（江苏专用）2020版高考物理二轮复习 专题三 第一讲 电场的基本性质课件

专题三电场与磁场第一讲电场的基本性质考点一电场强度的理解与计算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。(一)电场强度的三个公式(二)研究电场的思想方法——对称法(三)谨记两点提醒1．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。2．在匀强电场中沿同一方向，相等距离上电势变化量相同。[典例]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]B[对点训练]1．(2019·扬州调研)真空中静止点电荷的电场中，A处电场强度为E，若该点电荷电荷量减半，则A处场强为()A.E4B.E2C．ED．4E解析：真空中静止点电荷的电场中，A处电场强度为E，设点电荷的电荷量为Q，A离该点电荷的间距为r，则有：E＝kQr2，若该点电荷电荷量减半，则A处场强为：E′＝kQ2r2＝E2，故B项正确。答案：B2．(2019·南通模拟)电荷量为＋Q的点电荷和接地金属板MN附近的电场线分布如图所示，点电荷与金属板相距为2d，图中P点到金属板和点电荷间的距离均为d。已知P点的电场强度为E0，则金属板上感应电荷在P点处产生的电场强度E的大小为()A．E＝0B．E＝kQd2C．E＝E0－kQd2D．E＝E02解析：Q在P点产生的场强大小E1＝kQd2，方向水平向右。根据电场的叠加原理可得：E0＝E1＋E解得金属板上感应电荷在P点处产生的电场强度E的大小为E＝E0－kQd2，故C正确。答案：C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。(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。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。[典例](2019·南京调研)“探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图所示，忽略漏电产生的影响，下列判断正确的是()A．平板正对面积减小时，静电计指针偏角减小B．静电计可以用电压表替代C．静电计所带电荷量与平行板电容器的电荷量不相等D．静电计测量的是平行板电容器所带电荷量[解析]电容器带电荷量一定，平板正对面积减小时，由C＝εS4πkd可知电容器的电容减小，根据Q＝CU可知，两板间电势差变大，则静电计指针偏角变大，选项A错误；静电计与电压表、电流表的原理不同，不能替代，电流表、电压表中必须有电流通过时，指针才偏转，故不能用电压表代替静电计，故B错误；静电计与电容器串联，其所带电荷量只是很小的一部分，即小于平行板电容器的电荷量，选项C正确；静电计是定性反映电压高低的仪器，不能反映平行板电容器的电荷量的多少，故D错误。[答案]C[对点训练]如图所示，平行板电容器两极板接在直流电源两端。下列操作能使电容器电容减小的是()A．增大电源电压B．减小电源电压C．在两极板间插入陶瓷D．增大两极板间的距离解析：根据公式C＝εS4πkd可知，增大(或减小)电源电压，电容不变，故A、B错误；在两极板间插入陶瓷即增大了电介质的介电常数ε，电容增大，故C错误；增大两极板间的距离d，电容减小，故D正确。答案：D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[典例](2019·苏北四市一模)带电球体的半径为R，以球心为原点O建立坐标轴x，轴上各点电势φ随x变化如图所示。下列说法正确的是()A．球体带负电荷B．球内电场强度最大C．A、B两点电场强度相同D．正电荷在B点的电势能比在C点的大[解析]从球出发向两侧电势降低，而电场线从正电荷出发，沿着电场线电势降低，故球体带正电荷，故A错误；球是等势体，故内部任意两点间的电势差为零，故场强为零，故B错误；A点与B点的电场强度大小相等，但方向相反，故电场强度不同，故C错误；从B到C，电势降低，正电荷从B到C受到的电场力做正功，故正电荷电势能降低，故D正确。[答案]D[对点训练][多选](2019·常州期末)如图所示，虚线为一粒子仅在电场力作用下的运动轨迹。A、B、C为轨迹上的三点，B、O、D在同一电场线上，且OB＝OD，则()A．该粒子带正电荷B．粒子在B点的加速度小于粒子在A点的加速度C．粒子在B点的电势能小于粒子在A点的电势能D．