和动能定理；二是类平抛运动，主要应用运动的合成与分解来解决。考生失分的原因主要有两种：一是不能正确分析带电粒子的受力情况，如是否考虑重力，电场力方向判断不清；二是对带电粒子在电场中的运动过程分析错误。建议对本考点重点攻坚。(一)掌握分析思路(二)用好解题技巧1．当粒子在板间偏转时间远小于交变电压的周期时，可认为粒子偏转过程中，极板间电压恒定不变，则粒子受力不变，做匀变速运动。2．带电粒子从电场中偏转后打在屏上，相当于从极板中心沿直线射到屏上。如诊断卷第11题，电子离开偏转电场时速度的反向延长线过偏转电场的中心，由几何关系知yh＝L1L1＋2L2。[题点全练]1.[多选]高速粒子轰击荧光屏可致其发光。如图，在竖直放置的铅屏A的右表面上贴着β射线放射源P，放射出β粒子(实质是电子)的速度大小为v0。足够大的荧光屏M与铅屏A平行放置，相距d，其间有水平向左的匀强电场，电场强度大小为E。已知电子电荷量为－e，质量为m。不考虑相对论效应，则()A．垂直射到荧光屏M上的电子速度大小为2eEdm＋v02B．到达荧光屏离P最远的电子运动时间为2mdeEC．荧光屏上发光半径为2mdv02eE－4d2D．到达荧光屏的电子电势能减少了eEd解析：电子从铅屏A到荧光屏M的运动过程，电场力做正功，根据动能定理得eEd＝12mv2－12mv02，解得垂直射到荧光屏M上的电子速度大小v＝2eEdm＋v02，故A项正确；电子的运动方向是任意的，当电子沿平行于铅屏A的方向运动时到达荧光屏M距放射源P的距离最远，此时电子做类平抛运动，沿电场线方向：d＝12at2，a＝eEm，解得时间t＝2mdeE，故B项正确；B项中所述的电子在垂直于电场线方向运动的距离就是荧光屏上的发光半径，r＝v0t＝v02mdeE，故C项错误；电子到达荧光屏的过程中，电场力做正功eEd，根据功能关系可知，电场力做正功电势能减少，减少量为eE