2020高考物理復習 電學部分 靜電場2 電場 電場強度精講精練

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1、2020高考復習 電學部分 精講精練靜電場 2電場 電場強度 【課標要求】 1．認識電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，初步了解場是物質(zhì)存在的形態(tài)之一。 2．理解電場強度的概念，根據(jù)電場強度的定義式進行有關的計算。知道電場強度是矢量，知道電場強度的方向是怎樣規(guī)定的。 3．知道什么是電場線，知道用電場線可以形象地表示電場，了解常見電場的電場線分布。 4．認識勻強電場，用電場線描述勻強電場。 【知識精要】 1．電場 （1）電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的； （2）電場是在電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)； （3）電場的特性之一是對放入其中的電荷有力的作用。 2．電場強度——反映電場

2、力的性質(zhì)的物理量。電場強度是描述電場強弱和方向的物理量，與檢驗電荷無關； 放入電場中某一點的電荷受的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做這一點的電場強度；電場強度的定義式是E=F/q，電場強度是矢量，正電荷的受力方向為電場強度的方向；國際單位：伏/米（v·m-1）。 3．點電荷電場的場強公式為，Q為真空中點電荷的帶電量，r為該點到點電荷Q的距離； 4．如空間有幾個點電荷，則某點的場強應為各點電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生場強的矢量和，遵循矢量疊加原理——平行四邊形定則。 5．電場線是假想出來形象的描寫電場的，電場線上每一點的切線方向表示該點的電場強度方向；電場線有以下幾個特點：電場線從正電荷或

3、無限遠出發(fā)，終止于無限遠或負電荷；電場線在電場中不相交；電場線的疏密表示電場強度的相對大小。 【名師點撥】 例1：下列關于電場強度的說法中，正確的是 （ ） A．公式只適用于真空中點電荷產(chǎn)生的電場 B．由公式可知，電場中某點的電場強度E與檢驗電荷在電場中該點所受的電場力成正比 C．在公式中；是點電荷產(chǎn)生的電場在點電荷處的場強大??；而是點電荷產(chǎn)生的電場在點電荷處場強的大小 D．由公式可知，在離點電荷非常近的地方（ ），電場強度E可達無窮大 解析：適用于任何電場，電場中某點的場強E，大小和方向與F、q是無關的；由庫侖定

4、律導出，所以只適用于計算真空中點電荷的場強，E由場源電荷Q和該點到場源電荷Q的距離r共同決定的。所以C選項正確，AB錯誤。而D選項，當時，場源電荷已不能看成點電荷，所以D選項錯誤。 例2：在X軸上有兩個點電荷，一個帶正電Q1，一個帶負電-Q2，且Q1=2Q2，用E1和E2分別表示兩個電荷產(chǎn)生的場強大小，則在X軸上 （ ） A．E1=E2的點只有一處，該點合場強為零 B．E1=E2的點共有兩處，一處合場強為零，另一處合場強為2E2 C．E1=E2的點共有三處，其中兩處合場強為零，另一處合場強為2E2 D．E1=E2

5、的點共有三處，其中一處合場強為零，另兩處合場強為2E2 解析：在兩個點電荷之間可以找到一點使場強大小E1=E2，由于Q1與Q2電性相反，在中間產(chǎn)生場強方向相同，合場強為2E2，在Q1、Q2連線延長線上Q2一側可以找到另一點，場強大小相等，且方向相反，合場強為零。選B 例3：在邊長為30cm的正三角形的兩個頂點A，B上各放一個帶電小球，其中Q1=4×10-6 Q2=-4×10-6C，求它們在三角形另一頂點C處所產(chǎn)生的電場強度。 解析：計算電場強度時，應先計算它的數(shù)值，電量的正負號不要代入公式中，然后根據(jù)電場源的電性判斷場強的方向，用平行四邊形法求得合矢量，就可以得出答案。 由場強公式得

6、：， C點的場強為E1，E2的矢量和，由圖可知，E，E1，E2組成一個等邊三角形，大小相同，∴E2=4×105N／C方向與AB邊平行。 例4：(2020大連模擬)法拉第首先提出用電場線形象生動地描繪電場，圖所示為點電荷a、b所形成電場的電場線分布圖，以下說法中正確的是 （ ） A．a(chǎn)、b為異種電荷，a帶電荷量大于b帶電荷量 B．a(chǎn)、b為異種電荷， a帶電荷量小于b帶電荷量 C．a(chǎn)、b為同種電荷，a帶電荷量大于b帶電荷量 D．a(chǎn)、b為同種電荷，a帶電荷量小于b帶電荷量 解析：由圖看出，電場線由一個點

