高三物理一轮复习必备精品静电场doc高中物理

第六章静电场www.k.s5.u.com课标导航课程内容标准：1.知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷之间的相互作用的规律。通过静电力与万有引力的比照，体会自然规律的多样性与统一性。例如（09年江苏物理）第1题就考察了库仑定律。www.ks5u.com2.了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强度。会用电场线描述电场。例如（09年广东理科根底）第12题就考到了电场线的相关知识。3.知道电势能、电势，理解电势差。了解电势差与电场强度的关系。例如（09年全国卷Ⅰ）第18题就考到了此方面的知识点www.ks5u.com4.观察常见电容器的构造，了解www.ks5u.com电容器的电容。例如（09年福建卷）第15题涉及到电容器的问题。复习导航依据《考试说明》要求，结合近www.ks5u.com几年高考考察情况，本局部复习时应该注意把握：1.抓住和理清两条主线：一是www.ks5u.com电场力的性质：例如库仑定律的应用、电场强度的定义法、、电场对电荷的作用力。二是电场的能的性质：充分理解电势、电势能、电势差、等势面等根本重要概念；电场力做功和电势能变化的关系。2.掌握问题的处理方法：⑴注意比较理解电场强度、电势、电势能概念。⑵类比重力做功特点，应用电场力做功与电势能变化的关系解题；在只有电场力、重力、弹力的做功的情况下，“机械能+电势能”在相互转化中www.ks5u.com的总量保持不变，主要应用动能定理充分解决。⑶平行板电容器问题抓住引起变化的因素，应用-35-/35\n讨论，分清是Q或者U哪个量变化。⑷带电粒子在电场中的加速和偏转，类比平抛运动的处理以及周围运动的处理方法灵活应用牛顿运动定律、动能定理等解决。第1课时库仑定律、电场力的性质1、高考解读真题品析知识：在历年高考中考察电场（www.ks5u.com电场强度、电场线）、电势、等势线等例1.（08江苏）6．如图www.ks5u.com所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB=BC，电场中的A、B、C三点的场www.ks5u.com强分别为EA、EB、EC，电势分别为、、，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，那么以下关系中正确的有（）A.＞＞B.EC＞EB＞EAC.　UAB＜UBC　　　　　　www.ks5u.com　　D.　UAB＝UBC解析：A选项依据沿电场线www.ks5u.com的方向电势降低A对.B选项依据电场线越密，电场强度越大B对.C、D选项类比匀www.ks5u.com强电场,AB处的平均电场强度小于BC处的平均电场强度，C对D错.点评：像考这样的知识点多数是以选择题的形式出现（因为出题者考虑到覆盖知识点要全的原那么，选择题可以多考几个选www.ks5u.com项），这就需要同学们把重要的根本概念搞清楚，针对不同的知识点选择不同解法。热点关注知识：库仑定律-35-/35\n例2.（09年浙江卷）16．如图www.ks5u.com所示，www.ks5u.com在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为的相同小球，小球之间用劲度系数均为的轻质弹簧绝缘连接当3个小球处在静止状态时，每根www.ks5u.com弹簧长度为已知静电力常量为，假设不考虑弹簧的静电感应，那么每根弹簧的原长为A．B．C．D．解析：最右侧小球受三个www.ks5u.com力的作用，它们的关系是F13F23F弹，得点评：应用库仑定律时要注意①两带电体均可以www.ks5u.com看成点电荷②两带电体的电荷量均以其绝对值代入计算库仑力2、知识网络考点1.电荷、电荷守恒定律1.自然界中存在两种电荷www.ks5u.com：正电荷和负电荷。例如：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。2.元电荷：电荷量的电荷，叫元电荷。说明任意带电体的电荷量都是元电荷电荷量的整数倍。www.ks5u.com-35-/35\n1.电荷守恒定律：电荷既不能被创造，又不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一局部转www.ks5u.com移到另一局部，电荷的总量保持不变。考点2.库仑定律1.内容：在真空中静止的两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在他们的连线上。2.公式：3.适用条件：真空中www.ks5u.com的点电荷。4.点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状对相互作用力的影响可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。考点3.电场强度www.ks5u.com1.电场⑴定义：存在电荷周围能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。⑵根本性质：对放入其中的电荷有力的作用。2.