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高考物理电场易错题4

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电场
[内容和方法]
本单元内容包括电荷、电场、电场力、电场强度、电场线、电势、电势差、电场力功、电容器、电容的定义和平行板电容器电容的决定条件等基本概念,以及库仑定律、静电感应、电场强度与电势差的关系、带电粒子在电场中的运动规律等。
本单元涉及到的基本方法有,运用电场线、等势面几何方法形象化地描述电场的分布;将运动学动力学的规律应用到电场中,分析解决带电粒子在电场中的运动问题、解决导体静电平衡的问题。本单元对能力的具体要求是概念准确,不乱套公式懂得规律的成立条件适用的范围。从规律出发进行逻辑推理,把相关知识融会贯通灵活处理物理问题。
[例题分析]
在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:不善于运用电场线、等势面为工具,将抽象的电场形象化后再对电场的场强、电势进行具体分析;对静电平衡内容理解有偏差;在运用力学规律解决电场问题时操作不规范等。
例1在边长为30cm的正三角形的两个顶点A,B上各放一个带电小球,其中Q1=4×10-6C,Q2=-4×10-6C,求它们在三角形另一顶点C处所产生的电场强度。
【错解分析】错解:
C点的电场强度为Q1,Q2各自产生的场强之和,由点电荷的场强公式,
∴E=E1+E2=0
认为C点处的场强是Q1,Q2两点电荷分别在C点的场强的代数和。
【正确解答】
计算电场强度时,应先计算它的数值,电量的正负号不要代入公式中,然后根据电场源的电性判断场强的方向,用平行四边形法求得合矢量,就可以得出答案。
由场强公式得:
C点的场强为E1,E2的矢量和,由图8-1可知,E,E1,E2组成一个等边三角形,大小相同,∴E2=4×105(N/C)方向与AB边平行。
例2如图8-2,光滑平面上固定金属小球A,用长L0的绝缘弹簧将A与另一个金属小球B连接,让它们带上等量同种电荷,弹簧伸长量为x1,若两球电量各漏掉一半,弹簧伸长量变为x2,则有:()
【错解分析】错解:
故选B
错解只注意到电荷电量改变,忽略了两者距离也随之变化,导致错误。
【正确解答】
由题意画示意图,B球先后平衡,于是有
【小结】
r常指弹簧形变后的总长度(两电荷间距离)。
例3点电荷A和B,分别带正电和负电,电量分别为4Q和Q,在AB连线上,如图8-3,电场强度为零的地方在[]
A.A和B之间B.A右侧
C.B左侧D.A的右侧及B的左侧
【错解分析】错解:
错解一:认为A,B间一点离A,B距离分别是2r和r,则A,B
错解二:认为在A的右侧和B的左侧,由电荷产生的电场方向总相反,因而都有可能抵消,选D。
错解一忽略了A,B间EA和EB方向都向左,不可能抵消。
错解二认为在A的右侧和B的左侧,由两电荷产生的电场方向总相反,因而都有可能抵消,却没注意到A的右侧EA总大于EB,根本无法抵消。
【正确解答】
因为A带正电,B带负电,所以只有A右侧和B左侧电场强度方向相反,因为QA>QB,所以只有B左侧,才有可能EA与EB等量反向,因而才可能有EA和EB矢量和为零的情况。
【小结】
解这类题需要的基本知识有三点:(1)点电荷场强计算公式点电荷而来;(3)某点合场强为各场源在该点场强的矢量和。
例4如图8-4所示,QA=3×10-8C,QB=-3×10-8C,A,B两球相距5cm,在水平方向外电场作用下,A,B保持静止,悬线竖直,求A,B连线中点场强。(两带电小球可看作质点)
【错解分析】错解:
以A为研究对象,B对A的库仑力和外电场对A的电场力相等,所
AB中点总场强E总=E+EA+EB=E外=1.8×105(N/C),方向向左。
在中学阶段一般不将QB的电性符号代入公式中计算。在求合场强时,应该对每一个场做方向分析,然后用矢量叠加来判定合场强方向,
【正确解答】
以A为研究对象,B对A的库仑力和外电场对A的电场力平衡,
E外方向与A受到的B的库仑力方向相反,方向向左。在AB的连线中点处EA,EB的方向均向右,设向右为正方向。则有E总=EA+EB-E外。
【小结】
本题检查考生的空间想象能力。对于大多数同学来说,最可靠的办法是:按照题意作出A,B的受力图。从A,B的电性判断点电荷A,B的场强方向,从A或B的受力判断外加匀强电场的方向。在求合场强的方向时,在A,B的连线中点处画出每一个场强的方向,最后再计算。这样做恰恰是在按照物理规律解决问题。
例5在电场中有一条电场线,其上两点a和b,如图8-5所示,比较a,b两点电势高低和电场强度的大小。如规定无穷远处电势为零,则a,b处电势是大于零还是小于零,为什么?
【错解分析】错解:
顺电场线方向电势降低,∴UA>UB,因为无穷远处电势为零,顺电场线方向电势降低,∴UA>UB>0。
由于把所给电场看成由正点电荷形成的电场,认为从正电荷出发,顺电场线电势逐渐减小到零,从而得出UA,UB均大于零。
【正确解答】
顺电场线方向电势降低,∴UA>UB,由于只有一条电力线,无法看出电场线疏密,也就无法判定场强大小。同样无法判定当无穷远处电势为零时,a,b的电势是大于零还是小于零。若是由正电荷形成的场,则EA>EB,UA>UB>0,若是由负电荷形成的场,则EA<EB,0>UA>UB。
【小结】
只有一条电场线,可以判定各点电势高低,但无法判定场强大小及电势是否大于零。
例6将一电量为q=2×106C的点电荷从电场外一点移至电场中某点,电场力做功4×10-5J,求A点的电势。
【错解分析】错解:
错误混淆了电势与电势差两个概念间的区别。在电场力的功的计算式W=qU中,U系指电场中两点间的电势差而不是某点电势。
【正确解答】
解法一:设场外一点P电势为Up所以Up=0,从P→A,电场力的功W=qUPA,所以W=q(Up-UA),
即4×10-5=2×10-6(0-UA)UA=-20V
解法二:设A与场外一点的电势差为U,由W=qU,
因为电场力对正电荷做正功,必由高电势移向低电势,所以UA=-20V
【小结】
公式W=qU有两种用法:(1)当电荷由A→B时,写为W=qUAB=q(UA-UB),强调带符号用,此时W的正、负直接与电场力做正功、负功对应,如“解法一”;(2)W,q,U三者都取绝对值运算,如“解法二”,但所得W或U得正负号需另做判断。建议初学者采用这种方法。
例7如图8-6所示,实线是一个电场中的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,若电荷是从a处运动到b处,以下判断正确的是:[]
A.电荷从a到b加速度减小
B.b处电势能大
C.b处电势高
D.电荷在b处速度小
【错解分析】错解:
由图8-7可知,由a→b,速度变小,所以,加速度变小,选A。因为检验电荷带负电,所以电荷运动方向为电势升高方向,所以b处电势高于a点,选C。
选A的同学属于加速度与速度的关系不清;选C的同学属于功能关系不清。
【正确解答】由图8-6可知b处的电场线比a处的电场线密,说明b处的场强大于a处的场强。根据牛顿第二定律,检验电荷在b处的加速度大于在a处的加速度,A选项错。
由图8-6可知,电荷做曲线运动,必受到不等于零的合外力,即Fe≠0,且Fe的方向应指向运动轨迹的凹向。因为检验电荷带负电,所以电场线指向是从疏到密。再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断a,b处电势高低关系是UA>UB,C选项不正确。
根据检验电荷的位移与所受电场力的夹角大于90°,可知电场力对检验电荷做负功。功是能量变化的量度,可判断由a→b电势能增加,B选项正确;又因电场力做功与路径无关,系统的能量守恒,电势能增加则动能减小,即速度减小,D选项正确。
【小结】理解能力应包括对基本概念的透彻理解、对基本规律准确把握。本题就体现高考在这方面的意图。这道小题检查了电场线的概念、牛顿第二定律、做曲线运动物体速度与加速度的关系、电场线与等势面的关系、电场力功(重力功)与电势能(重力势能)变化的关系。能量守恒定律等基本概念和规律。要求考生理解概念规律的确切含义、适用条件,鉴别似是而非的说法。
例8如图8-7所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离为L,为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷,使其电量的绝对值均为Q,那么,a、b两球之间的万有引力F引库仑力F库分别为:
【错解分析】错解:
(1)因为a,b两带电球壳质量分布均匀,可将它们看作质量集中在球心的质点,也可看作点电荷,因此,万有引力定律和库仑定律对它们都适用,故其正确答案应选A。
(2)依题意,a,b两球中心间的距离只有球半径的3倍,它们不能看作质点,也不能看作点电荷,因此,既不能用万有引力定律计算它们之间的万有引力,也不能用库仑定律计算它们之间的静电力,故其正确答案应选B。
由于一些同学对万有引力定律和库仑定律的适用条件理解不深刻,产生了上述两种典型错解,因库仑定律只适用于可看作点电荷的带电体,而本题中由于a,b两球所带异种电荷的相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布比较密集,又因两球心间的距离L只有其半径r的3倍,不满足L>>r的要求,故不能将两带电球壳看成点电荷,所以不能应用库仑定律。
【正确解答】
万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,虽然两球心间的距离L只有其半径r的3倍,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看作质量集中于球心的质点。因此,可以应用万有引力定律。
综上所述,对于a,b两带电球壳的整体来说,满足万有引力的适用条件,不满足库仑定律的适用条件,故只有选项D正确。
【小结】
用数学公式表述的物理规律,有它的成立条件和适用范围。也可以说物理公式是对应着一定的物理模型的。应用物理公式前,一定要看一看能不能在此条件下使用该公式。
例9如图8-8所示,把一个不带电的枕型导体靠近带正电的小球,由于静电感应,在a,b端分别出现负、正电荷,则以下说法正确的是:
A.闭合K1,有电子从枕型导体流向地
B.闭合K2,有电子从枕型导体流向地
C.闭合K1,有电子从地流向枕型导体
D.闭合K2,没有电子通过K2
【错解分析】错解:枕型导体电荷总是守恒的,没有电子流过K2。选D。
由于对没有正确理解电荷守恒的相对性,所以在本题中认为枕型导体的电荷总是守恒的,便错选答案D。
【正确解答】
在K1,K2都闭合前,对于枕型导体它的电荷是守恒的,a,b出现的负、正电荷等量。当闭合K1,K2中的任何一个以后,便把导体与大地连通,使大地也参与了电荷转移。因此,导体本身的电荷不再守恒,而是导体与大地构成的系统中电荷守恒。由于静电感应,a端仍为负电荷,大地远处感应出等量正电荷,因此无论闭K1还是K2,都是有电子从地流向导体,应选答案C。
【小结】
在解决此类静电平衡问题时,对电荷守恒的理解应为:电荷守恒定律有相对性,一个物理过程中,某个物体或某些物体的电荷并不守恒,有增或有减,而这一过程中必有另一些物体的电荷有减或有增,其中的增量和减量必定相等,满足全范围内的守恒。即电荷是否守恒要看是相对于哪一个研究对象而言。
电荷守恒是永恒的,是不需要条件的。电荷守恒定律也是自然界最基本的规律之一。在应用这个定律时,只要能够全面地考察参与电荷转移的物体,就有了正确地解决问题的基础。
例10如图8-9中接地的金属球A的半径为R,点电荷的电量Q,到球心距离为r,该点电荷的电场在球心O处的场强等于:[]
【错解分析】错解:
根据静电平衡时的导体内部场强处处为零的特点,Q在O处场强为零,选C。
有些学生将“处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零”误认为是指Q电荷电场在球体内部处处为零。实际上,静电平衡时O处场强
相等,方向相反,合场强为零。
【正确解答】
静电感应的过程,是导体A(含大地)中自由电荷在电荷Q所形成的外电场下重新分布的过程,当处于静电平衡状态时,在导体内部电荷Q所形成的外电场E与感应电荷产生的“附加电场E”同时存在的,且在导体内部任何一点,外电场电场场强E与附加电场的场强E大小相等,方向相反,这两个电场叠加的结果使内部的合场强处处为零。即E内=0。
【小结】
还应深入追究出现本题错解的原因:只记住了静电平衡的结论,对静电平衡的全过程不清楚。要弄清楚“导体进入电场,在电场力的作用下自由电子定向移动,出现感应电荷的聚集,进而形成附加电场”开始,直到“附加电场与外电场平衡,使得导体内部的场强叠加为零,移动自由电子电场力为零。”为止的全过程。
例11如图8-10所示,当带正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时,问验电器是否带电?
【错解分析】错解:
因为静电平衡时,净电荷只分布在空腔导体的外表面,内部无静电荷,所以,导体A内部通过导线与验电器小球连接时,验电器不带电。
关键是对“导体的外表面”含义不清,结构变化将要引起“外表面”的变化,这一点要分析清楚。错解没有分析出空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接后,验电器的金箔成了导体的外表面的一部分,改变了原来导体结构。A和B形成一个整体,净电荷要重新分布。
【正确解答】
当导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时,导体A和验电器已合为一个整体,整个导体为等势体,同性电荷相斥,电荷重新分布,必有净电荷从A移向B,所以验电器带正电。
【小结】
一部分同学做错这道题还有一个原因,就是知识迁移的负面效应。他们曾经做过一道与本题类似的题:“先用绝缘金属小球接触带正电的绝缘空腔导体A的内部,然后将绝缘金属小球移出空腔导体A与验电器的小球B接触,验电器的金箔不张开。”他们见到本题就不假思索地选择了不带电的结论。“差异就是矛盾,”学习中要善于比较,找出两个问题的区别才方能抓住问题的关键。这两道题的差异就在于:一个是先接触内壁,后接触验电器小球;另一个是正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接。进而分析这种差异带来的什么样的变化。生搬硬套是不行的。