电场中O、B间的电势差小于D、O间的电势差解析：带电粒子做曲线运动，所受的电场力指向曲线的内侧，可知电场力与场强方向相反，则粒子带负电，故A项错误；根据电场线疏密可知，A点场强大于B点场强，带电粒子所受的电场力大，加速度大，故B项正确；粒子从A运动到B，电场力做负功，电势能增大，故C项错误；根据非匀强电场的场强和电压的关系U＝Ed，因DO段比OB段的电场线更密，EDOEOB，而d相等，则有UDOUOB，故D项正确。答案：BD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。(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。[典例](2019·无锡期末)如图，真空中竖直放置的两块平行金属板间加上恒定电压U0，一质量为m，电荷量为q的正点电荷A从左板处由静止释放，从右板的小孔水平射出后，进入一个两板水平放置的平行板电容器，进入时点电荷贴着上极板，经偏转后从下极板边缘飞出。已知电容器的电容值为C，极板的间距为d，长度为kd，两板间电压恒定。不计点电荷的重力，求：(1)正点电荷A进入水平放置电容器时的速度大小；(2)水平放置的电容器极板所带电荷量大小；(3)A穿过水平放置电容器的过程中电势能的增量。[解析](1)A在电场中加速，由动能定理：qU0＝12mv02，解得v0＝2qU0m。(2)A在水平放置的电容器中偏转，水平方向：kd＝v0t，竖直方向：d＝12at2，又qUd＝ma联立可解得：U＝4k2U0极板带电荷量：Q＝CU所以：Q＝4k2CU0。(3)A穿过水平放置的电容器的过程中，电场力做正功，由(2)得：W＝4k2qU0由功能关系得：ΔE＝－4k2qU0。[答案](1)2qU0m(2)4k2CU0(3)－4k2qU0[对点训练](2017·江苏高考)如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点。由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。现将C板向右平移到P′点，则由O点静止释放的电子()A．运动到P点返回B．运动到P和P′点之间返回C．运动到P′点返回D．穿过P′点解析：电子在A、B板间的电场中加速运动，在B、C板间的电场中减速运动，设A、B板间的电压为U，B、C板间的电场强度为E，M、P两点间的距离为d，则有eU－eEd＝0，若将C板向右平移到P′点，B、C两板所带电荷量不变，由E＝Ud＝QC0d＝4πkQεS可知，C板向右平移到P′时，B、C两板间的电场强度不变，由此可以判断，电子在A、B板间加速运动后，在B、C板间减速运动，到达P点时速度为零，然后返回，A项正确，B、C、D项错误。答案：A1．(2019·江苏高考)一匀强电场的方向竖直向上。t＝0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P，不计粒子重力，则P­t关系图像是()解析：设粒子带正电，运动轨迹如图所示，水平方向，粒子不受力，vx＝v0。沿电场方向：受电场力F电＝qE，则加速度a＝F电m＝qEm，经时间t，粒子沿电场方向的速度vy＝at＝qEtm，电场力做功的功率P＝F电vy＝qE·qEtm＝qE2tm＝kt∝t，选项A正确。答案：A2．(2018·江苏高考)如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态。现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴()A．仍然保持静止B．竖直向下运动C．向左下方运动D．向右下方运动解析：开始时油滴处于静止状态，有mg＝qUd，B板右端下移时，U不变，d变大，电场力F＝qUd变小，mg＞F，并且A、B两板之间的等差等势面右端将均匀地顺次向下移动，又电场强度垂直于等势面，可得油滴的受力如图所示，mg与F的合力方向为向右下方，故油滴向右下方运动。答案：D3．[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：AC4．(2019·无锡期末)避雷针上方有雷雨云时避雷针附近的电场线分布如图所示，图中中央的竖直黑线AB代表了避雷针，CD为水平地面，M、N是电场线中两个点。下列说法正确的是()A．M点的场强比N点的场强大B．试探电荷从M点沿直线移动到N点，电场力做功最少C．M点的电势比N点的电势高D．CD的电势为零，但其表面附近的电场线有些位置和地面不垂直解析：N点处的电场线比M点密集，可知M点的场强比N点的场强小，选项A错误；由于M、N两点的电势差一定，可知无论试探电荷沿什么路径从M点到N点，电场力做功都是相同的，选项B错误；沿电场线电势逐渐降低，可知M点的电势比N点的电势高，选项C正确；CD的电势为零，地面为等势面，则CD表面附近的电场线与地面都是垂直的，选项D错误。答