电场强度⑴定义：放入电场中的www.ks5u.com电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值，叫做改点的电场强度⑵单位：N/C或V/m。⑶电场强度的三种表达方式的比较定义式决定式关系式表达式适用任何电场真空中的点电荷匀强电场-35-/35\n范围说明E的大小和方向与检验电荷的电荷量以及电性以及存在与否无关Q：场源电荷的电荷量r:研究点到场源电荷的距离U:电场中两点的电势差d：两点沿电场线方向的距离⑷矢量性：规定正电www.ks5u.com荷在电场中受到的电场力的方向为改点电场强度的方向，或与负电荷在电场中受到的电场力的方向相反。⑸叠加性：多个电荷在电场中某点的电场强度为各个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫做电场强度的叠加，电场强度的叠加尊从平行四边形定那么。考点4.电场线、匀强电场1.电场线：为了形象www.ks5u.com直观描述电场的强弱和方向，在电场中画出一系列的曲线，曲线上的各点的切线方向代表该点的电场强度的方向，曲线的疏密程度表示场强的大小。2.电场线的特点⑴电场线是为了直www.ks5u.com观形象的描述电场而假想的、实际是不存在的理想化模型。⑵始于正电荷或无穷远，终于无穷远或负电荷，电场线是不闭合曲线。⑶任意两条电场线不相交。⑷电场线的疏密表示电场的强弱，某点的切线方向表示该点的场强方向，它不表示电荷在电场中的运动轨迹。⑸沿着电场线的方向www.ks5u.com电势降低；电场线从高等势面（线）垂直指向低等势面（线）。3.匀强电场⑴定义：场强方向处处相同，场强大小处处相等的区域称之为匀强电场。-35-/35\n⑵特点：匀强电场中的www.ks5u.com电场线是等距的平行线。平行正对的两金属板带等量异种电荷后，在两板之间除边缘外的电场就是匀强电场。1.几种典型的电场线孤立的正电荷、负电荷、等量异种电荷、等量同种电荷、正点电荷与大金属板间、带等量异种电荷的平行金属板间的电场线3、复习方案根底过关重难点：库仑电荷分配法www.ks5u.com例3.（09年江苏物理）1．两个分别带有电荷量和+的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为www.ks5u.com的两处，它们间库仑力的大小为。两小球相互接触后将其固定距离变为，那么两球间库仑力的大小为www.ks5u.comA．B．C．D．解析：此题考察库仑定律及带电题电量的转移问题。接触前两个点电荷之间的库仑力大小为，两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电量先中和后均分，所以两球分开后各自带点为+Q，距离又变为原来的，库仑力为，所以两球间库仑力的大小为，Cwww.ks5u.com项正确。如两球原来带正电，那么接触各自带电均为+2Q。答案：C-35-/35\n点评：两个完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和在平均分配。典型例题一、三自由点电荷共线平衡问题图1AB例4．（改编）已知www.ks5u.com真空中的两个自由点电荷A和B,,,相距L如图1所示。假设在直线AB上放一自由电荷C,让A、B、C都处于平衡状态，那么对C的放置位置、电性、电量有什么要求？解析：此问www.ks5u.com题属于力学的平衡问题，每个点电荷都处于另外两个点电荷的电场中，LX图2ABC都符合。找出点电荷A、B的合场强为零的点放C，根据题中A、B的电性可www.ks5u.com知的点必定在A、B外侧，再根据，结合A、B的电量得出的点必定在B的外侧靠近电量较小的B。设C的带电量,距B的距离为X，如图2所示对C：代入数据解得X=2L因为约去www.ks5u.com，所以对于C只要放的位置符合它就可以平衡，A、B要平衡就得对C电性、电量有要求。C假设带负电A、B都不能平衡，故C带正电。对B：代入数据解得Q=9QABC此题也可以对A和B或者A和C列出二个力的平衡等式，解答结果一样。实质是三个物体共受3对相互作www.ks5u.com用力，根据平衡条件和牛FCAFBAFABFCBFBCFAC顿第三定律可以由“二平衡”推出“三平衡’，即“六力三平衡”，如图3所示。图3小结：由此题我们可以得出三自由点电荷-35-/35\n共线平衡问题有如下特点①三自由点电荷电性必为“两同一异”。假设三者均带同种电荷，无论怎么放，外侧点电荷都不可能平衡。②异种电荷必www.ks5u.com放中间。假设异种电荷B放外侧，它本身不可能平衡。③放在内侧的异种电荷B电量最小。因为假设QB>QC，那么FBA>FCa，A不能平衡。假设QB>QA，那么FBC>FAC，C不能平衡。即共线平衡www.ks5u.com的三个自由电荷，电性是“两侧同，中间异”，电量是“夹小”—指中间电荷电量最小，“靠小”—指中间电荷靠近电量较小的电荷。例5．（原创）以下各组共线的三个自由电荷,可以平衡的是（）A、4Q4Q4QB、4Q－5Q3QC、9Q－4Q36QD、－4Q2Q－3Q解析：由“两同一异”排除A项，由“两侧同，中间异”且“夹小”排除B项,其实三点电荷的电量还有www.ks5u.com定量关系,借用图3可得对A：①对B：②对C：③由①②③结合牛顿第三定律有:而再结合数学知识www.ks5u.com可以推得，即，代入数据可得D项不合，应选C。