例12三个绝缘的不带电的相同的金属球A,B,C靠在一起,如图8-11所示,再将一个带正电的物体从左边靠近A球,并固定好,再依次拿走C球、B球、A球,问:这三个金属球各带什么电?并比较它们带电量的多少。
【错解分析】错解:
将带正电的物体靠近A球,A球带负电,C球带正电,B球不带电。将C,B,A三球依次拿走,C球带正电,B球不带电,A球带负电,QA=QC。
认为将C球拿走后,A,B球上所带电量不改变。其实,当C球拿走后,A,B球原来的静电平衡已被破坏,电荷将要重新运动,达到新的静电平衡。
【正确解答】
将带正电的物体靠近A,静电平衡后,A,B,C三球达到静电平衡,C球带正电,A球带负电,B球不带电。当将带正电的C球移走后,A,B两球上的静电平衡被打破,B球右端电子在左端正电的物体的电场的作用下向A运动,形成新的附加电场,直到与外电场重新平衡时为止。此时B球带正电,A球所带负电将比C球移走前多。依次将C,B,A移走,C球带正电,B球带少量正电,A球带负电,且A球带电量比C球带电量多。
|QA|=|QB|+|QC|
【小结】
在学习牛顿第二定律时,当外力发生变化时,加速度就要发生变化。这种分析方法不仅适用于力学知识,而且也适用于电学知识,本题中移去C球,电场发生了变化,电场力相应的发生了变化,要重新对物理过程进行分析,而不能照搬原来的结论。
例13如图8-12所示,当带电体A靠近一个绝缘导体B时,由于静电感应,B两端感应出等量异种电荷。将B的左端接地,绝缘导体B带何种电荷?
【错解分析】错解:对于绝缘体B,由于静电感应左端带负电,右端带正电。左端接地,左端电荷被导走,导体B带正电。
将导体B孤立考虑,左端带负电,右端带正电,左端接地后左边电势比地电势低,所以负电荷将从电势低处移到电势高处。即绝缘体B上负电荷被导走。
【正确解答】
因为导体B处于正电荷所形成的电场中,而正电荷所形成的电场电势处处为正,所以导体B的电势是正的,UB>U地;而负电荷在电场力的作用下总是从低电势向高电势运动,B左端接地,使地球中的负电荷(电子)沿电场线反方向进入高电势B导体的右端与正电荷中和,所以B导体将带负电荷。
例14如图8-13所示,质量为m,带电量为q的粒子,以初速度v0,从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中B点时,速率vB=2v0,方向与电场的方向一致,则A,B两点的电势差为:
【错解分析】错解:带电粒子在电场中运动,一般不考虑带电粒子的重力,根据动能定理,电场力所做的功等于带电粒子动能的增量,电势差等于动能增量与电量Q的比值,应选D。
带电粒子在电场中运动,一般不考虑带电粒子的重力,则粒子在竖直方向将保持有速度v0,粒子通过B点时不可能有与电场方向一致的2v0,根据粒子有沿场强方向的速度2v0,则必是重力作用使竖直向上的速度变为零。如一定不考虑粒子重力,这只有在电场无限大,带电粒子受电场力的作用,在电场方向上的速度相比可忽略不计的极限状态,且速度沿电场方向才能成立。而本题中v0与vB相比不能忽略不计,因此本题应考虑带电粒子的重力。
【正确解答】
在竖直方向做匀减速直线运动:2gh=v02①
根据动能定理
【小结】
根据初、末速度或者运动轨迹判断物体的受力情况是解决与运动关系问题的基本功。即使在电学中,带电粒子的运动同样也要应用这个基本功。通过这样一些题目的训练,多积累这方面的经验,非常必要。
例15置于真空中的两块带电的金属板,相距1cm,面积均为10cm2,带电量分别为Q1=2×10-8C,Q2=-2×10-8C,若在两板之间的中点放一个电量q=5×10-9C的点电荷,求金属板对点电荷的作用力是多大?
【错解分析】错解:点电荷受到两板带电荷的作用力,此二力大小相等,方向相同,由
库仑定律只适用于点电荷间相互作用,本题中两个带电金属板面积较大,相距较近,不能再看作是点电荷,应用库仑定律求解就错了。
【正确解答】
两个平行带电板相距很近,其间形成匀强电场,电场中的点电荷受到电场力的作用。
【小结】
如果以为把物理解题当作算算术,只要代入公式就完事大吉。那就走入了学习物理的误区。
例16如图8-15电路中,电键K1,K2,K3,K4均闭合,在平行板电容器C的极板间悬浮着一带电油滴P,
(1)若断开K1,则P将__________;
(2)若断开K2,则P将________;
(3)若断开K3,则P将_________;
(4)若断开K4,则P将_______。
【错解分析】错解:(1)若断开K1,由于R1被断开,R2上的电压将增高,使得电容器两端电压下降,则P将向下加速运动。
(2)若断开K2,由于R3被断开,R2上的电压将增高,使得电容器两端电压下降,则P将向下加速运动。
(3)若断开K3,由于电源被断开,R2上的电压将不变,使得电容器两端电压不变,则P将继续悬浮不动。
(4)若断开K4,由于电源被断开,R2上的电压将变为零,使得电容器两端电压下降,则P将加速下降。
上述四个答案都不对的原因是对电容器充放电的物理过程不清楚。尤其是充电完毕后,电路有哪些特点不清楚。
【正确解答】
电容器充电完毕后,电容器所在支路的电流为零。电容器两端的电压与它所并联的两点的电压相等。本题中四个开关都闭合时,有R1,R2两端的电压为零,即R1,R2两端等势。电容器两端的电压与R3两端电压相等。
(1)若断开K1,虽然R1被断开,但是R2两端电压仍为零,电容器两端电压保持不变,则P将继续悬浮不动
(2)若断开K2,由于R3被断开,电路再次达到稳定时,电容器两端电压将升高至路端电压R2上的电压仍为零,使得电容器两端电压升高,则P将向上加速运动。
(3)若断开K3,由于电源被断开,电容器两端电压存在一个回路,电容器将放电至极板两端电压为零,P将加速下降。
(4)K4断开,电容器两端断开,电量不变,电压不变,场强不变,P将继续悬浮不动。
【小结】
在解决电容器与直流电路相结合的题目时,要弄清楚电路的结构,还要会用静电场电势的观点分析电路,寻找等势点简化电路。
例17有两个带电量相等的平行板电容器A和B,它们的正对面积之比SA∶SB=3∶1,板长之比∶LA∶LB=2∶1,两板距离之比dA∶dB=4∶1,两个电子以相同的初速度沿与场强垂直的方向分别射入两电容器的匀强电场中,并顺利穿过电场,求两电子穿越电场的偏移距离之比。
【错解分析】错解:
把电容器的电压看成是由充电电量和两板正对面积决定而忽视了板间距离对电压的影响,所以电压比和偏离比都搞错了。
【正确解答】
【小结】
高考中本题只能作为一道选择题(或填空题)出现在试卷上。很多考生为了腾出时间做大题,急急忙忙不做公式推导,直接用数字计算导致思考问题不全面,以至会做的题目得不到分。同时按部就班解题,养成比较好的解题习惯,考试时就会处变不惊,稳中求准,稳中求快。
例18在平行板电容器之间有匀强电场,一带电粒子以速度v垂直电场线射入电场,在穿越电场的过程中,粒子的动能由Ek增加到2Ek,若这个带电粒子以速度2v垂直进入该电场,则粒子穿出电场时的动能为多少?
【错解分析】错解:设粒子的的质量m,带电量为q,初速度v;匀强电场为E,在y方向的位移为y,如图8—16所示。
认为两次射入的在Y轴上的偏移量相同。实际上,由于水平速度增大带电粒子在电场中的运动时间变短。在Y轴上的偏移量变小。
【正确解答】
建立直角坐标系,初速度方向为x轴方向,垂直于速度方向为y轴方向。设粒子的的质量m,带电量为q,初速度v;匀强电场为E,在y方向的位移为y。速度为2v时通过匀强电场的偏移量为y′,平行板板长为L。
由于带电粒子垂直于匀强电场射入,粒子做类似平抛运动。
两次入射带电粒子的偏移量之比为
【小结】
当初始条件发生变化时,应该按照正确的解题步骤,从头再分析一遍。而不是想当然地把上一问的结论照搬到下一问来。由此可见,严格地按照解题的基本步骤进行操作,能保证解题的准确性,提高效率。其原因是操作步骤是从应用规律的需要归纳出来的。
例19A,B两块平行带电金属板,A板带负电,B板带正电,并与大地相连接,P为两板间一点。若将一块玻璃板插入A,B两板间,则P点电势将怎样变化。
【错解分析】错解:
UpB=Up-UB=Ed
电常数ε增大,电场强度减小,导致Up下降。
没有按照题意画出示意图,对题意的理解有误。没有按照电势差的定义来判断PB两点间电势差的正负。
【正确解答】
按照题意作出示意图,画出电场线,图8-17所示。
我们知道电场线与等势面间的关系:“电势沿着电场线的方向降落”所以UpB=Up-UB<0,B板接地UB=0
UBp=UB-Up=0-Up
Up=-Ed
常数ε增大,电场强度减小,导致Up上升。
【小结】
如何理解PB间的电势差减小,P点的电势反倒升高呢?请注意,B板接地Up<0,PB间的电势差减小意味着Up比零电势降落得少了。其电势反倒升高了。
例20、1000eV的电子流在两极板中央斜向上方进入匀强电场,电场方向竖直向上,它的初速度与水平方向夹角为30°,如图8-18。为了使电子不打到上面的金属板上,应该在两金属板上加多大电压U?
【错解分析】错解:
电子流在匀强电场中做类似斜抛运动,设进入电场时初速度为v0,
因为电子流在电场中受到竖直向下电场力作用,动能减少。欲使电子刚好打不到金属板上有Vr=0,此时电子流动能
电子流在电场中受到电场力作用,电场力对电子做功We=Fes=eEs其中s必是力的方向上位移,即d/2,所以We=eU,U是对应沿d方向电势降落。则电子从C到A,应对应We=eUAC,故上面解法是错误的。
【正确解答】
电子流在匀强电场中做类似斜抛运动,欲使电子刚好不打金属板上,则必须使电子在d/2内竖直方向分速度减小到零,设此时加在两板间的电压为U,在电子流由C到A途中,
电场力做功We=EUAC,由动能定理
至少应加500V电压,电子才打不到上面金属板上。
【小结】
动能定理是标量关系式。不能把应用牛顿定律解题方法与运用动能定理解题方法混为一谈。
例21如图8-19,一个电子以速度v0=6.0×106m/s和仰角α=45°从带电平行板电容器的下板边缘向上板飞行。两板间场强E=2.0×104V/m,方向自下向上。若板间距离d=2.0×10-2m,板长L=10cm,问此电子能否从下板射至上板?它将击中极板的什么地方?
【错解分析】错解:规定平行极板方向为x轴方向;垂直极板方向为y轴方向,将电子的运动分解到坐标轴方向上。由于重力远小于电场力可忽略不计,则y方向上电子在电场力作用下做匀减速运动,速度最后减小到零。
∵vt2-v02=2as
y=d=svt=0
即电子刚好击中上板,击中点离出发点的水平位移为3.99×10-2(m)。
为d,(击中了上板)再求y为多少,就犯了循环论证的错误,修改了原题的已知条件。
【正确解答】
应先计算y方向的实际最大位移,再与d进行比较判断。
由于ym<d,所以电子不能射至上板。
【小结】因此电子将做一种抛物线运动,最后落在下板上,落点与出发点相距1.03cm。
斜抛问题一般不要求考生掌握用运动学方法求解。用运动的合成分解的思想解此题,也不是多么困难的事,只要按照运动的实际情况把斜抛分解为垂直于电场方向上的的匀速直线运动,沿电场方向上的坚直上抛运动两个分运动。就可以解决问题。
例22一个质量为m,带有电荷-q的小物块,可在水平轨道Ox上运动,O端有一与轨道垂直的固定墙,轨道处于匀强电场中,场强大小为E,方向沿Ox轴正方向,如图8-20所示,小物体以初速v0从x0沿Ox轨道运动,运动时受到大小不变的摩擦力f作用,且f<qE。设小物体与墙碰撞时不损失机械能且电量保持不变。求它在停止运动前所通过的总路程s。
【错解分析】错解:错解一:物块向右做匀减速运动到停止,有
错解二:小物块向左运动与墙壁碰撞后返回直到停止,有W合=△Ek,得
错误的要害在于没有领会题中所给的条件f>Eq的含义。当物块初速度向右时,先减速到零,由于f<Eq物块不可能静止,它将向左加速运动,撞墙后又向右运动,如此往复直到最终停止在轨道的O端。初速度向左也是如此。
【正确解答】
设小物块从开始运动到停止在O处的往复运动过程中位移为x0,往返路程为s。根据动能定理有
【小结】
在高考试卷所检查的能力中,最基本的能力是理解能力。读懂题目的文字并不困难,难的是要抓住关键词语或词句,准确地在头脑中再现题目所叙述的实际物理过程。常见的关键词语有:“光滑平面、缓慢提升(移动)、伸长、伸长到、轻弹簧、恰好通过最高点等”这个工作需要同学们平时多积累。并且在做新情境(陌生题)题时有意识地从基本分析方法入手,按照解题的规范一步一步做,找出解题的关键点来。提高自己的应变能力。
例23如图8-21所示,长为L的绝缘细线,一端悬于O点,另一端连接一质量为m的带负电小球,置于水平向右的匀强电场中,在O点向右水平拉直后从静止释放,细线碰到钉子后要使小球刚好饶钉子O′在竖直平面内作圆周运动,求OO′长度。
【错解分析】错解:摆球从A落下经B到C的过程中受到重力G,绳子的拉力T和电场力F电三个力的作用,并且重力和电场力做功,拉力不做功,由动能定理
摆球到达最低点时,摆线碰到钉子O′后,若要小球刚好绕钉子O′在竖直平面内做圆周运动,如图8-22。则在最高点D应满足:
从C到D的过程中,只有重力做功(负功),由机械能守恒定律
考生以前做过不少“在重力场中释放摆球。摆球沿圆弧线运动的习题”。受到这道题思维定势的影响,没能分析出本题的摆球是在重力场和电场叠加场中运动。小球同时受到重力和电场力的作用,这两个力对摆球运动轨迹都有影响。受“最高点”就是几何上的最高点的思维定势的影响,没能分析清楚物理意义上的“最高点”含义。在重力场中应是重力方向上物体运动轨迹的最高点,恰好是几何意义上的最高点。而本题中,“最高点”则是重力与电场力的合力方向上摆球运动的轨迹的最高点。
【正确解答】
本题是一个摆在重力场和电场的叠加场中的运动问题,由于重力场和电场力做功都与路径无关,因此可以把两个场叠加起来看成一个等效力场来处理,如图8-23所示,
∴θ=60°。
开始时,摆球在合力F的作用下沿力的方向作匀加速直线运动,从A点运动到B点,由图8-23可知,△AOB为等边三角形,则摆球从A到B,在等效力场中,由能量守恒定律得:
在B点处,由于在极短的时间内细线被拉紧,摆球受到细线拉力的冲量作用,法向分量v2变为零,切向分量
接着摆球以v1为初速度沿圆弧BC做变速圆周运动,碰到钉子O′后,在竖直平面内做圆周运动,在等效力场中,过点O′做合力F的平行线与圆的交点为Q,即为摆球绕O′点做圆周运动的“最高点”,在Q点应满足
过O点做OP⊥AB取OP为等势面,在等效力场中,根据能量守恒定律得:
【小结】
用等效的观点解决陌生的问题,能收到事半功倍的效果。然而等效是有条件的。在学习交流电的有效值与最大值的关系时,我们在有发热相同的条件将一个直流电的电压(电流)等效于一个交流电。本题中,把两个场叠加成一个等效的场,前提条件是两个力做功都与路径无关。

