专题八电场
考纲解读
分析解读本专题主要研究静电场的基本性质及带电粒子在静电场中的运动问题。
场强和电势是分别描述电场的力的性质和能的性质的两个物理量。
正确理解场强和电势的物理意义,是掌握好本专题知识的关键。
电势能、电场力做功、电势能的变化等是电场能的性质讨论的延伸,带电粒子在电场中的运动问题则是电场上述两性质的综合运用。
在复习中应重视对基本概念及规律的理解;注重知识的实际应用,如带电粒子在电场中的加速、偏转以及电容的有关知识在实际生产、生活中的应用。
加强本专题知识与其他物理知识的综合应用,如带电粒子在复合场中的运动。
掌握处理较为复杂的物理问题的方法,如类比、等效、建立模型等思维方法。
命题探究
(1)设油滴质量和电荷量分别为m和q,油滴速度方向向上为正。
油滴在电场强度大小为E1的匀强电场中做匀速直线运动,故电场力方向向上。
在t=0时,电场强度突然从E1增加至E2时,油滴做竖直向上的匀加速运动,加速度方向向上,大小a1满足
qE2-mg=ma1①
油滴在时刻t1的速度为
v1=v0+a1t1②
电场强度在时刻t1突然反向,油滴做匀变速运动,加速度方向向下,大小a2满足
qE2+mg=ma2③
油滴在时刻t2=2t1的速度为
v2=v1-a2t1④
由①②③④式得
v2=v0-2gt1⑤
(2)由题意,在t=0时刻前有
qE1=mg⑥
油滴从t=0到时刻t1的位移为
s1=v0t1+a1⑦
油滴在从时刻t1到时刻t2=2t1的时间间隔内的位移为
s2=v1t1-a2⑧
由题给条件有
=2g(2h)⑨
式中h是B、A两点之间的距离。
若B点在A点之上,依题意有
s1+s2=h⑩
由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得
E 2=E1
为使E2>E1,应有
2-+>1
即当
0<t 1<
或
t 1>
才是可能的;条件式和式分别对应于v 2>0和v2<0两种情形。
若B点在A点之下,依题意有
s1+s2=-h
由①②③⑥⑦⑧⑨式得
E 2=-E1
为使E2>E1,应有
2-->1
即
t 1>
另一解为负,不合题意,已舍去。
五年高考
考点一电场力的性质
1.(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E a、E b、E c和E d。
点a到点电荷的距离r a与点a的电势φa已在图中用坐标(r a,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W ab、W bc和W cd。
下列选项正确的是()
A.E a∶E b=4∶1
B.E c∶E d=2∶1
C.W ab∶W bc=3∶1
D.W bc∶W cd=1∶3
答案AC
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a a、a b、a c,速度大小分别为v a、v b、v c。
则()
A.a a>a b>a c,v a>v c>v b
B.a a>a b>a c,v b>v c>v a
C.a b>a c>a a,v b>v c>v a
D.a b>a c>a a,v a>v c>v b
答案 D
3.(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,一带电荷量为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
答案 B
4.(2013课标Ⅰ,15,6分)如图,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。
已知b点处的场强为零,则d点处场强的大小为(k为静电力常量)()
A.k
B.k
C.k
D.k
答案 B
5.(2017北京理综,22,16分)如图所示,长l=1m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小
球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°。
已知小球所带电荷量q=1.0×10-6C,匀强电场
的场强E=3.0×103N/C,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
求:
(1)小球所受电场力F的大小。
(2)小球的质量m。
(3)将电场撤去,小球回到最低点时速度v的大小。
答案(1)3.0×10-3N(2)4.0×10-4kg(3)2.0m/s
教师用书专用(6—15)
6.(2016浙江理综,19,6分)(多选)如图所示,把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10m的绝缘细线悬挂于
O A和O B两点。
用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触,棒移开后将悬点O B移到O A点固定。
两球接触后分开,平衡时
距离为0.12m。
已测得每个小球质量是8.0×10-4kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度g=10m/s2,静电力常量
k=9.0×109N·m2/C2,则()
A.两球所带电荷量相等
B.A球所受的静电力为1.0×10-2N
C.B球所带的电荷量为4×10-8C
D.A、B两球连线中点处的电场强度为0
答案ACD
7.(2016浙江理综,15,6分)如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。
把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开,()
A.此时A带正电,B带负电
B.此时A电势低,B电势高
C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
答案 C
8.(2015安徽理综,15,6分)由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带电荷量分别为q1和q2,其间距离为r 时,它们之间相互作用力的大小为F=k,式中k为静电力常量。
若用国际单位制的基本单位表示,k的单位应为()
A.kg·A2·m3
B.kg·A-2·m3·s-4
C.kg·m2·C-2
D.N·m2·A-2
答案 B。