二、三自由点电荷共www.ks5u.com线不平衡（具有共同的加速度）问题例6．质量均为m的三个小球A、B、C放置在光滑的绝缘水平面的同一直线上，彼此相隔L。A球带电量，，假设在小球C上外加一个水平向右的恒力F，如图4所示，要使三球间距始终www.ks5u.com保持L运动，那么外力F应为多大？C球的带电量有多大？-35-/35\n解析：题中每个小球都具有共同的向右加速度，显然C应带负电，才对AB均有向右引力。根据库仑定律和牛顿第二定律，选向右为正方向图4ABCF对A：①对B：②由①②解得，,对A、B、C整体：小结：如果多个物体具有共同的恒www.ks5u.com定的加速度，那就得灵活运用隔离法与整体法解题。图像问题。第2课时电场能的性质1、高考解读真题品析知识：考察电场、电势、等势www.ks5u.com线、以及带电粒子在电场中的运动.例1.（09年全国卷Ⅰ）18.如以下图，一电场的电场线分布关于y轴（沿竖直方向）对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM=MN，P点在y轴的右侧，MP⊥ON，那么www.ks5u.comwww.ks5u.comA.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由Owww.ks5u.com点移动到P点，电场力做正功C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D.在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动答案：AD解析：A选项由电场线的弯曲程度与题意中的MP⊥ON可以知道M和P两点不处在同一等势线上而且有,A对.-35-/35\nB选项由电www.ks5u.com场线的方向结合负电荷，将负电荷由O点移到P电场力做负功,B错.C选项类比匀强电场,O到M的平均电场强度大于M到N的平均电场强度,所以有,www.ks5u.comC错.D选项正电子受力沿y轴正方向又静止释放且电场线在y轴上又是直线,该粒子将沿y轴做加速直线运动，D对点评：对电场中电www.ks5u.com势上下的判断要一步到位，对电场力做功的方法要活学活用。热点关注：知识：电势能大小的判断方法例2.（2022海南单科7）如以下图，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知。下www.ks5u.com列表达正确的选项是A．假设把一正的点电荷从M点沿直线移动到N点，那么电场力对该电荷做正功，电势能减小B．假设把一正的点电荷从M点沿直线移动到N点，那么该电荷抑制电场力做功，电势能增加C．假设把一负的点电荷从M点沿直线移动到N点，那么电场力对该电荷做正功，电势能减小D．假设把一负的点电荷从M点沿直线移动到N点，再从N点沿直线移动到M点，那么该电荷抑制电场力做的功www.ks5u.com等于电场力对该电荷做的功，电势能不变解析：AB选项：由于是正点电荷形成的电场，而，故M点电势大于N点电势，故故A对B错。-35-/35\nwww.ks5u.comC选项：由于是正点电荷形成的电场，而，故M点电势大于N点电势，故故C错。D选项：电场力做功的特点是只与带电粒子所处的始末位置有关与运动路径无关，D正确。点评：电势能大小的判断方法1.场源电荷判断法：离场源正电荷越近，检验正电荷的电势能越大，检验负电荷的电势能越小。www.ks5u.com2.电场线法：正电荷沿电场线移动时电势能减小，逆着电场线移动时电势能增加，负电荷沿电场线移动时电势能增加，逆着电场线移动时电势能减小。3做功判断法：www.ks5u.com无论是正电荷还是负电荷，只要电场力做正功电势能就减小，电场力做负功电势能就增加。2、知识网络考点1.电势差1.定义：电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功与该电荷电荷量的比值就叫做AB两点的电势差，用表示。2.定义式：3.单位：www.ks5u.com4.矢标性：是标量，当有正负，正负代表电势的上下考点2.电势1.定义：电势实际www.ks5u.com上是和标准位置的电势差，即电场中某点的电势。在数值上等于把1C正电荷从某点移到标准位置（零电势点）是静电力说做的功。2.定义式：www.ks5u.com-35-/35\n1.单位：2.矢标性：是标量，当有正负，电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低。考点3.电势能www.ks5u.com1.定义：电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这一点到电势能为零处（电势为零）静电力所做的功。2.定义式：www.ks5u.com3.单位：焦耳（J）4.矢标性：是标量，当有正负，电势能的正负表示该点电势能比零电势能点高还是低。5.电场力做功与电势能变化的关系⑴静电力对电荷www.ks5u.com做正功电势能就减小，静电力对电荷做负功电势能就增加。⑵静电力对电荷做功等于电荷电势能的变化量，所以静电力的功是电荷电势能变化的量度。用表示电势能，那么将电荷从A点移到B点，有考点4.等势面1.定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。