延伸阅读

高考英语易错题解题方法大全(四):短文改错


高考英语易错题解题方法大全(四):短文改错

DearAlice,
Ihavejustgotsomegoodnewstotelltoyou.1.______
Iwinanationalprizeforpaintinglastweek.2.______
Myfatherwassopleasingthathesuggested3.______
IgotoEnglandforaholiday.I’dliketostaying4.______
thereforhalfamonth,visitingplaceofinterest5.______
orpracticingmyEnglishaswell.We’vebeen6.______
writingtoeachfornearlyayearnow.Ihave7.______
oftendreamedoftalkfacetofacewithyou.8.______
Iimagineyou’llbeatvacationyourselfbythat9.______
time.Perhapswecouldgoouttodosome10.______
sightseeingtogether.
Best,
Lily
1.典型错误是将got去掉。而没有考虑到havegot是一个固定搭配,无需改动,而本题tell是及物动词,后无需加to,tellsb.sth.告诉某人某事.
注意英语中的固定搭配与动词的固定搭配.
去掉to
2.典型错误是发现不了错误的所在.
要注意时间状语lastweek,是过去时态的标志,因此win改为won.
win→won
3.典型错误是没有注意到pleasing是用来修饰事物的形容词.
注意形容词的用法,表示情感态度的-ing形容词是用来表示事物的特征的,而-ed形容词常用来修饰人.
pleasing→pleased/happy
4.将go改为went.错因分析,没有考虑到suggest表’建议’时,后面的从句要用虚拟语气should加上动词原形,should可以省略.且wouldliketo后加动词的原形.
平时在高考复习的过程中要注意一些常用动词及短语的用法.
staying→stay
5.典型错误是将interest后加s.错因分析是没有掌握placeofinterest的复数形式是在place后加上-s.
注意一些名词以及一些名词短语的复数变化.
place→places
6.典型错误是找不到错点.错因分析是没有正确地理解visitingplaceofinterest
与practicingmyEnglishaswell是并列关系而不是选择关系.
在改错的过程中要注意上下句的逻辑关系.
or→and
7.典型错误是将to去掉.错因分析write后加each,each用作了副词,而没有发现整篇小短文是一篇书信,是两个人之间的联系.
从篇章整体结构出发,抓住上下文的相应逻辑信息,且忌只从单行入手.
each后加other
8.典型错误是没有发现介词后应加上动词的-ing形式.
注意介词的用法,介词后加动词的ing形式,除了个别的介词but,except等当”除了”讲时,例外.
talk→talking
9.典型错误是将yourself去掉.错因分析没有发现固定短语的错误,且一行只能改正一处以及不能改变句子的原意.度假应为onvacation.
在高考复习的过程中要积累一些固定搭配的短语
at→on
10.典型错误对本行也进行了改动.错因分析是没有抓住例年来改错的特点:其中正确1行;多词1-2行;少词1-2行;错词6行左右。
正确分析句子,根据改错题设题特点来做题.


DearLucy,
I’mgladtohearthatyouareinterestinginmycity.Asyou1._________
readontheInternet,greatchangeshavebeentakenplacehere.2._________
Itismoreconvenienttoliveinthecitythanbefore.Privatecars3._________
areeverywherenow.LotsofpeopleshopontheInternet,that4._________
isespeciallypopularyoungpeople.What’smore,5._________
peoplearepayingmoreattentionontheirhealth.Youcanfind6._________
morepeopleintheparkorintheirneighborhood,doingexercises.7._________
Evenyoungpeoplearepayinglotofattentiontotheirdiet.8.________
Allinall,ourcitylooksverydifferent.Ihopethattheywill9.________
beabletovisitmytownthissummerholiday.10._______
Bestwishes!
Yours,
LiHua
1.没有正确地把握表示情感形容词的用法,interesting常用来修饰事物,interested常用于修饰人。
形容词的误用的考查关键是主语的确定,以及常用的固定短语beinterestedin意为“对……感兴趣”。
interesting→interested
2.本题考查动词的用法,takeplace是不及物动词短语,不能用于被动语态。
要积累一些常见的不及物动词短语。
去掉been
3.学生可能会将more去掉,因为没有注意到比较级结构。
本题考查比较级结构。

4.本题考查定语从句的用法,尤指非限制性定语从句。在非限制性定语从句中不能使用that来引导。
对于高中英语中的一些复合句要正确地掌握。
that→which
5.本题考查固定短语bepopularamong的用法。从句子分析,在youngpeople前缺少了介词。
对于一些常见的短语要牢记,在改错题中介词,不定式符词和冠词是常常易丢失的内容。
popular后加among
6.本题考查固定短语payattentionto的用法,学生们常会将此短语与focusone’sattentionon混淆。
要牢记一此常见的动词短语。
on→to
7.本题考查名词exercise的用法,当“运动”讲时,是不可数名词。
注意一些常见词的名词的可数与不可数现象。
exercises→exercise
8.本题考查lotsof或alotof的用法,学生们常会粗心,注意不到这一点细微的变化。
看题要心细,注意一些常见的修饰名词表示许多,大量的短语。
lot→lots或lot前加a
9.本题考查代词的用法,从全篇文章来看,作者一直与you进行交谈,因此,此处的they指代不明。
要从全篇内容来考查,判断代词的指代内容,切忌指代不明。
they→you
10.本题学生们很可以看不出来问题的所在,要从上文来看,因为上文所谈的一直是city,因此这里的town应改为city.
在进行短文改错时,要注意从篇章结构下手,不要以点代面。
town→city


ItisfiveyearsnowsinceIgraduatefromNo.3High1.______
School.LastSaturday,theclassthatIwasonhelda2.______
get—together,whichtookusalongtimeprepare.It3.______
wasindeednoteasytogetinthetouchwitheverybody4.______
andsetawelltimeforallofus.Weallenjoyed5.______
thispreciousdaygreatly,rememberthetimewespent6.______
togetherandthepeopletheywerefamiliarwith.Itwas7.______
apitywhichsomeofuswerenotpresentastheyhad8.______
goneabroadforfurtherstudies,buttheycalledback9.______
orsentgreetingcardfromdifferentplaces.10.______
1.典型错误是将from去掉.错因分析:一是没有掌握固定短语graduatefrom;二是没有记住since的句型结构.
要注意since的句型结构:Itis/hasbeen段时间since后常用一般过去时.
gratuate→graduated
2.典型错误是没有注意到定语从句与先行词的关系,在班级应使用beinclass.
本题是考查介词的固定搭配,常考介词是in,on,with,from,at,of等.
on→in
3.典型错误是考查take当“花费”讲时的固定句型,学生们常在prepare后加it.错因分析是没有掌握住一些表示花费的句型结构以及没有正确分析定语从句的结构.
对于一些固定的句型搭配要牢记.本句中缺少一词,通常缺少的词有:冠词、副词、不定式符号to等。
time后加to
4.典型错误是考查动词短语的固定搭配.错因分析是本短语getintouchwith中多了一个冠词。
高考英语改错题中的赘述是在一些固定表达中用了多余的词,这些词多为冠词,介词,副词,代词等。
the划掉
5.典型错误是词性的误用.错因分析是学生们对于形容词和副词的运用掌握不好.
词类的误用是高考改错题的重点,常将动词、名词、副词、形容词互改。
1.well→good
6.典型错误是将remember改为remembered.错因分析没有正确分析句子的结构,本句中的谓语动词为enjoyed,remember不应为谓语了,而为状语,所以应改为非谓语动词。
正确地分析句子结构是解决此类问题的关键。句子的主语是we,与remember之间是逻辑上的主谓关系,因此应用remembering的形式来作状语。
remember→remembering
7.典型错误是代词的误用.错因分析没有注意上下文的逻辑关系,they指代不明。
此类题要注意主语与代词的指代的一致,阅读完整的句子就可以看出来。
they→we
8.典型错误是没有注意到Itisapitythat...句型.错因分析本句型中it是形式主语,that引导的从句是真正的主语,which无此用法。
注意分析句子,掌握it的用法及一些固定句型。
which→that
9.典型错误是将studies改为study.错因分析是没有将名词study的用法掌握好。Study用作不可数名词时,意为“学习”;study的复数形式,意为“(各学科的)学习”,因此,此处studies是正确的。
注意常见名词的单复数的用法。

10.典型错误是名词的单复数的运用.错因分析没有正确地分析完整的句子以及上下文的逻辑关系。They是复数,因此不可能只送一张贺卡。
正确理解句子的意思,注意上下文的逻辑关系以及可数名词的单复数,不要以点带面。
card→cards

TheInternetisplayingaimportantpartin1.
ourdailylife.Onthenet,wecanlearnabout2.
newsbothhomeandabroadandsomeother3.
informationsaswell.Wecanalsomakephonecalls,4.
sendmessagesbye-mails,gotonetschools,and5.
learnforeignlanguagesbyourselves.Beside,we6.
canenjoymusic,watchsportsmatches,andplaythe7.
chessorcards.Thenetevenhelpusdoshopping,8.
makeachatwithothersandmakefriendswiththem.9.
Inaword,theInternethasmadeourlifemoreeasier.10.