7、電荷發(fā)出到另一個點電荷終止，由此可知，a、b必為異種電荷， C、D選項錯。又由圖可知，電荷b附近的電場線比a電荷附近的電場線密，則b電荷附近電場必比a電荷附近場強大，b帶電量必然多于a的帶電量，則B選項正確。 例5：如圖所示，帶正電小球質(zhì)量為m＝1×10-2kg，帶電量為q＝l×10-6C，置于光滑絕緣水平面上的A點．當空間存在著斜向上的勻強電場時，該小球從靜止開始始終沿水平面做勻加速直線運動，當運動到B點時，測得其速度vB ＝1.5m／s，此時小球的位移為S ＝0.15m．求此勻強電場場強E的取值范圍．(g＝10m／s。) 某同學求解如下：設電場方向與水平面之間夾角為θ，由動能定理qES

8、cosθ＝－0得＝V／m．由題意可知θ＞0，所以當E ＞7.5×104V／m時小球?qū)⑹冀K沿水平面做勻加速直線運動。 經(jīng)檢查，計算無誤，該同學所得結論是否有不完善之處?若有請予以補充。 解析：該同學所得結論有不完善之處． 為使小球始終沿水平面運動，電場力在豎直方向的分力必須小于等于重力 qEsinθ≤mg 所以 即 7.5×104V/m＜E≤1.25×105V/m 例6：電偶極子模型是指電量為q、相距為l的一對正負點電荷組成的電結構，O是中點，電偶極子的方向為從負電荷指向正電荷，用圖(a)所示的矢量表示。科學家在描述某類物質(zhì)的電性質(zhì)時，認為物質(zhì)是由大量的電偶極子組成的，平時由

9、于電偶極子的排列方向雜亂無章，因而該物質(zhì)不顯示帶電的特性．當加上外電場后，電偶極子繞其中心轉(zhuǎn)動，最后都趨向于沿外電場方向排列，從而使物質(zhì)中的合電場發(fā)生變化。 （1）求圖(b)中的電偶極子在力的作用下轉(zhuǎn)動到外電場方向的過程中，電場力所做的功； （2）求電偶極子在外電場中處于平衡時，其方向與外電場方向夾角的可能值及相應的電勢能； （3）現(xiàn)考察物質(zhì)中的三個電偶極子，其中心在一條直線上，初始時刻如圖(c）排列，它們相互間隔距離恰等于 1．加上外電場EO后，三個電偶極子轉(zhuǎn)到外電場方向，若在圖中A點處引人一電量為+q0的點電荷(q0很小，不影響周圍電場的分布），求該點電荷所受電場力的大小。

10、 解析：（1）W=qE0l(1－cosθ) （2）只有當電偶極子的方向與場強共線時，系統(tǒng)才可能平衡，此時電偶極子的方向與場強夾角為0或180°。當夾角為0時，要組成此系統(tǒng)，電場力做功為qEl，所以系統(tǒng)電勢能為－qEl 當夾角為180°時，要組成系統(tǒng)，需克服電場力做功qEl，所以系統(tǒng)電勢能為qEl （3）中間的正負電荷對+q0的影響相互抵消，所以電場力大小為：F=q0E0－ 【及時反饋】 1．關于靜電場，下列說法正確的是 （ ） A．在以點電荷為球心、半徑為r的球面上，各點的場強都相同

11、 B．同一電荷在電場線較密集的區(qū)域受到的電場力較大 C．在電場中只受電場力作用下運動的點電荷的加速度方向一定與它所在處的電場線的切線方向相同 D．點電荷在電場中由靜止釋放后只受電場力作用下一定沿電場線運動 2．一個檢驗電荷q在電場中某點受到的電場力F，以及這點的電場強度E，下面4個圖線能恰當反映q、E、F三者關系的是 （ ） 3．在真空中，兩個等量異種點電荷電荷量數(shù)值均為q，相距為r，兩點電荷連線中點處場強大小為

12、 （??? ） A．0????? B． ??? C．? ?? D． 4．一個帶電小球，用絕緣細線懸在水平方向的勻強電場中，如圖，當小球靜止后把懸線燒斷，小球?qū)⒆? （ ） A．自由落體運動 B．勻變速曲線運動 C．沿懸線的延長線做勻加速直線運動 D．變加速直線運動 5．(2020廣州模擬)如圖所示，a、b為等量同種點電荷連線中垂線上的兩點?，F(xiàn)將一帶負電的點電荷q（不計重力）從a點由靜止釋放后，下列判斷正確的是

13、 （ ） A．q在從a點運動到O點的過程中，加速度不斷增大，速度不斷增大 B．q在從a點運動到O點的過程中，加速度不斷減小，速度不斷增大 C．q運動到O點時加速度為零，速度達到最大值 D．q越過O點后，速度將不斷減小，加速度不斷增大，直到q的速度為零 6．一半徑為R的絕緣球殼上均勻地帶有電量為+Q的電荷，另一電量為+q的點電荷放在球心O上，由于對稱性，點電荷受力為零?，F(xiàn)在球殼上挖去半徑為r(r