2020高考物理復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 靜電場2 電場 電場強(qiáng)度精講精練

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1、2020高考復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 精講精練靜電場 2電場 電場強(qiáng)度 【課標(biāo)要求】 1．認(rèn)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(qiáng)度的概念，根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。知道電場強(qiáng)度是矢量，知道電場強(qiáng)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(rèn)識勻強(qiáng)電場，用電場線描述勻強(qiáng)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(qiáng)度——反映電場

2、力的性質(zhì)的物理量。電場強(qiáng)度是描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)； 放入電場中某一點(diǎn)的電荷受的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度；電場強(qiáng)度的定義式是E=F/q，電場強(qiáng)度是矢量，正電荷的受力方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的方向；國際單位：伏/米（v·m-1）。 3．點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng)公式為，Q為真空中點(diǎn)電荷的帶電量，r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離； 4．如空間有幾個(gè)點(diǎn)電荷，則某點(diǎn)的場強(qiáng)應(yīng)為各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng)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(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向；電場線有以下幾個(gè)特點(diǎn)：電場線從正電荷或

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

4、律導(dǎo)出，所以只適用于計(jì)算真空中點(diǎn)電荷的場強(qiáng)，E由場源電荷Q和該點(diǎn)到場源電荷Q的距離r共同決定的。所以C選項(xiàng)正確，AB錯(cuò)誤。而D選項(xiàng)，當(dāng)時(shí)，場源電荷已不能看成點(diǎn)電荷，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 例2：在X軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷，一個(gè)帶正電Q1，一個(gè)帶負(fù)電-Q2，且Q1=2Q2，用E1和E2分別表示兩個(gè)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)大小，則在X軸上 （ ） A．E1=E2的點(diǎn)只有一處，該點(diǎn)合場強(qiáng)為零 B．E1=E2的點(diǎn)共有兩處，一處合場強(qiáng)為零，另一處合場強(qiáng)為2E2 C．E1=E2的點(diǎn)共有三處，其中兩處合場強(qiáng)為零，另一處合場強(qiáng)為2E2 D．E1=E2

5、的點(diǎn)共有三處，其中一處合場強(qiáng)為零，另兩處合場強(qiáng)為2E2 解析：在兩個(gè)點(diǎn)電荷之間可以找到一點(diǎn)使場強(qiáng)大小E1=E2，由于Q1與Q2電性相反，在中間產(chǎn)生場強(qiáng)方向相同，合場強(qiáng)為2E2，在Q1、Q2連線延長線上Q2一側(cè)可以找到另一點(diǎn)，場強(qiáng)大小相等，且方向相反，合場強(qiáng)為零。選B 例3：在邊長為30cm的正三角形的兩個(gè)頂點(diǎn)A，B上各放一個(gè)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(diǎn)C處所產(chǎn)生的電場強(qiáng)度。 解析：計(jì)算電場強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)先計(jì)算它的數(shù)值，電量的正負(fù)號不要代入公式中，然后根據(jù)電場源的電性判斷場強(qiáng)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(qiáng)公式得

6、：， C點(diǎn)的場強(qiáng)為E1，E2的矢量和，由圖可知，E，E1，E2組成一個(gè)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(diǎn)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(gè)點(diǎn)

7、電荷發(fā)出到另一個(gè)點(diǎn)電荷終止，由此可知，a、b必為異種電荷， C、D選項(xiàng)錯(cuò)。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(qiáng)大，b帶電量必然多于a的帶電量，則B選項(xiàng)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(diǎn)．當(dāng)空間存在著斜向上的勻強(qiáng)電場時(shí)，該小球從靜止開始始終沿水平面做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)，測得其速度vB ＝1.5m／s，此時(shí)小球的位移為S ＝0.15m．求此勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的取值范圍．(g＝10m／s。) 某同學(xué)求解如下：設(shè)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(dāng)E ＞7.5×104V／m時(shí)小球?qū)⑹冀K沿水平面做勻加速直線運(yùn)動。 經(jīng)檢查，計(jì)算無誤，該同學(xué)所得結(jié)論是否有不完善之處?若有請予以補(bǔ)充。 解析：該同學(xué)所得結(jié)論有不完善之處． 為使小球始終沿水平面運(yùn)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(fù)點(diǎn)電荷組成的電結(jié)構(gòu)，O是中點(diǎn)，電偶極子的方向?yàn)閺呢?fù)電荷指向正電荷，用圖(a)所示的矢量表示。科學(xué)家在描述某類物質(zhì)的電性質(zhì)時(shí)，認(rèn)為物質(zhì)是由大量的電偶極子組成的，平時(shí)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(dāng)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(shí)，其方向與外電場方向夾角的可能值及相應(yīng)的電勢能； （3）現(xiàn)考察物質(zhì)中的三個(gè)電偶極子，其中心在一條直線上，初始時(shí)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(gè)電偶極子轉(zhuǎn)到外電場方向，若在圖中A點(diǎn)處引人一電量為+q0的點(diǎn)電荷(q0很小，不影響周圍電場的分布），求該點(diǎn)電荷所受電場力的大小。

10、 解析：（1）W=qE0l(1－cosθ) （2）只有當(dāng)電偶極子的方向與場強(qiáng)共線時(shí)，系統(tǒng)才可能平衡，此時(shí)電偶極子的方向與場強(qiáng)夾角為0或180°。當(dāng)夾角為0時(shí)，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(dāng)夾角為180°時(shí)，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(fù)電荷對+q0的影響相互抵消，所以電場力大小為：F=q0E0－ 【及時(shí)反饋】 1．關(guān)于靜電場，下列說法正確的是 （ ） A．在以點(diǎn)電荷為球心、半徑為r的球面上，各點(diǎn)的場強(qiáng)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(yùn)動的點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)動 2．一個(gè)檢驗(yàn)電荷q在電場中某點(diǎn)受到的電場力F，以及這點(diǎn)的電場強(qiáng)度E，下面4個(gè)圖線能恰當(dāng)反映q、E、F三者關(guān)系的是 （ ） 3．在真空中，兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷電荷量數(shù)值均為q，相距為r，兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)處場強(qiáng)大小為

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

13、 （ ） A．q在從a點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)的過程中，加速度不斷增大，速度不斷增大 B．q在從a點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)的過程中，加速度不斷減小，速度不斷增大 C．q運(yùn)動到O點(diǎn)時(shí)加速度為零，速度達(dá)到最大值 D．q越過O點(diǎn)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(diǎn)電荷放在球心O上，由于對稱性，點(diǎn)電荷受力為零?，F(xiàn)在球殼上挖去半徑為r(r