1.本题考查冠词的用法,学生们很有可能不注意这一细节,在元音读音开头的单词前要使用an来修饰。
冠词a,an与the的用法是常考的知识点,因此要牢记。
a→an
2.学生们很可能将介词on改为in,原因是没有掌握固定短语ontheinternet。
对于一些介词短语要牢记,onTV,onthetelephone等。

3.本题学生们很可能找不出错误,原因是没有正确地分析句子的结构,本句是缺少后置定语,athomeandabroad在国内外。
正确在分析句子的结构并掌握固定短语的用法。
home前加at
4.本题考查名词的用法。Information是不可数名词。
对于名词的考查,常见的是可数名词与不可数名词的混用,所以要记住常见的不可数名词fun,furniture,equipment,progress,information,news等。
informations→information
5.本题考查介词by当“(表方式)通过”时,后用名词单数的形式。
注意一些常见介词的用法。
e-mails→e-mail
6.考查介词的辨析,beside与besides的用法。这两个介词是形近词,很多学生在紧张的情况下,很可能不能注意到这一点。
要通过上下文的逻辑关系来判断介词的使用。
Beside→Besides
7.本题考查冠词在固定短语中的使用。玩牌应为playchess或playcards。
掌握固定短语的使用。
去掉the
8.本题考查主谓一致,因为主语是thenet所以谓语动词为单数。
注意分析句子的结构及主谓一致的用法。谓语动词在人称和数上要与主语保持一致。
help→helps
9.本题学生们很可能会将第一个make改为making,原因是没有从整个句子的结构来分析,因为句子是三个并列谓语。本题是动词的误用haveachatwithsb.与某人交谈。
本题是考查动词短语的固定搭配,因此对于一些常见的动词的短语要牢记。
第一个make→have
10.本题考查形容词的比较级,属于成分的冗余部分。easy的比较级为easier,more为多余的成分。
注意成分的冗余以及如何使用形容词或是副词的比较级及最高级的表达。
more→much


JohnBrownisaLondontaxidriverwholovegoingtothe1._______
theatre.Lastweekhismothergavehimtwoticketsforaplay.2.________
TheticketswereonSundayevening.ThenJohnreadsome3.________
reviewsoftheplay,whichallsaiditwasaterriblyone!He4.________
wouldn’tgotoseeaplaythatnoonelikedit,sotwohours5._______
beforetheplaystarted,helefttheticketonthebackseatof6._______
histaxi,perhapssomeonewhowantedseetheplaywouldtakethem7.________
However,whileJohnwentbackhome,theticketswere8.________
stillthere.Inthefact,therewerefourticketsontheseat.9.________
Someonehasplacedanotherpairofticketsontopofthem!10.________
1.典型错误定语从句中的谓语动词的主谓一致的考查.错因分析没有正确的区分出先行词,在定语从句中的谓语动语的单复数与先行词保持一致。
正确地分析句子的结构以及掌握主谓一致的原则。
love→loves
2.典型错误是将gave改为gives.错因分析是没有考虑到时间状语lastweek是过去时态的提示词。
要注意时间状语决定句子的时态的作用。

3.典型错误是认为本句是正确的.错因分析是onSundayevening是一个固定的短语,意为“在周日的晚上”;但是本句考查的是tickets的适用期限,因此应将on改为for.
在做改错题时,不要用片面来代替整体,应从整个句子来分析。
on→for
4.典型错误是形容词与副词的误用.错因分析是没有抓住aterriblyone中应使用一个形容词来修饰one,因为one指代名词play。
正确地分析句子结构,确定词性的正确使用。
terribly→terrible
5.典型错误是句子结构冗余.错因分析是没有正确地分析定语从句的成分,句中liked的宾语是关系词that,因此it是多余。
正确地分析定语从句的用法,分清定语从句的成分。
去掉it
6.典型错误没有发现ticket的错误.错因分析是没有从篇章整体上去分析句子,因为前面己经提到他的母亲给他两张票,且John又不打算去看电影,因此两张票都不要了,所以ticket改为tickets.
在进行改错时是注意上下文的逻辑关系,不要篇章的整体性,是短文改错不是单句改错。
ticket→tickets
7.典型错误是考查句子结构的错误.错因分析没有注意到两个动词wanted与see之间的关系,wanttodosth.是固定的结构。
在分析句子结构时,要注意正确的固定搭配。
wanted后加to
8.典型错误是连词的使用错误.错因分析是正确地使用while,when与as的用法。While从句中的动词必需是延续性动词,when从句中的动词可以是延续性的,也可是非延性的。
注意常用连词的用法。
while→when
9.典型错误是考查固定的介词短语infact.错因分析是常见的介词短语没有记牢。
对于一些常见的介词和动词的固定短语要记牢。
the去掉
10.典型错误没有发现has是错误的.错因分析是短文的时态要以上下文的主体时态为依据,此短文的主体时态为过去时,因此,应将has改为had。
时态的更改以上下文的主体时态为依据。
has→had


Thisweekend,IhurtmyarmbadwhileIwasplaying1.__________
basketballwithmyfriends.ItwassuchpainfulthatIcouldn’t2.__________
helpcryout.Myfriendstookmetothenearbyhospital3.__________
whereIsawlittleboylyingonabed.Hewasgoingtohave4._________
averydangerousoperation,buthestillkeptsmiling.Atthat5._________
moment,Ifeltmorepainful.Ialsoreadthecourageand6._________
confidenceinthelittleboy’sface.Althoughtheoperation7._________
wasdangerous,shewasstillverypositive.Inourlives,there8.________
istroublesnowandthen,butIthinkhavingapositiveattitude9.________
willhelpusovercomethesedifficulty.10.________

1.本题考查形容词与副词的混用。Bad应是修饰hurt的,因此应使用副词badly。
词性的误用主要是考查学生对基本句法结构的掌握。掌握基本的句法,句子的意思和逻辑关系及从句中的成分。
bad→badly
2.such用来修饰名词,so用来修饰形容词,so+adj.+that如此……以致于…….
本题考查so与such的辨析。
such→so
3.学生们可能在help后加上to,原因是没有注意到can’thelpdoing的意思是“禁不住,止不住”的意思。
本题考查非谓语动词的用法,注意一些常见的后即可接不定式,也可接动名词的动词及短语的意思的差别。在选择的过程中要根据上下文的意思来判断。
cry→crying
4.本题句中缺少内容,学生们很可能注意不到;可数名词单数前必需要有限定词a,an或the,this,that等。
可数名词不可单独使用。
saw后加a
5.√
6.本题对于学生们来说有些难度,要综合上下文的逻辑关系才能看出来错误所在。从上下文来看,作者在小男孩的影响下,应感到不那么疼了。
从根据上下文的逻辑关系及语义来判断程度词的用法。
more→less
7.介词的误用,在某人的脸上应为onone’sface。
掌握常用介词的用法。
in→on
8.此题对于粗心的学生而言失分率较高。因为本题需从整篇文章来断定代词的指代,只从单句看是改不出来的,本题中涉及的是一个小男孩,因此应使用he来代替she.
用于指代的各类代词应在数、格、性上与上下文保持一致。
she→he
9.本题学生易错在将troubles改为troulbe,原因是troulbe当不可数名词时为“麻烦”;而当“麻烦事”时是可数名词,从上下文分析,此题应为“麻烦事”,所以要改谓语动词is为are.
要注意一些名词的可数与不可数时意思上的差别,并根据文中的逻辑关系来判断其用法。
is→are
10.本题考查名词的用法,these用来修饰名词的复数。
注意一些修饰词的用法及名词的单复数。
difficulty→difficulties

高考物理电场和磁场2


一名优秀的教师就要对每一课堂负责,教师要准备好教案,这是教师工作中的一部分。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动,使教师有一个简单易懂的教学思路。你知道怎么写具体的教案内容吗?以下是小编收集整理的“高考物理电场和磁场2”,相信您能找到对自己有用的内容。

电场和磁场

电场、磁场问题一直是历届高考关注和考查的重点和热点,其中场对物质的作用更是力、电综合的命题的核心内容,从近两年全国高考试卷中有涉及两"场"试题有考查关于场的性质,有考查了场对物质的作用,特别是带电粒子在"场"中的运动,有考查综合问题,由此可见,场对物质的作用是100%命题热点.解析试题可以完全按力学方法,从产生加速度和做功两个主要方面来展开思路,只是在粒子所受的各种机械力之外加上电场力罢了.

1、力和运动的关系:根据带电粒子所受的力,运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解.

2、功能关系:根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系,从而可确定带电粒子的运动情况,这条线索不但适用于均匀场,也适用于非均匀场.因此要熟悉各种力做功的特点.

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高考物理知识网络复习电场教案


第九章电场
电场是高中物理的重点知识之一.本章着重从力和能两个角度研究电场的基本性质.本章既是重点,又是难点,也是高考的热点.它是电磁学的基础,特别是在“3+X”理科综合考试中,它将成为联系力学和电磁学的一个重要钮带.
本章及相关内容知识网络:

专题一电场的力的性质
【考点透析】
一、本专题考点:
本单元除电荷及电荷守恒定律为Ⅰ类要求外,其余均为Ⅱ类要求.即能够确切理解其含义及与其它知识的联系,能够用它解决生活中的实际问题.在高考中主要考查方向是:①运用库仑定律定性或定量分析点电荷间的相互作用问题,并常用力学中处理物体平衡的方法分析带电小球的平衡问题;②运用电场强度的概念和电场线的性质对各种电场进行定性和定量的分析.
二、理解和掌握的内容
1.对电场和电场线的理解只要有电荷存在,其周围空间就存在电场,它是电荷间相互作用的媒介,电场具有力和能的性质.电场强度是矢量,满足矢量叠加原理.电场线是用来描述空间各点场强连续变化规律的一组假想的曲线.电场线的特点是:其方向代表场强方向、其疏密代表场强大小;电场线起始于正电荷(或无穷远)终止于负电荷(或无穷远);电场线不能相交.
2.几点说明
(1)库仑定律的适应条件:真空中,点电荷(带电体的线度远小于电荷间的距离r时,带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计,可看作是点电荷).
(2)元电荷、点电荷和检验电荷的区别:电子和质子带最小的电量e=1.610-19C,任何带电体所带的电量均为e的整数倍,故称1.610-19C为元电荷,它不是电子也不是质子,而是带电物质的最小电量值;如果带电体的线度远小于电荷间的距离,带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计,这样的带电体可看作是点电荷,它是一种科学的抽象,是一种理想模型;检验电荷是电量足够小的点电荷,只有当点电荷放入电场中后不足以原电场的性质或对原电场的影响忽略不计时,该点电荷才能作为检验电荷.
3.难点释疑
(1)电场线是直线的电场不一定是匀强电场,如孤立点电荷产生的电场是非匀强电场,它的电场线就是直线.
(2)电场线不是带电粒子的运动轨迹,只的在满足一定条件时带电粒子运动的轨迹才有可能与电场线重合.带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力和初速度来决定的,必须从运动和力的观点来分析确定.
【例题精析】
例1如图所示,半径相同的两个金属小球A、B带有电量相等的电荷,相隔一定距离,两球之间的相互吸引力的大小为F。今用第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开,这时A、B两球间相互作用力的大小为()
A.F/8B.F/4C.3F/8D.3F/4
解析:由于A、B间有吸引力,则A、B带异种电荷,设为Q,两球之间的吸引力F=kQ2/r2,r为两球间的距离。
当C球与A球接触后,A、C带电量q1=Q/2,当C球再与B球接触后,B、C两平均水平喧电量q2=(Q-Q/2)2=Q/4,此时A、B两球间相互作用力的大小为Fˊ=kQ2/8r2=F/8。
正确答案:A
思考与拓宽:若金属小球A、B较大,且相距较近,有正确答案吗?为什么?(答案:没有,因为这时库仑定律已不适应)
例2在真空中有两个固定的正的点电荷A、B,带电量分别为Q、q,相距L,(1)引入第三个点电荷C使它处于平衡状态,这个点电荷应放在什么位置,带电量为多少?(2)如果A、B不固定,C应放在什么位置,带电量为多少时三个电荷均静止?
解析:此题目为物体平衡和库仑定律的综合运用题,其解题方法与力学中处理物体平衡问题的分析方法是相同的.
(1)A、B两球都固定,C球只能放在A、B连线之是且适当的位置才有可能平衡,设带电量为q,距A点的距离为x,对C由物体平衡条件和库仑定律得:
KQq/x2=Kqq/(L-x)2
解得x=QQ+q,q在运算中被消去,所以q的电性和电量多少不限.
(2)A、B不固定时,三个小球均要在互相作用下平衡,由受力分析可知,C必须是负电荷,且放于A、B连线间,设电量为-q,距A为x.
对C由物体平衡条件和库仑定律得:KQq/x2=Kqq/(L-x)2,解得x=QQ+q
对A由物体平衡条件和库仑定律得:KQq/L2=KQq/x2,解得x=q(QQ+q)2
思考与拓宽1:三个电荷在同一直线上排列,且三个电荷由于相互作用均平衡时,它们的电性有什么规律?带电量多少与它们之间的距离有什么关系?(答案:电荷的排列顺序只有两种可能,即:“+-+”和“-+-”;中间的电荷带电量少,两端的电荷带电量多,两羰的电荷中带电量少的与中间电荷较近)
思考与拓宽2:能否用点电荷的场强公式和电场强度的叠加原理来解答例1?(答案:能,当电荷受库仑力平衡时,它所在处的合场强为零)
例3如图10—2所示,带箭头的曲线表示电场中某区域内电场线的分布情况,一带电粒子在电场中运动的径迹如图中虚线所示,若不考虑其它力的作用,则下列判断中正确的是()
A.若粒子是从A运动到B,则粒子带正电;若粒子是从B运动到A,则粒子带负电
B.不论粒子是从A运动到B还是从B运动到A,粒子必带负电
C.若粒子是从B运动到A,则其加速度减小
D.若粒子是从B运动到A,则其速度减小
解析:本题应从物体做曲线运动的条件着手分析,由曲线的弯曲方向看,带电粒子受电场力方向必向左方,再由正负电荷所受电场力方向与场强方向的关系便可确定带电粒子带负电,所以答案A错误,答案B正确;而其加速度如何变化可由电场线的疏密变化来确定,因为电场线密处的场强大,同一电荷受力大,电场线稀疏处场强小,同一电荷受力小,由图可见A处的电场线比B处稀疏,所以电荷在B处的加速度较大,所以答案C正确;速度如何变化可从电场力做功情况做出判断,当粒子从B向A运动时,其们移方向与受力方向的夹角小于900,电场力即合外力做正功,其动能增大,速度增大,所以答案D错误.
思考与拓宽:若粒子带电性质与题中粒子的电性相反,且从A点进入电场,请定性画出其运动轨迹.(答案:略)
【能力提升】
Ⅰ知识与技能
1.真空中有两个相同的带电金属小球A和B,,相距为r,带电量分别为q和2q,它们间相互作用力大小为F.有一个不带电的金属小球C,大小与A、B相同,当C与A、B小球各接触一下后拿开,再将A、B间距离变为2r,那么A、B间作用力大小可能为()
①3F/64②0③3F/32④3F/16
A.①②③B.①③C.①②D.①④
2.两个小球A、B,分别带有同种电荷QA和QB,质量分别为MA和MB,B用长为L的绝缘丝线悬挂在A球的正上方的O点,A距O点的距离也为L,且被固定,当B球达到平衡时A、B相距为d,如图10—3所示为使A、B间距离减小到d/2,可采用的方法是()
A.将A的电量减小到QA/4B.将B的电量减小到QB/8
C.将A的质量减小到MA/8D.将B的质量减小到MB/8
3.如图10—4所示.一带电量为Q的较大的金属球,固定在绝缘支架上,这时球外距金属球较近处一点P的电场强度为E0,当把一电量也为Q的点电荷放在P点时,测得点电荷受到的电场力为f;当把一电量为aQ的点电荷放在P点时,测得点电荷受到的电场力为F,则在国际单位制中()
A.f的数值等于QE0B.F的数值等于af
C.a比1小的越多,F的数值越接近aQE0D.a比1小的越多,F的数值越接近af
4.关于场强的下列说法中,正确的是()
A.电场中某点的电场强度方向与放入该点的检验电荷所受电场力方向相同
B.等量异种电荷的电场中,两电荷连线上场强最大的点为连线的中点
C.在等量异种电荷的电场中,两电荷连线的垂直平分线上,从垂足向两侧场强越来越小
D.在等量同种电荷的电场中,两电荷连线的垂直平分线上,从垂足向两侧场强越来越小
5.如图10—5中AB是某个点电荷电场是的一条电场线,在线上O点放入一个自由的负电荷,他将沿电场线向B点运动,下列判断中哪些是正确的()
A.电场线由B指向A,该电荷加速运动,加速度越来越小
B.电场线由B指向A,该电荷加速运动,加速度大小的变化由题设条件不能确定
C.电场线由A指向B,该电荷做匀加速运动
D.电场线由B指向A,该电荷加速运动,加速度越来越大
6.如图10—6(a)中,直线AB是某个点电荷电场中的一条电场线,图10—4(b)是放在电场线上A、B两点的电荷的电量与所受电场力大小间的函数图象.由此可以判定()
①场源可能是正电荷,位置在A点左侧
②场源可能是正电荷,位置在B点右侧
③场源可能是负电荷,位置在A点左侧
④场源可能是负电荷,位置在B点左侧
A.①③B.①④C.②④D.②③
7.如图10—7所示,在x轴上坐标为+1的点放一个电量为+4Q的点电荷,坐标原点O处固定一个电量为-Q的点电荷,那么在x轴上,电场强度方向沿x轴负方向的点所在区域是.
Ⅱ。能力与素质
8.真空中有A、B两个点电荷相距L,质量为m和2m,将它们由静止释放瞬时,A的加速度为a,经过一段时间后B的加速度也为a,且速率为V.求:
①这时两个点电荷相距多远?
②这时点电荷A的速率多大?
9.如图10—8所示,一半径为R的绝缘球壳上均匀带有+Q的电荷,由于对称性,球心O点的场强为零,现在球壳上挖去半径为r(r《R)的一个小圆孔,求此时球心处场强的大小和方向.
10.用一根绝缘绳悬挂一个带电小球,小球的质量为1.010-2kg,所带的电荷量为+2.010-8C.现加一水平方向的匀强电场,平衡时绝缘绳与竖直线成300角,如图10—9所示.求匀强电场的场强.
专题二电场的能的性质
【考点透析】
一、本专题考点:本专题的知识点均为Ⅱ类要求,即能够确切理解其含义及与其它知识的联系,能够用它解决生活中的实际问题.在高考中主要考查方向是:①以选择题的形式对描述电场的各物理量(如电场强度与电势、电势与电势等)能进行比较鉴别;②利用电场线和等势面的性质对电场进行分析;③从能的转化的观点分析带电粒子在电场中的运动.
二、理解和掌握的内容
1.理顺好几个关系:
(1)电场力做功与电势能的关系:电场力对电荷做功,电荷的电势能减小;电荷克服电场力做功,电荷的电势能增加.电势能变化的数值等于电场力对电荷做功的数值.这常是判断电荷电势能变化的依据.
(2)电势与电势能:①电势是描述电场能的性质的物理量,与置于电场中检验电荷的电量大小无关,电势能是描述电荷与电场相互作用能的大小的物理量,其大小由电场中电荷带电量的多少和该点电势共同决定.②带电体从电场中的a点移到b点过程中,如果知道电场力对带电体做正功还是做负功,可直接判断其电势能的变化.若要判断a、b两点电势高低,必须知道带电体是带正电还是带负电,反之,若要知道带电体所带电荷的正负,要判断a、b两点电势高低,必须知道电场力对带电体做正功还是做负功.
(3)等势面的特点:①等势面一定与电场垂直;②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功;③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面;④任何两个等势面都不会相交;⑤等差等势面越密的地方电场强度越大,即等差等势面的疏密可以描述电场的强弱.
2.几点说明
(1)电势的数值是相对的,不是绝对的.在求电势大小时,首先必须选定某一位置的电势为零,否则无法求解.零点的选取是任意的,但在理论上通常取离场源电荷无穷远处为零电势位置;实际使用中,则取大地为零电势.
(2)电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移至零电势点时电场力所做的功.这就说明,当电场中某点的位置和零电势点确定后,这一点的电势就是一个确定的值了.某点的电势与该点是否放有电荷无关,即电势的大小由电场本身和零电势点的位置决定.
3.难点释疑有的同学认为"电场强度大处电势高"、"电势高处电荷的电势能大".产生上述错误的原因是对上述概念的不理解造成的.在电场中一个确定的点电场强度是确定的,而电势却与零势点的选取有关,另外逆电场线方向电势要升高,但逆电场线方向电场强度不一定增大,所以场强大处电势不一定高,电势高处场强也不一定大;电势能的大小由电场中电荷带电量的多少和该点电势共同决定,要区分正电荷和负电荷,正电荷在电势向处的电势能大,而负电荷在电势高处的电势能小.
【例题精析】
例1一个点电荷,从电场中的a点移到b点,其电势能的变化量为零,则()
A.a、b两点的场强一定相等
B.该电荷一定沿等势面移动
C.作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的
D.a、b两点的电势一定相等
解析:本题考查了电势能的变化、电场力做功、电场强度、电势和电势差与及它们间的关系.
由=W=qUab=q(Ua-Ub)可知,若=0,则①Uab=Ua-Ub=0即Ua=Ub,所以D选项正确.面电势相等的点,其场强不一定相等,故A选项不正确.②W=0,即点电荷从a移到b,电场力所做的总功为零,造成这一结果有两种可能性,其一是电荷沿等势面移动,这时电场力与电荷的移动方向是垂直的;其二是电荷从等势面上的a点经任意路径又回到这一等势面上的点b(因为电场力做的功与路径无关,只与初末状态的位置有关),所以B、C也是错误的.正确答案:D.
例2如图10—10所示,A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点.已知A、B、C三点的电势分别为A=15V,B=3V,C=-3V.由此可得D点的电势D=V.
解析:求电场中某点的电势,一般是先求电势差,再求电势.但此题还要注意运用匀强电场的一些特性进行求解.
如图10—11所示,设场强方向与AB方向的夹角为,AB边长为a.
由U=Ed=ELcos知
UABUAc=1218=23=acos2cos(450-)---------------①
UABUAD=12UAD=acosacos(900-)------------------------②
由①、②式解得UAD=6V,tg=1/2.
又因为UAD=UA-UD,
所以UD=UA-UAD=9V.
思考1:在匀强电场中,任意两条平行线上距离相等的两点间电势差一定相等吗?如果相等,能利用此结论来解此题吗?(答案:相等;能)
思考2:请用作图法确定题中匀强电场的场强方向.(答案:略)
例3如图10—12所示的直线是真空中某电场中的一条电场线,A、B是这条电场线上的两点.一个带正电的粒子在只受电场力的情况下,以速度VA经过A点向B点运动,经一段时间后,该带正电的粒子以速度VB经过B点,且VB与VA方向相反,则()
A.A点的电势一定低于B点的电势
B.A点的场强一定大于B点的场强
C.该带电粒子在A点的电势能一定小于它在B点的电势能
D.该带电粒子在A点时的动能与电势能之和等于它在B点的动能与电势能之和
解析:当电场线是直线时,同一电场线上各点的场强方向必相同,由题中给出的粒子运动情况可以判断,粒子受电场力方向应向左,粒子从A到B的运动过程是先向右减速,速度减为零后又向左加速.因为粒子带正电荷,受电场力方向向左,所以电场线的方向应向左,沿电场线方向电势降低,所以A点的电势比B点低,答案A正确;由电场中的一条电场线不能确定此电场中各点电场强度的大小,所以答案B不正确;粒子从A点运动到B点的过程中,粒子克服电场力做功,电势能必增大,所以答案C正确;由于粒子在运动过程中只有电场力做功,因此只存在动能与电势能的相互转化,动能与电势能之和保持不变,所以答案D正确.正确答案ACD.
思考拓宽:若A、B是如图10—13所示电场中的两点,则正确答案应是什么?(答案:D)
【能力提升】
Ⅰ。知识与技能
1.下列说法中,正确的是()
A.电子沿电场线方向运动,电势能越来越大
B.质子沿电场线方向运动,电势能越来越大
C.只在电力场作用下,由静止释放的电子总是从电势能小的位置向电势能大的位置运动
D.只在电场作用下,由静止释放的质子总是从电势能小的位置向电势能大的位置运动
2.如图10—14所示,两个固定的等量异种电荷的电场中,有A、B、C三点,A为两电荷连线的中点,B为连线上距A为L的一点,C为连线中垂线上距A也为L的一点,则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是()
①EB>EA>EC②EA>EB>EC③A=C>B④B=C>A
A.①④B.①③C.②④D.②③
3.一个带正电的质点,电荷量q=2.010-9C,在静电电场中由a点移到b点.在此过程中除电场力外,其它力做的功是6.010-5J.质点动能增加了8.010-5J,则a、b两点的电势差Uab为()
A.1.0104VB.-1.0104VC.4.0104VD.-7.0104V
Ⅱ。能力与素质
4.某电场中的电场线和等势面如图10—15所示,实线表示电场线,虚线表示等势面,过a、b两点的等势面的电势分别为a=50V,b=20V,那么a、b连线的中点c的电势c为()
A.等于35VB.大于35VC.小于35VD.等于15V
5.如图10—16所示,在点电荷Q形成的电场中,a、b两点在同一等势面上,c、d在另外一个等势面上,甲乙两带电粒子的运动轨迹分别为acb和adb曲线,若两粒子通过a点时具有相同的动能,则下列说法中不正确的是()
A.甲乙两粒子带异号电荷
B.甲粒子经过c点时与乙粒子经过d点时的动能相同
C.两粒子经过b点时的动能相同
D.若取无穷远处为零电势,则甲粒子在c点的电势能小于乙粒子在d点时的电势能
6.AB是某电场中的一条电场线,将一带负电荷的粒子从A点自由释放,它由A点运动到B点的过程中速度变化如图10—17所示,则AB两点电势高低和场强大小的关系是()
A.A>B,EA>EBB.A>B,EA<EB
C.A<B,EA>EBD.A<B,EA<EB
7.质量为m,电量为q的质点,只在静电力作用下以恒定速率v沿圆弧从A点运动到B点,其速度方向改变的角度为(rad),AB弧长为S,则AB两点间的电势差A-B=,AB弧中点的场强大小为.
8.如图10—18所示,在匀强电场中,沿着与电场线成600角的方向,将带电量为q=-4.010-8C的点电荷由a点移到b点,ab=20cm,若电场强度E=5.010-3N/C,则在此过程中电场力对电荷q所做的功W=.
9.两个带正电的小球A和B放在光滑绝缘的水平面上,质量mA=2mB电量qA=4qB,相距r时,它们具有电势能E0(取相距无穷远时电势能为零),现将它们释放,经过相当长的时间后,求A和B的动能各多大?
10.如图10—19所示,虚线方框内为一匀强电场,A、B、C为该电场中的三个点,已知A=12V,B=6V,C=-6V.试在该方框中作出该电场的示意图(即画出几条电场线),并要求保留作图时的辅助线(用虚线表示),若将一个电子从A点移到B点,电场力做多少电子伏的功?
11.为使点电荷q在一匀强电场中沿直线由A匀速运动到B,须对该电荷施加一个恒力F,如图10—20所示.若AB=0.4m,=370,q=-310-7C,F=1.510-4N,A点电势A=100V.(不计电荷受的重力).
(1)在图中用实线画出电场线,用虚线画出通过A、B两点的等势线,并标明它们的电势;
(2)求q在由A到B的过程中电势能的变化量是多少?