2.等势面的www.ks5u.com特点⑴等势面一定跟电场线垂直⑵电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面⑶任意两等势www.ks5u.com面都不会相交⑷电荷在同一等势面上移动时，电场力做功为零-35-/35\n⑸电场强度较www.ks5u.com大的地方，等差等势面较密⑹几种常见的等势面如下：考点5.匀强电场中电势www.ks5u.com差和电场强度的关系1.匀强电场中电势差U和电场强度E的关系式为：2.说明⑴只适用于匀强电场的计算⑵式中的d的含义是某两点沿电场线方向上的距离，或两点所在等势面www.ks5u.com间距。由此可以知道：电场强度的方向是电势降落最快的方向。3、复习方案根底过关重难点：电场强度、电势、电势差、电势能的比较电场强度电势电势差电势能意义描述电场的力的性质描述电场的能的性质描述电场的做功的本领描述电荷在电场中的能量，电荷做功的本领定义-35-/35\n矢标性矢量：方向为放在电场中的正电荷的受力方向标量，有正负，正负只表示大小标量，有正负，正负只表示电势的上下正电荷在正电势位置有正电势能，简化为：正正得正，正负的负，负负的正决定因素场强由本身决定，与试探电荷无关场强由本身决定，与试探电荷无关，其大小与参考点的选取有关，有相对性由电场本身的两点间差异决定，与试探电荷无关，与参考点的选取无关由电荷量与该点电势二者决定，与参考点选取有关关系场强为零的地方电势不一定为零电势为零的地方场强不一定为零零场强区域两点间电势一定为零，电势差为零的区域场强不一定为零场强为零，电势能不一定为零，电势为零，电势能一定为零联系匀强电场中（d为AB间沿场强方向上的距离）；电势沿着场强方向降低最快；例3.（原创）在静电场中，一个电子由a点移到b点时电场力做功为5eV，那么以下认识中错误的选项是　（）A．电场强度的www.ks5u.com方向一定由b沿直线指向a．B．a、b两点间电势差Uab=5V．C．电子的电势www.ks5u.com能减少5eV．D．电子的电势能减少5J．解析：A选项：电场强度的方向与运动路径无关，A错。B选项：，B错C选项：电场力做www.ks5u.com5eV正功，电势能减小5eV，C对，D单位错。答案：ABD点评：熟练掌握电势差的计算方法，电势能增大减小的判断途径等。-35-/35\nwww.ks5u.com典型例题：场强与电势差的关系例4．匀强电场中的三点A、B、C是三角形的三个顶点，AB的长度为1m，D为AB的中点，如以下图。已知电场线平行于ΔABC所在平面，A、B、C三点的电势分别为14V、6V和2V。设场强大小为E，一电量为1×10－6C的正电荷从D点www.ks5u.com移到C点电场力所做的功为W，那么()A．W＝8×10－6J，E≤6V/mB．W＝6×10－6J，E＞6V/mC．W＝6×10－6J，E≤8V/mD．W＝8×10－6J，E＞8V/m解析：做功直接www.ks5u.com由公式就可得到，判断场强时由选项出发无需具体找出等势面，但找等势面确定电场线很重要。答案：D例5.如图（1），A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10cm的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为1.0V、2.0V、3.0V，那么以下说法正确www.ks5u.com的是（）A．匀强电场的场强大小为10V/mB．匀强电场的www.ks5u.com场强大小为V/mC．电荷量为1.6×10－19C的正点电荷从E点移到F点，电荷抑制电场力做功为1.6×10－19JD．电荷量为1.6×10－19C的负点电荷从F点移到D点，电荷的电势能减少4.8×10－19J-35-/35\n解析：AB选项：要找出等势面，求出两个等势面之间的距离。CD选项：直接利用计算电场力做功的公式，和电场力的功与电势能的关系解决。答案：B点评：找等势面是解决场强问题的一条重要途径尤其是在匀强电场中，在匀强电场中有目的性的找出电势相www.ks5u.com等的两点，用直尺连线就为这种电势的等势面。第3课时电容器、带电粒子在电场中的运动1、高考解读真题品析知识：带电粒子在匀强电场中的偏转例1．（09年安徽www.ks5u.com卷）23．（16分）如以下图，匀强电场方向沿轴的正方向，场强为。在点有一个静www.ks5u.com止的中性微粒，由于内部作用，某一时刻突然分裂成两个质量均为的带电微粒，其中电荷量为的微粒1沿www.ks5u.com轴负方向运动，经过一段时间到达点。不计重力和分裂www.ks5u.com后两www.ks5u.com微粒间的作用。试求（1）分裂时两个微粒各自的速度；（2）当微粒1www.ks5u.com到达（点时，电场力对微粒1做功的瞬间功率；（3）当微粒1到达（点时，两微粒间的距离。解析：（1）微粒1在y方向不受力，做匀速直线运动；在x方向由于受恒定的电场力，做匀加速直线运www.ks5u.com动。所以微粒1做的是类平抛运动。设微粒1分裂时的速度为v1，微粒2的速度为v2那么有：在y方向上有①-35-/35\n（0,-d）（d,0）xEyθvxvy在x方向上②由①②得www.ks5u.com③根号外的负号表示沿y轴的负方向。中性微粒分裂成两微粒时，遵守动量守恒定律，有④⑤方向沿y正方向。