专题三电容器静电屏蔽
【考点透析】
一、本专题考点:电容器为Ⅱ类要求,静电屏蔽为Ⅰ类要求.即能够确切理解电容的含义及与其它知识的联系,并能够在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用;对静电屏蔽要知道其内容及含义.在高考中主要考查方向是:①以选择题的形式对电容的定义及决定因素进行判断;②以电容器为背景分析电场的力和能的性质;③研究带电粒子在电容器中的运动.
二、理解和掌握的内容
1.电容定义式和决定式的综合应用,即分析电容器的结构变化对相关物理量的影响.其基本思路是:①首先确定不变量,若电容器充电后断开电源,则其所带电量Q不变,若电容器始终和直流电源相连,则两板间的电压U不变;②用C=εS/4πkd,判断电容的变化情况;③用C=Q/U,分析Q或U的变化情况;④用E=U/d,分析平行板电容器两板间场强的变化情况.
2.几点说明
(1)电容器的电容是反映电容器本身贮电特性的物理量,由电容器本身的介质特性和几何尺寸决定,与电容器是否带电、带电的多少、两板间电势差的大小均无关.
(2)静电屏蔽:如图10-21所示,将一空腔金属导体放在带电体Q附近,处于静电平衡后,空腔导体内部各点的场强均为零,如果空腔内有另一个导体存在,这个导体也不会受到Q所产生电场的影响,即空腔金属导体对其外部的电场有屏蔽作用.
3.难点释疑有的同学不理解电容器中的电场强度由什么因素决定,常导致分析失误,现
推导如下:由E=U/d和C=Q/U得E=Q/Cd,又C=εS/4πkd,于是E=4πkQ/εS,显然电场强度E由Q、ε、S这三个因素决定,与两极板间的距离d无关.
【例题精析】
例1如图10—22所示,平行板电容器接在电源上充电后,与电源断开,负极板接地,在两板间有一正电荷固定在P点,以E表示两板间场强,U表示电容器的电压,W表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板向下移,则()
A.U变小,E不变B.E变大,W变大
C.U变小,W不变D.U不变,W不变
解析:解答此题应明确,电容器与电源断开后,其所带电量Q将保持不变.当正极板向下移时,电容器两板间距d减小,由C=εS/4πkd可知电容C增大,由C=Q/U可得U将减小,由E=U/d、C=Q/U和C=εS/4πkd得E=4πkQ/εS,所以场强E不变,答案A正确;分析P点所放电荷的电势能如何变化,应从分析P点的电势变化入手,设P点与负极板间的距离为d,则P点的电势=Ed,E和d均不变,所以P点的电势不变,正电荷在P点的电势能不变,答案C正确.正确答案:AC.
思考1:题中若正极板不动,将负极板向上移一些,各量如变何化?题中若是将正极板接地,而负极板不接地,保持负极板不动,将正极板向下移,各量如何变化?(答案:E不变,U变小,W变小;E不变,U变小,W变大)
思考2:题中若将一电源始终与电容器相连,保持负极板接地且不动,将正极板向下移时,各量如变何化?(答案:E变大,U不变,W变大)
例2传感器是一种采集信息的重要器件.如图10—23是一种测定压力的电容式传感器.当待测压力F作用于可动膜片电极上时,可使膜片产生形变,引起电容的变化,将电容器灵敏电流计和电源串接成闭合电路.那么()
A.当F向上压膜片电极时,电容将变小
B.当F向上压膜片电极时,电容将变大
C.当电流计有示数时,则压力F发生变化
D.当电流计有示数时,则压力F不发生变化
解析:此题考查电容器电容的决定因素及电容器的充放电现象.当压力F发生变化时,两极板间距离d发生变化,由C∝εS/d可知,电容C将会发生变化,由于电源始终与电容器相连,电容器上的电压不变,由C=Q/U可知电容器带电量Q将发生变化,导致电容器充电或放电,这时电流表中就会有电流通过.正确答案:BC.
思考拓宽:仿照测定压力的电容式传感器,制做一个测定微小位移(或速度)的电容式传感器,如图10—24所示,其中阴影部分为某种电介质.请简单说明其原理.(答案:当电介质发生位移时,电容器的电容发生变化,由电容变化的量值便可计算出位移的大小)
例3空腔导体或金属网罩(无论接地与否)可以把外部电场遮住,使其不受外电场的影响;接地的空腔导体或金属网罩可以使其部不受部带电体电场的影响,这种现象叫做.
解析:当空腔导体或金属网罩处在电场中时,其表面会产生感应电荷,只有当感应电荷产生的电场在空腔导体或金属网罩内部与外电场相抵消时才能达到稳定状态,这时空腔导体或金属网罩内部场强处处为零,内部就不受外电场的影响.接地的空腔导体或金属网罩与大地构成一个整体,与大地等电势,其周围电场强度必须为零,因而其外部不受内部带电体电场的影响.
正确答案:内部,外部,内部,静电屏蔽.
【能力提升】
Ⅰ知识与技能
1.如图10—25所示,绝缘导体B、C相接触,A带正电荷,下列操作中不能使B带负电的是()
A.先拿走C,再拿走A
B.先拿走A,再拿走C
C.用手接触一下C后离开,再拿走A
D.用手接触一下B后离开,先拿走C,再拿走A
2.平行板电容器电容为C,板间距为d,带电量为Q.今在两板正中央处放一个电荷q,则它受到的电场力的大小为()
A.2KQq/d2B.4KQq/d2C.Qq/CdD.2Qq/Cd
3.如图10—26所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路,在增大电容器两板间距离的过程中:()
A.电阻R中没有电流
B.电容器的电容变大
C.电阻R中有从a流向b的电流
D.电阻R中有从b流向a的电流
4.如图10—27所示,平行金属板A、B组成的电容器,充电后与静电计相连.要使静电计指针张角变大,下列措施中可行的是()
A.将A板向下移动B.使A板放走部分电荷
C.将B板向右移动D.将AB之间充满电介质
5.以下说法中不正确的是()
A.通讯电缆的外面包一层铅皮,是用来防止外界电场的干扰
B.为了防止通讯电缆中信号对外界的干扰可将其外面包铅皮接地
C.法拉第圆筒实验说明电荷只分布在导体的外表面上
D.金属网或金属皮外的带电体不会在其内部产生电场
6.平行板电容器的电容为C,两极板间距离为L,电容器所带电荷量为Q,现在使电容器所带电荷量增加了Q.若极板间有a、b两点,相距为d,则下列说法中正确的是()①两板间原来的电场强度是Q/CL②两板间现在的电场强度是Q/CL
③两板间电场强度增加了Q/CL④a、b两点间的电势差一定增加了Qd/CL
A.①②B.①②③C.①③D.③④
Ⅱ。能力与素质
7.平行板电容器的两极板接于电池两极,一个带正电小球悬挂在电容器内部,闭合开关S,电容器充电,这时悬线偏离竖直方向的夹角为,如图10—28所示.那么()
A.保持开关S闭合,A板向B靠近,则角减小
B.保持开关S闭合,A板向B靠近,则角不变
C.开关S断开,A板向B靠近,则角增大
D.开关S断开,A板向B靠近,则角不变
8.如图10—29是测定液面高度h的传感器.在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放入导电液体中,在计算机上就可以知道h的变化情况,并实现自动控制,下列说法中正确的是()
A.液面高度h变大,电容变小
B.液面高度h变小,电容变大
C.金属芯线和导电液体构成电容器的两个电极
D.金属丝线的两侧构成电容器的两电极
9.有一个空腔导体内部和外部都有电荷,如图14—30所示,下述结论正确的是()
A.导体不接地时,内部电场强度受到外部电荷的影响
B.导体不接地时,外部电场强度受到内部电荷的影响
C.导体接地时,内部电场强度受到外部电荷的影响
D.导体接地时,外部电场强度受到外部电荷的影响
10.如图10—31所示,平行板电容器两板A、B通过电流计G、电键S和电源相连.当S闭合后,A、B两板相距为d时,A、B内恰有一个带电微粒处于静止状态.(1)始终闭合S,将A、B两板间距离由d增大到2d,电容器的电容将由C变为,A、B间电压将由U变为,电流计G中将电流流过(填“有”或“无”),电容器内的带电微将.(2)断开S后,将A、B两板间距离由d减少到d/2,电容器的电容将由C变为,A、B间电压将由U变为,A、B间电场强要将由E变为,电流计G中将电流流过(填“有”或“无”),电容器内的带电微将.
11.在观察油滴在水平放置的平行板电容器中运动的实验中,原有一油滴静止在电容器中,给电容器再充上一些电荷Q1,油滴开始向上运动,经t秒后,电容器突然放电失去一部分电荷Q2,又经t秒,油滴回到原处,假设油滴在运动过程中没有失去电荷,试求Q2和Q1之比?