（2）设微粒www.ks5u.com1到达（0，-d）点时的速度为v，那么电场力做功的瞬时功率为⑥其中由运动学www.ks5u.com公式⑦所以⑧（3）两微粒的运动具有对称性www.ks5u.com，如以下图，当微粒1到达（0，-d）点时发生的位移www.ks5u.com⑨那么当微粒1到达（0，-d）点时，两微粒间的距离为⑩点评-35-/35\n：对于带电粒子以垂直匀强电场的方向进入电场后，受到的电场力恒定且与初速度方向垂直，做匀变速曲线运动（类平抛运动）。处理方法往往是利用运动的合成与分解的特性：分合运动的独立性、分合运动的等时性、分运动与合运动的等效性。沿初速度方向为匀速直线运动、沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动。热点关注www.ks5u.com知识：平行板电容器问题例2．如图8所www.ks5u.com示，D是一只二极管，它的作用是只允许电流从a流向b，不允许电流从b流向a，平行板电容器AB内部原有电荷P处于静止状态，当两极板A和B的间距稍增大一些的瞬间(两极板仍平行)，P的运动情况将是（）A．仍静止不动．B．向下运动C．向上运动．D．无法判断．解析：此题利用二www.ks5u.com极管的单向导电性来判断电容器是Q还是U不变，假设假设U不变马上判断出E变小，电场力变小，电荷向下运动，但是d变大又导致C变小结合U不变得出Q变小即电容器A板正电荷应该放出这是不可能的事，所以只能得出一个结论假设错误即Q不变www.ks5u.com可以根据得出不变（与d无关）答案选A点评：此类题目新颖易错，不少同学以为电容器接在稳压电源两端即电压不变，其实不然。还需要判断二极管的通断，充放电是否能正常进展。2、知识网络考点1。电容器www.ks5u.com1.构成：两个互相靠近又彼此绝缘的导体构成电容器。2.充放电：-35-/35\n（1）充电：使电容器两极板带上等量异种电荷的过程。充电的过程是将电场能储存在电容器中。www.ks5u.com（2）放电：使充电后的电容器失去电荷的过程。放电的过程中储存在电容器中的电场能转化为其他形式的能量。3．电容器带的电荷量：是指每个极板上所带电荷量的绝对值4.电容器的电压www.ks5u.com：（1）额定电压：是指电容器的对大正常工作即电容器铭牌上的标定数值。（2）击穿电压：是指把电容器的电介质击穿导电使电容器损坏的极限电压。考点2.电容www.ks5u.com1．定义：电容器所带的电荷量Q与两极板间的电压U的比值2．定义式：3．电容的单位：法拉，符号：F。4．物理意义：电www.ks5u.com容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，在数值上等于电容器两板间的电势差增加1V所需的电荷量。5．制约因素：电容器的电容与Q、U的大小无关，是由电容器本身的构造决定的。对一个确定的电容器，它的电容是一定的，与电容器是否带电及带电多少无关。考点3.平行板电容www.ks5u.com器1．平行板电容器的电容的决定式：即平行板电容器的电容与介质的介电常数成正比，与两www.ks5u.com板正对的面积成正比，与两板间距成反比。2．平行板电容器两板间的电场：可认为是匀强电场，E=U/d考点4.带电粒子在电场中的运动-35-/35\n1.带电粒子的加速：对于加速问题，一般从能量角度，应用动能定理求解。假设为匀变速直线运动，可用牛顿运www.ks5u.com动定律与运动学公式求解。2.带电粒子在匀强电场中的偏转：对于带电粒子以垂直匀强电场的方向进入电场后，受到的电场力恒定且与初速度方向垂直，做匀变速曲线运动（类平抛运动）。⑴处理方法往往是利用运动的合成与分解的特性：分合运动的独立性、分合运动的等时性、分运动与合运动的等效性。沿初速度方向为匀速直线运动、沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动。www.ks5u.com⑵根本关系：x方向：匀速直线运动Y方向：初速度为零的匀加速直线运动1．离开电场时侧向偏转量：ywww.ks5u.com2．离开电场时的偏转角：φ推论1.粒子从偏转电场中射出时,其速度反向延长线与初速度方向交一点,此点平分沿初速度方向的位移。www.ks5u.com推论2.位移和速度不在同一直线上，且tanφ=2tanα。3、复习方案-35-/35\n根底过关：重难点：加速和偏www.ks5u.com转结合例3.(原创)如以下图，在真空中竖直放置一对金属板,加速电压为U。,水平放置一对金属板，板间距离为d,偏转电压为U，一电荷量为-q质量为m的带电粒子从极板由静止出发。试分析带电粒子的运动情况。(不计粒子的重力)解析：电荷经加速电www.ks5u.com场（U0）加速后进入偏转电场（U），通过加速电场的末速度即为进入偏转电场的初速度www.ks5u.com(v0)请推导v0、y、tanφ的表达式？发现：y、tanφ与粒子的m、q无关！点评：带同种电荷的不同的粒子从静止开场经过同一加速电场和同一偏转电场后，运动轨迹相同。典型例题-35-/35\n例4：两个相距为d的平行金属板,有正对着的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电场,一质量为m,带电量为+q的带电粒子,www.ks5u.com在t=0时刻在A孔处无初速释放,试判断带电粒子能否穿过B孔www.ks5u.com？