专题四带电粒子在电场中的运动
【考点透析】
一、本专题考点:带电粒子在电场中的运动为Ⅱ类要求,示波管为Ⅰ类要求。即能够确切理解带电粒子在电场中运动的规律及与其它知识的联系,并能够在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用.在高考中主要考查方向是:①定性分析带电粒子在电场中的运动过程;②综合运用电场和力学知识定量处理带电粒子在电场中的运动问题(主要是直线运动和类平抛运动).
二、理解和掌握的内容
1.几种运动形式的处理方法:
(1)平衡:处于静止状态或匀速直线运动状态,带电粒子所受合力为零.应用物体的平衡条件可解决此类问题.
(2)加速:带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场,所受电场力的方向与运动方向在同一条直线上,做加(减)速直线.可利用牛顿运动定律(匀强电场)或功能关系(任何电场)来求解.
(3)偏转:带电粒子以速度υ0垂直于电场线方向飞入匀强电场,受到恒定的与初速度方向成900电场力作用而做匀变速曲线运动.可用类平抛运动的方法来处理,即将运动分解为垂直电场方向的速度为υ0匀速直线运动和平行电场方向的初速度为零的匀加速直线运动.设带电粒子电量为q,质量为m,两平行金属板间的电压为U,板长为L,板间距离为d,当粒子以初速度υ0平行于两极板进入电场时,有:x=L=υ0t,y=12at2,又E=U/d,a=qE/m=qU/md;可解得,侧向位移y=UqL2/2mdυ02;偏向角的正切tgθ=at/υ0=UqL/mdυ02.
2.几点说明在处理带电粒子在电场中运动问题时是否考虑重力,要通过审题来决定.①基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等,一般都不考虑重力;②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,一般都不能忽略重力.
【例题精析】
例1如图10—32所示,质量为m的带电小球用绝缘丝线悬于O点,并处的水平向左的匀强电场E中,小球静止时丝线与竖直方向的夹角为,若剪断丝线,则小球的加速度大小为()
A.0B.g,方向竖直向下
C.gtg,水平向右D.g/cos,沿绳向下
解析:此题是带电粒子在电场中的平衡和加速问题的综合题,要运用物体的平衡条件及运动和力的关系分析.丝线被剪断之前,小球受三个力作用,如图10—33所示,图中F为重力mg和电场力FE的合力,由物体的平衡条件丝线的拉力T=F=mg/cosθ,当丝线被子剪断时,带电小球受的合力为F,又初速度为零,所以带电小球将沿F方向做匀加速直线运动,其加速度大小为a=F/m=g/cosθ,方向沿F方向,即沿线向下,所以正确答案为D.
思考与拓宽:题中若场强大小和方向均未知,仍使带电小球在图示位置静止,当丝线被剪断后,电场强度是否是唯一的?如果不是求电场强度的最小值是多少?(答案:不是;mgtgθ/q)
例2如图10—34所示,一对水平放置的平行金属板通过开关S与电源相连,一个带电微粒从金属板正上方的O点,由静止释放,通过金属板上的小孔,进入两平行板间,到达P点后返回,若将上金属板向上移动到图中虚线位置,再将带电微粒从金属板正上方的O点由静止释放,则有()
A.若保持开关闭合状态,带电微粒仍能到达P点返回
B.若保持开关闭合状态,带电微粒尚未到达P点就返回
C.若将开关断开后,再移上板,带电微粒仍能到达P点返回
D.若将开关断开后,再移上板,带电微粒尚未到达P点就返回
解析:若利用重力势能与电势能的相互转化对此题进行分析较为方便.
假设微粒仍能到达P点,当若保持开关闭合时,两板间总电压不变,但上极板与P点的电势差增大,则电荷克服电场力做的功W将大于重力对微粒做的功,所以微粒尚未到达P点就返回,答案B正确;若将开关断开,则电容器带电量Q不变,当将上金属板向上移动到图中虚线位置时,两极间总电压增大,P点与下极板的电压也增大,则电荷克服电场力做的功W将大于重力对微粒做的功,所以微粒尚未到达P点就返回,答案D正确.正确答案BD.
思考与拓宽:保持电源与两金属板相连,若是将下金属板向上移一小段距离,微粒的运动情况如何?(答案:带电微粒尚未到达P点就返回)
例3如图10—35所示,平行正对金属板相距为d,板长为L,板间电压为U,C是宽为d的挡板,其上下两端点与A和B板水平相齐,且C离金属板与屏S的距离均为L/2,C能吸收射到它表面的所有粒子.现让电荷量为q的带电粒子沿A、B两板中线入射,带电粒子的质量、速率均不相同,不计重力.求:
(1)带电粒子到达屏S上的宽度;
(2)初动能多大的粒子能到达屏上.
解析:本题考查带电粒子在电场中运动问题的处理方法.
(1)带电粒子进入电场后做类平抛运动,从右侧飞出电场后做匀速直线运动,这时速度方向的反向延长线与粒子射入方向恰相交于两极板的正中央O1点,如图10—36所示.
带电粒子到达屏S上的宽度为AB,由图可知:
AB=OB-OA
由几何关系:OBd/2=3L/2L/2得OB=3d/2
OAd/2=3L/2L得OA=3d/4
所以AB=3d/2-3d/4=3d/4,即带电粒子到达屏S上的宽度为3d/4.
(2)设从偏转电场边缘射出的粒子偏向角为θ1,由几何关系有:
tgθ1=OB/O1O=3d/23L/2=d/L,cosθ1=L/L2+d2,
则该粒子射出电场的速度υt1=υ0/cosθ1=υ0L2+d2L,
由动能定理得:Uq/2=12mυt2-12mυ02=12mυ02(L2+d2L2-1)
所以此粒子的动能为12mυ02=UqL2/2d2.
设从挡板边缘射出的粒子偏向角为θ2,由几何关系有:
tgθ2=OA/O1O=3d/43L/2=d2/L,cosθ2=2L/4L2+d2,
则该粒子射出电场的速度υt2=υ0/cosθ2=υ04L2+d22L,

由动能定理得:Uq/4=12mυt22-12mυ02=12mυ02(4L2+d24L2–1)
所以此粒子的动能为12mυ02=UqL2/d2.
所以,初动能满足UqL2/2d2<EK<UqL2/d2的粒子能到达屏上.
思考与拓宽:若沿中心线进入电场中的粒子带电量绝对值相等,但电性不同,且具有相同的动能,设这些粒子均能击中屏S,它们击中屏的位置有什么特点?(答案:在屏上出现两个亮点,这两个亮点关于屏的中心上下对称)
【能力提升】
Ⅰ知识与技能
1.一束正离子,以相同的速率垂直于场强方向进入同一匀强电场,结果运动轨迹是重合的,说明这些粒子具有相同的()
A.质量B.电量C.荷质比D.动能
2.如图10—37所示,一带电粒子沿着曲线JK穿过一匀强电场,a、b、c、d为该电场的等势面,其中abcd.若不计粒子所受的重力,可以确定()
①该粒子带正电
②该粒子带负电
③从J到K粒子的动能增加
④粒子从J到K运动过程中动能与电势能之和不变
A.①③④B.①④C.③④D.②③④
3.如图10—38所示,M、N是真空中的两块平行金属板.质量为m,电荷量为q的带电粒子,以初速度v0由小孔进入电场,当M、N间电压为U时,粒子恰能到达N板.如果要使这个粒子到达M、N间距的1/2后返回,下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)()
A.使初速度减为原来的1/2
B.使M、N间电压减半
C.使M、N间电压提高到原来的4倍
D.使初速度和M、N间电压都减为原来的1/2
4.如图10—39所示是某示波管的示意图,如果在水平放置的偏转电极上加一个电压,则电子束将被偏转.每单位电压引起的偏转距离叫示波管的灵敏度,下面这此措施中对提高示波管的灵敏度有用的是()
A.尽可能把偏转极板L做的长一些
B.尽可能把偏转极板L做的短一些
C.尽可能把偏转极板间的距离做的大一些
D.将电子枪的加速电压提高一些
Ⅱ。能力与素质
5.一个电子以初速度v0从A点开始运动,由于受到一个点电荷的作用,其运动轨迹如图10—40中实线所示,图中B为轨迹上的一点,虚线是过A、B两点并与轨迹相切的直线,虚线和直线将运动平面分为5个区域.则关于点电荷的位置,下列说法正确的是()
①如果这个点电荷带正电,则它一定在④区
②如果这个点电荷带正电,则它一定在②区
③如果这个点电荷带负电,则它一定在②区
④如果这个点电荷带负电,则它一定在③区
A.①④B.②③C.②④D.①③
6.如图10—41所示,带电量之比qA:qB=1:3的带电粒子A和B,先后以相同的速度从同一点射入平行板电容器中,不计重力,带电粒子偏转后打在同一极板上,飞行水平距离之比为xA:xB=2:1.则带电粒子的质量之比mA:mB以及在电场中飞行时间之比tA:tB分别为()
A.1:1,2:3B.2:1,3:2C.1:1,3:4D.4:3,2:1
7.如图10—42所示,电子以v0的速度沿与电场垂直方向从A点飞进匀强电场,并且从另一端B沿与场强方向成1500角飞出,那么AB两点的电势差是.
8.如图10—43所示,实线为电场线,虚线为等势面且相邻等势面间的电势差相等.一正电荷在等势面U3上时,具有动能20J,它在运动到等势面U1上时,速度为零.令U2=0,那么,当该电荷的电势能为4J时,其动能大小为J.
9.如图10-44所示,A、B是一对平行的金属板两板间距为d,在两板间加上一周期为T的交变电压u.A板的电势UA=0,B板的电势B随时间的变化规律为:在0到T/2时间内,B=U0(正的常数);在T/2到T的时间性内,B=-U0;在T到3T/2的时间内B=U0;在此T/2到2T的时间内,B=-U0;…….t=0时有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区域内.设电子的初速度和重力的影响均可忽略.要想使这个电子到达B板时具有最大动能,则所加电压的周期T应满足什么条件?
10.相距为d的两平行金属板M、N与电池相连,如图10-45所示,一带电粒子从M板边缘,垂直于电场方向射入,并打在N板的中心,现使粒子原样射入,但恰能射出电场,不计重力,就下列两种情况,分别求出N板下移的距离.(1)电键K闭合;(2)把闭合的电键K断开.
11.如图10—46所示,相距d的水平放置的两平行金属板构成的电容器电容为C,a板接地且中央有一孔.开始时两板匀不带电.现将电量为q,质量为m的液滴一滴一滴的从小孔正上方h处无初速度滴下,前一滴到达b板后下一滴才开始下落.液滴到b板后,其电荷全部转移给b板.不计空气阻力的影响,重力加速度为g.求:
(1)能够到达b板的液滴不会超过多少滴?
(2)若能够到达b板的液滴数为k,则第k+1滴如何运动?