（t=0时刻A板电势高）解析：-35-/35\n第4课时静电场单元测试1．如以下图，在xOy坐标系中，将一负检验电荷q由y轴上的a点移至x轴上的b点时，www.ks5u.com需抑制电场力做功W；假设将q从a点移至x轴上c点时，也需抑制电场力做功W。那么关于此空间存在的静电场可能是()A．存在电场强度方向沿y轴负方向的匀强电场；B．存在电场强度方向沿x轴正方向的匀强电场；www.k.s5.u.comC．处于第I象限某www.ks5u.com一位置的正点电荷或第Ⅳ象限某一位置的负点电荷形成的电场中；D．处于关于x轴对称分布www.ks5u.com的等量异种电荷（正点电荷在第I象限、负点电荷在第Ⅳ象限）形成www.ks5u.com的电场中。2．如以下图，一个带电粒子，从粒子源飘入（初速度很小，可忽略不计）电压为U1的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板A、B的中心线射入，A、B-35-/35\n板长为L，相距为d，电压为U2。那么带电粒子能从A、B板间飞出，应该满足的条件是()A．B．C．D．3．如以下图，一质量为m、带www.ks5u.com电量为+q的物体处于场强按E=E0–kt（E0、k均为大于零的常数，取水平向左为正方向）变化的电场中，物体与竖直墙壁间动摩擦因数为μ，当t＝0时刻物体处于静止状态．假设物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且电场空间和墙面均足够大，以下说法正确的选项是（）A．物体开场www.ks5u.com运动后加速度先增加、后保持不变B．物体开场运动后加速度不断增加C．经过时间t=，物体在竖直墙壁上的位移达最大值D．经过时间t=，物体运动速度达最大值4．如以下图，在方向竖直向下的匀强电场中，用绝缘细线拴着带负电的小球（视为质点）在竖直平面内绕www.ks5u.comO点做圆周运动，那么以下判断正确的选项是()A．小球运动到最低点时，细线的拉力一定最大B．小球运动到最低点时，小球的速度一定最大C．小球运动到最低点时，小球的电势能一定最大D．小球运动到最高点时www.ks5u.com，小球的机械能一定最大-35-/35\n5．如以下图，长为L，倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为+q、质量为m的小球，以初速度V0由斜面底端的A点开场沿斜面上滑，到达斜面顶端的速度仍为V0，那么()A．小球在B点的电势能一定小于小球在A点的电势能ABCθB．A、B两点的电www.ks5u.com势差一定为C．假设电场是匀强电场，那么该电场的场强的最小值一定是D．假设电场www.ks5u.com是匀强电场，那么该电场的场强的最大值一定是6．如以下图www.ks5u.com的图象能正确反映下面哪两个量的变化规律（）A．初速度为零的匀加速直线运动的速度与时间，y表示速度，x表示时间B．路端电压与外电阻，y表示路端电压，x表示外电阻C．带电粒子在某处所受电场力与带电量，y表示电场力，x表示带电量D．电容器的带www.ks5u.com电量与电压，y表示带电量，x表示电压MN7．如以下图，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上两点。以下说法正确的是()A．M点电势一定高于N点电势B．M点场强一定大于N点场强C．正电荷在Mwww.ks5u.com点的电势能大于在N点的电势能D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功-35-/35\n8．如图甲所示，www.ks5u.com是电场中的一条直线．电子以某一初速度从点出发，仅在电场力作用下沿从A运动到点，其v-t图象如图乙所示，关于、两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB的关系，以下判断正确的选项是()A．>B．<C．D．BAabcd9．如以下图，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场www.ks5u.com中的等势面，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，那么（）A．该粒子一定带负电B．此电场不一定是匀强电场C．该电场的电场线方向一定水平向左D．粒子在电场www.ks5u.com中运动过程动能不断减少10．如以下图，叠放在一起的A、B两绝缘小物块放在水平向右的匀强电场中，其中B带正电Q，A不带电；它们一起沿绝缘水平面以某一速度匀速运动。现突然使B带电量消失，A带上正Q的电量，那么A、B的运动状态可能为（）A．www.ks5u.com一起匀速运动B．一起加速运动C．A加速，B减速D．A加速，B匀速11、设电子在运动中只受电场力的作用，那么在以下哪个电场中，只要给电子一个适当的初速度，它就能自始至终沿一条电场线运动，而给电子另一个适当的初速度，它就能做匀速圆周运动：（）A．匀强电场www.ks5u.comB、正电荷产生的电场C、负电荷产生的电场www.ks5u.comD、两个等量正电荷产生的电场-35-/35\n图212.如图2所示，+Q为固定的正电荷，在它的电场中，一电荷量为+q的粒子，从a点以沿ab方向的初速度开场运动。假设粒子只受电场力作www.ks5u.com用，那么它的运动轨迹可能是图中的()A．ab直线B．ac曲线　　C．ad曲线D．ae曲线13．如以下图，地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场，一个质量为m的带负电的小球以水平方向的初www.ks5u.com速度v0由O点射入该区域，刚好通过竖直平面中的P点，已知连线OP与初速度方向的夹角为450，那么此带电小球通过P点时的动能为（）ov0P450A．m；B．m/2；C．2m；D．5m/214．如以下图，圆O在匀强电场中，场强方向与圆O所在平面平行，带正电的微粒以相同的初动能沿着www.ks5u.com各个方向从A点进入圆形区域中，只在电场力作用下运动，从圆周上不同点离开圆形区域，其中从C点离开圆形区域的带电微粒的动能最大，图中O是圆心，AB是圆的直径，AC是与AB成α角的弦，那么匀强电场的方向为（）BCOαAA．沿AB方向；B．沿AC方向；C．沿BC方向；D．沿OC方向。-35-/35\n15．如图7－23所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Q，在M点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止，那么从M点运动到N点的过程中不正确的选项是()A.小物块所受电场力逐渐减小B.小物块具有的电势能逐渐减小www.ks5u.comwww.ks5u.comC.M点的电势一定高于N点的电势D.小物块电势能变化量的大小一定等于抑制摩擦力做的功MNS16．如以下图，相距为d的两块平行金属板M、N与电源相连，电键S闭合后，MN间有匀强电场，一个带电粒子，垂直于电场方向从M板边缘射入电场，恰好www.ks5u.com打在N板中央。假设不计重力，以下说法正确的选项是：（）A．假设将N板向下移动d，可使粒子刚好飞出电场，B．假设将www.ks5u.comN板向下移动2d，可使粒子刚好飞出电场，C．假设S翻开，为使粒子刚好飞出电场，可将N板向下移动dD．假设S翻开，为使粒子刚好飞出电场，可将N板向下移动3d17．如以下图，在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷，将质量为m，带电量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压www.ks5u.com力，那么固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度大小为（）ABCOA．3mg/qB．www.ks5u.commg/qC．2mg/qD．4mg/q18．一个动能为Ｅk的带电粒子，垂直于电力线方向飞入平行板电容器，飞出电容器-35-/35\n时动能为2Ｅk，如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍，那么它飞出电容器时的动能变为：（）A．8Ｅk；B．4．2www.ks5u.com5Ｅk；C．5Ｅk；D．4Ｅk．19.如以下图，在矩形ABCD的AD边和BC边的中点M和N各放一个点电荷，它们分别带等量的正、负电荷．E、F是AB边和CD边的中点，P、Q两点在MN的连线上，MP=QN.对于E、F、P、Q四点，其中电场强度相www.ks5u.com同、电势相等的两点是()A．E和FB．P和QC．A和BD．C和D20．图中虚线www.ks5u.com表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个粒子的运动轨迹。粒子从a经过b运动到c的过程中()A．动能先www.ks5u.com增大，后减小B．电势能先较小，后增大C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零D．加速度先变小，后变大21．以以下图是www.ks5u.com示波管的原理图。它由电子枪、偏转电极（XX´和YY´）、荧光屏组成。管内抽成真空。给电子枪通电后，如果在偏转电极XX´和YY´上都没有加电压，电—+YY´X´X电子枪荧光屏偏转电极XX´Y´Y亮斑子束将打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑。以下说法正确的选项是()A．要想让亮斑沿OY向上移动，需在偏转电极YY´上加电压，且Y´比Y电势高-35-/35\nB．要想让亮斑www.ks5u.com移到荧光屏的右上方，需在偏转电极XX´、YY´上加电压，且X比X´电势高、Y比Y´电势高、C．要想在荧光屏上出现一条水平亮线，需在偏转电极XX´上加特定的周期性变化的电压（扫描电压）D．要想在荧光屏上出现一条正弦曲线，需在偏转电极XX´上加适当频率的扫描电压、在偏转电极YY´上加按正弦www.ks5u.com规律变化的电压22．如以下图，带正电小球质量为m=1×10-2kg，带电量为q=1×10-6C，置于光www.ks5u.com滑绝缘水平面上的A点．当空间存在着斜向上的匀强电场时，该小球从静止开场始终沿水平面做匀加速直线运动，当运动到B点时，测得其速度=1.5m/s，此时小球的位移为s=0.15m.求此匀强电场场强E的取值范围．(g=10m/s2）某同学求解如下：设电场方向与水平面之间夹角为,由动能定理qEscos=得E=www.ks5u.com=V/m由题意可知＞0，所以当E＞7.5×104V/m时小球将始终沿水平面做匀加速直线运动．www.ks5u.com经检查，计算无误．该同学所得结论是否有不完善之处？假设有，请予以补充．www.ks5u.com23.如图，真空中两块平行金属板与电源连接（图中未画出），且带正电的极板接地，两极板间有场强为E的匀强电场，以正极板上一点为原点o，建立坐标轴，一质量为m、带正电、电荷量为q的带电粒子（不计重力），从x轴上坐标为x0处静止释放。-35-/35\n（1）求该粒子在x0处的电势能EPx0；（2）试从牛顿第www.ks5u.com二定律出发，证明该带电粒子在极板间运动过程中，其动能与电势能之和保持不变。24.如以下图，在铅板A中心处有个放射源C，它能向各个方向不断地射出速度大小相等的电子流，B为金属网，M为紧靠B外侧的荧光屏。A和B接在电路中，它们相互平行且正对面积足够大。已知电www.ks5u.com源电动势为，滑动变阻器的最大电阻是电源内阻的4倍，A、B间距为d，电子质量为m,电量为e，不计电子形成的电流对电路的影响，忽略重力的作用。（1）当滑动变阻器的滑片置于中点时，求闭合电键K后，AB间的场强大小。图77（2）假设移动滑动变阻器的滑片，荧光屏上得到最小的亮斑面积为S，试求电子离开放射源时的速度大小。25.如以下图，在y=0和y=2m之间有沿着x轴方向的匀强电场，MN为电场区域的上边界，在x轴方向范www.ks5u.com围足够大。电场强度的变化如以下图，取x轴正方向为电场正方向。现有一个带负电的粒子，粒子的www.ks5u.comwww.ks5u.com比荷为，在t=0时刻以速度从O点沿y轴正方向进入电场区域，不计粒子重力。求：（1）粒子通过电场区域的时间；（2）粒子离www.ks5u.com开电场时的位置坐标；（3）粒子通过电场区域后沿x方向的速度大小。-35-/35\n26.如以下图，www.ks5u.com在水平向左的匀强电场中，一带电小球用绝缘轻绳（不伸缩）悬于O点，平衡时小球位于A点，此时绳于竖直方向的夹角θ=53°，绳长为L，B、C、D到O点的距离为L，BD水平，OC竖直.（1）将小球移到B点，给小球一竖直向下的初速度vB，小球到达悬点正www.ks5u.com下方时绳中拉力恰等于小球重力，求vB．（2）当小球移到D点后，让小球由静止自由释放，求：小球经悬点O正下方时的速率.（计算结果可保存根号，取sin53°=0.8）静电场单元测试答案123456789101112131415161718192021ACDCBCCDACACDACACDACBDBDACCADABACBCD22、解释：该同学所得结论有不完善之处。为使小球始终沿水平www.ks5u.com面运动，电场力在竖直方向的分力必须小于等于重力qEsin≤mg，所以tan≤=E≤=www.ks5u.comV/m=1.25×105V/m即7.5×104V/m＜E≤1．25×105V/m.23.（1）设正极板与x0www.ks5u.com间的电压为U，那么U=Ex0=U正–Ux0由于正极板接地，U正=0，所以x0处的电势为Ux0=–Ex0带电粒子在x0位www.ks5u.com置时的电势能为EPx0=qUx0=–qEx0（2）因为F=qE-35-/35\n所以a==设带电粒子运动到x位置时的速度为v，那么vwww.ks5u.com==这时粒子的动能为Ek=mv2=qE（x–x0）电势能为EPx=qUx=–qEx设带电粒子在极板间运动过程中，在任何位置时，其动能与电势能之和为ε，那么ε=Ekwww.ks5u.com+EPx=qE（x–x0）–qEx=–qEx0=定值24.解：（1）设电源内阻为r，那么变阻器的总阻值为4r。当滑动变阻器的滑片位于中点时，根据闭合电路欧姆定律得：AB间的电势差为：www.ks5u.com所以电场强度为：（2）荧光屏上的亮斑www.ks5u.com面积大小由初速度沿竖直方向的粒子在该方向上的位移R决定，即：……（1）粒子在做类平抛运动，所以：……（2）www.ks5u.com……（3）-35-/35\n当变阻器的阻值取时，最大，此时电子在AB间运动的时间最短：……（4）www.ks5u.com由上述方程解得：25.解：（1）因粒子初速度方向垂直匀强电场，在电场中做类平抛运动，所以粒子通过电场区域的时间www.ks5u.com（2）粒子在x方向先加速后减速，加速时的加速度减速时的加速度x方向上的位移为www.ks5u.com因此粒子离开电场时的位置坐标为（－2×10—5m，2m）（3）粒子在x方向的速度26.www.ks5u.com（1）小球由B点运动到C点过程，由动能定理有，www.ks5u.com在C点，设绳中张力为FC，那么有因FC=mg，故vC=0又由小球能平衡于A点得www.ks5u.com，（2）小球由D点静止释放后将沿与竖直方向夹θ=53°的方向作匀加速直线运动，直至运动到O点正下方www.ks5u.com的P点，Owww.ks5u.comP距离hwww.ks5u.com=Lcot53°=在此过程中，绳中张力始终为零，故此过程的加速度a和位移s分别为：-35-/35\nwww.ks5u.com，www.k.s5.u.comwww.ks5u.com-35-/35