专题五处理电场问题的方法
【考点透析】
一、本专题考点:能综合运用电场及力学知识对实际问题进行分析、综合、推理和判断.考查的方向是在力电综合试题中巧妙地把电场的概念与牛顿定律、功能关系等力学知识有机地结合起来,考查学生对力学、电学相关概念的理解和规律的综合运用.
二、理解和掌握的内容
1.常用方法和关系
(1)电场线和等势面的应用:处理电场的简单问题,通常要先画出电场线和等势面,用于比较空间各点的电场的电势,应注意“五看”:
①看电场线的切线方向,确定场强的方向;
②看电场的疏密,比较场强的大小;
③看电场线的走向,比较电势的高低;
④看电场力做什么功,确定电势能的增减;
⑤看电势能零点位置的选取,确定电势能的正负.
(2)电场中的功能关系:
①计算电场力做的功有两种方法:W=qEd(适应于匀强电场);W=qU(适应于一切电场).
②注意运用功能关系处理电场问题:
Ⅰ.只有电场力做功时,带电粒子的电势能只与动能发生相互转化,电场力做的功等于带电粒子动能的改变量,即:WAB=qUAB=EK=-ε,注意:A、B为带电粒子在电场中运动轨迹的始末两点,UAB为两点间的电势差.
Ⅱ.若仅有重力和电场力做功,则EK=W总=W重+W电=-E重-ε电,则E重+EK+ε电=0,即:带电粒子的动能、重力势能、电势能的总和保持不变.
(3)带电粒子在电场中运动问题的处理方法:
求解带电粒子在电场中的运动,实际上就是力学中处理物体运动问题的继续,运用牛顿运动定律分析受力和运动过程仍是决解问题的关键,在此基础上正确运用牛顿运动定律、功能关系、动量守恒定律是决解问题的手段.还要注意运用等效法和类比法.
【例题精析】
例1如图10—47所示,平行直线表示电场线,一带电量为+10-2C的粒子在电场中只受电场力作用,由A点移到B点,动能损失0.1J,若A点电势为-10V,则()
A.B点的电势为0
B.电场线方向从右向左
C.粒子的运动轨迹可能是轨迹1
D.粒子的运动轨迹可能是轨迹2
解析:由动能定理,UABq=EK,UAB=EK/q=-0.1/10+2=-10V,又UAB=UA-UB,所以UB=UA-UAB=0,答案A正确;由题知粒子由A点移到B点,动能减小了,由动能定理可知电荷克服电场力做了功,因此,电场力的方向向左,又粒子带正电,所以电场线方向从右向左,答案B正确;再由运动和力的关系判断,粒子运动的轨迹只能是轨迹1.答案C正确.正确答案:ABC.
例2如图10—48所示,半径为r的绝缘光滑圆环固定的竖直平面内,环上套有一个质量为m,带正电的珠子,空间存在水平向右的匀强电场,珠子所受电场力的大小等于其重力的大小,将珠子从环上最低位置A由静止释放,那么珠子所能获得的最大动能为多少?
解析:本题是带电体在重力和电场力共同作用下的运动问题.此题的处理方法较多,但关键是分析确定动能最大的位置,然后运用力学中的方法求解.
珠子在电场力Eq、重力mg和弹力N的作用下沿环运动,运动到如图10—49所示位置时,动能最大.
因为Eq=mg,所以θ=450
设珠子的最大动能为EK,由动能定理得:
Eqrsinθ-mg(r-rcosθ)=EK
解得:EK=mgr(2–1)
思考与拓宽:在A点给珠子一个多大的初速度,能使它在竖直平面内做圆周运动?这时珠子对光滑圆环的最大作用力是多大?(答案:52gr,62mg)
例3如图10—50所示,倾角为300的直角三角形的底边BC长为2L,底边处在水平位置,斜边AC为光滑绝缘导轨.现在底边中点O处放一正点电荷Q,让一个带正电的小球从斜面顶端A滑下(始终不脱离斜面),已测得它滑到斜边的垂足D处的速度大小为υ,加速度大小为a.
(1)在质点的运动中不发生变化的是()
A.动能B.电势能与重力势能之和
C.动能与重力势能之和D.动能、电势能和重力势能三者之和
(2)质点的运动是()
A.匀加速运动B.先匀加速后匀减速
C.匀减速运动D.加速度随时间变化的运动
(3)该质点滑到非常接近底端C点时的速率vc为多少?沿斜面向下的加速度aC为多少?
解析:由于点电荷Q电场的存在,质点必做加速度变化的运动,解答此题要抓住点电荷电场的特点,运用牛顿第二定律和功能关系来解决问题.
(1)由于斜面是光滑的,带电小球在下滑过程中,只有重力和电场力做功,所以小球的机械能和电势能之和保持不变.答案D正确.
(2)由于带电小球在运动过程中所受的电场力的大小和方向是变化的,其合力必是变力,所以小球的加速度是随时间变化的.答案D正确.
(3)依题意,D、C两点与点电荷Q的距离相等,所以它们的Q电场中的同一等势面上,小球从C点运动到D点的过程中电场力做功为零,由动能定理得:
mgh=12mυC2-12mυ2又h=Lsin600
解得:υC=υ2+3gL
小球在C点和D点的受力如图10—51所示,其中电场力大小相等,均为F,由牛顿第二定律:在D点有mgsin300-Fcos300=ma
在C点有mgsin300+Fcos300=maC
解以上两个方程得:aC=g-a.
【能力提升】
Ⅰ知识与技能
1.如图10—52所示,在水平方向的匀强电场中,一带电微粒沿v0方向飞入后,沿虚线方向从A运动到B点(重力不能忽略),则在此过程中微粒的()
A.动能减小,电势能增加B.动能减小,电势能也减小
C.动能增加,电势能减小D.动能增加,电势能也增加
2.如图10—53所示,在水平向左的匀强电场中用绝缘丝线吊起一个带负电的小球,小球在A平衡状态.如果将小球由悬点正下方的B点由静止释放,在小球由A到B的过程中,用表示电势能的增量,用EP表示重力势能的增量,用E表示二者的代数和,以下关系中正确的是()
A.=EP,E0B.EP,E0
C.=EP,E=0D.EP,E0
3.如图10—54,带电体Q固定,带电体P的电量为q,质量为m,与绝缘的水平面间的滑动摩擦因数为,将P在A点由静止放开,在Q的排斥下运动到B点停下,AB相距为S,下列说法中正确的是()
①将P从B点由静止拉到A点,水平拉力至少做功2mgS
②将P从B点由静止拉到A点,水平拉力至少做功mgS
③P从A点运动到B点,电势能增加mgS
④P从A点运动到B点,电势能减少mgS
A.①②③B.①④C.②③④D.③④
4.如图10—55所示,一带负电的油滴,从坐标原点O以速率V0射入水平的匀强电场,V0的方向与电场方向成θ角.已知油滴质量为m,测得它在电场中运动到最高点P时的速率恰为V0,设P点的坐标为(xp,yp),则应有()
A.xp0B.xp0C.xp=0D.条件不足无法判定
5.如图10—56所示,有两个完全相同的试探电荷q1和q2,在点电荷正Q的电场中,分别沿圆轨道做匀速率圆周运动,则q1和q2有电势能、动能大小关系是()
A.EP1EP2,EK1EK2B.EP1EP2,EK1EK2
C.EP1EP2,EK1EK2D.EP1EP2,EK1EK2
6.如图10—57所示,a、b和c表示点电荷电场中的三个等势面,它们的电势分别为U、2U/3和U/4.一带电粒子从等势面a上由静止释放后,仅受电场力作用而运动.已知它经过等势面b时的速率为v则它经过等势面c时的速率为.
Ⅱ。能力与素质
7.如图10—58所示,有一束电子,质量为m,电量为e,以平行于OX轴的速度v0,从Y轴上的a点射入第一象限,为子使这束粒子能通过X轴上的b点,可在第一象限内的某处加一个沿Y轴正方向的匀强电场,设此电场强度为E,沿Y轴方向无限长,沿X轴方向宽度为S,且已知oa=L,ob=2S,求该电场的左边界与b点间的距离.
8.如图10—59所示,在匀强电场中有A、B、C三点,AB=5cm,AC=3cm,BC=4cm.有一匀强电场,场强方向平行于纸面,电子在电场力作用下经C运动到A,动能减少了120eV.质子在电场力作用下经C运动到B,动能增加了120eV,求匀强电场的场强大小和方向.
9.如图10—60所示,ab是半径为R的圆的一条直径,该圆处于匀强电场中,场强大小为E,方向一定.在圆周平面内,将一带正电q的小球从a点以相同的动能抛出,抛出方向不同时,小球会经过圆周上不同的点,在所有的点中,到c点时小球的动能最大.已知∠cab=300,若不计重力和空气阻力,试求:
(1)电场方向与ac间的夹角是多大?
(2)若小球在a点时初速度方向与电场方向垂直,且小球恰好能落在c点,则初动能为多大?
10.如图10—61所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与一正电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C现两点,一个质量为m,带电量为-q的有孔小球,从杆上A点无初速度下滑,已知q远小于Q,AB=BC=h,小球滑到B点时速度大小为3gh,求:
(1)小球由A到B的过程中电场力做的功;
(2)AC两点的电势差.

效果验收
1.有两个金属小球半径均为R,其中一个2Q,另一个不带电,将两球相互接触后,使其球心相距3R放置,其静电力为()
A.kQ2/(3R)2B.大于kQ2/(3R)2C.小于kQ2/(3R)2D.条件不足无法确定
2.在x轴上有两个点电荷,一个带正电Q1,一个带负电Q2,且Q1=2Q2,用E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小,则在x轴上有()
A.E1=E2之点只有一处,该点合场强为零
B.E1=E2之点共有两处,一处合场强为零,另一处合场强为2E2
C.E1=E2之点共有三处,其中两处合场强为零,另一处合场强为2E2
D.E1=E2之点共有三处,其中一处合场强为零,另两处合场强为2E2
3.如图10—62所示,A、B、C、D是某匀强电场中的4个等势面,一个质子和一个α粒子(电荷量是质子的2倍,质量是质子的4倍)同时在A等势面从静止出发,向右运动,当到达D面时,下列说法正确的是()
A.电场力做功之比为1∶2B.它们的动能之比为2∶1
C.它们的动量之比是2:1D.它们运动的时间之比为1∶1
4.在描绘电场中等势线的实验中所用灵敏电流表指针偏转方向与电流方向的关系是:当电流从正接线柱流入电流表D时,指针偏向正接线柱一侧.某同学用这个电流表探测基准点2的等势点时,把与电流表正接线柱相连的表笔E1接触在基准点2上,把连接负接柱的表笔E2接触在纸上的某点,如图10—63所示,若发现电流表的指针发生了偏转,该同学移动E2的方向正确的是()
①若表的指针偏向正接线柱一侧,E2向右移动
②若表的指针偏向正接线柱一侧,E2向左移动
③若表的指针偏向负接线柱一侧,E2向右移动
④若表的指针偏向负接线柱一侧,E2向左移动
A.①③B.②③C.②④D.①④
5.如图10—64所示,在点电荷-Q1激发的电场中有一检验电荷-Q2,若将-Q2从b点移到a点时,电场力做功W,则下述答案中正确的是()
A.Uab的大小一定是W/Q2
B.Uab的大小一定是W/Q1
C.若将Q2的电量加倍,Uab也变成原来的两倍
D.若将Q1的电量加倍,Uab不变
6.带电粒子以初动能EK沿垂直于电场线的方向射入并穿过两平行金属板间的匀强电场,射出时的末动能为2EK,若粒子射入时的初动能加大到2EK,则它穿出电场时的末动能为()
A.2EKB.2.5EKB.3EKB.4EK
7.在某一电场中,选取坐标如图10—65所示.A为x轴上的一点,B、C为y为上的两点.将正检验电荷从A点移到B点的过程中克服电场做功为W,如果将该检验电荷从A点移到C点,克服电场做功也为W,则()
A.产生此电场的电荷可能是正电荷,位于第Ⅳ象限
B.产生此电场的电荷可能是负电荷,位于第Ⅰ象限
C.此电场可能是匀强电场,方向沿y轴正方向
D.此电场可能是匀强电场,方向沿x轴负方向
8.如图10—66,a、b、c是匀强电场中的三点,各点电势a=10V,b=2V,c=6V,a、b、c三点在同一平面上,下列各图中电场强度的方向表示正确的是()
9.如图10—67所示,竖直方向的一条直线MN是静电场中一条电场线,若一带电微粒从A点由静止释放,微粒沿竖直方向下落,到B点时速度为零,不计空气阻力,则()
①微粒的运动不可能是匀速运动,也不可能是匀加速运动
②A点的场强一定大于B点的场强
③可能是A点电势比B点高,也可能是B点电势比A点高
④微粒从A点运动到B点的过程中,重力势能的变化大于电势能的变化
A.①②B.①④C.①③D.②③
10.一质量为210-16kg的带正电的油滴,静止在两块相距3.2cm的水平放置的平行金属板之间,则两板间的电压可能是()
①800V②400V③300V④200V
A.①②B.②④C.①③D.②③
11.如图10—68所示,q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷,已知q1与q2之间的距离为L1,q2与q3之间的距离为L2,且每个电荷都处于平衡状态.①如果q2为正电荷,则q1为电荷,q3为电荷;②q1、q2、q3三者电量大小之比为::.
12.如图10—69所示,平行板电容器水平放置,两板与电源相连,A板接静电计小球,B板接静电计外壳,这时有一带电微粒静止在电容器中.在开关S闭合时,将A板水平向左移动一段距离,微粒的运动情况是,电容器所带电荷量的变化情况是;如果将开关S断开,将A板水平向左移动一段距离,微粒的运动情况是,静电计指针张角的变化情况是.
13.AB两个带电小球,质量分别为2m和m,原来均静止,现将它们同时释放,在库仑力作用下运动,释放时AB间距为d,B的加速度为a.经过一段时间后,A的加速度也为a,且速度为v,此时AB间距离为;此过程中系统减少的电势能为.
14.在下列所给的器材中,应该选用的是(用器材前的字母表示):A.6V的交流电源;B.6V的直流电源;C.100V的直流电源;D.量程0—0.5V,零刻度在刻度盘中央的电压表;E.量程0—300A,零刻度在刻度盘中央的电流表.
在实验过程中,要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上,它们的顺序(自上而下)是①,②,③.
实验中,按下电键,接通电路,若一个探针与基准点O接触,另一探针已分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a、b如图10—70,则当此探针与a接触时,电流表指针应(左偏、指零、右偏);当此探针与b接触时,电流表的指针应(左偏、指零、右偏).
15.电子电量为e,质量为m,以速度v0沿着电场线射入场强为E的匀强电场中,如图10—71所示,电子从A点入射到达B点速度为零,求:
(1)A、B两点的电势差;
(2)A、B间的距离.
16.如图10—72所示,A、B板间有一匀强电场,两板间距为d,所加电压为U,有一带电油滴以初速v竖直向上自M点飞入电场,到达N点时,速度方向恰好变为水平,大小等于初速v,试求:
(1)油滴从M点到N点的时间.
(2)M、N两点间的电势差.
17.如图10—73所示,一个半径为R的绝缘光滑半圆环,竖直放在场强为E的匀强电场中,电场方向竖直向下.在环壁边缘处有一质量为m,带有正电荷q的小球,由静止开始下滑,求小球经过最低点时对环底的压力.
18.喷墨打印机的结构简图如图10—73所示,其中墨盒可以发出墨汁微粒,其半径约为10-5m,此微粒经过带电室时被带上负电,带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制.带电后的微粒以一定的速度进入偏转电场,带电微粒经过偏转电场发生偏转后,打在纸上,显示字体.无信号输入时,墨汁微粒不带电,径直通过偏转电场而注入回流槽流回墨盒.设偏转极板长1.6cm,两板间距离为0.5cm,偏转极板的右端距纸3.2cm.若一个墨汁微粒的质量为1.610-10kg,以20m/s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场,两偏转极板间的电压是8.0103V,若墨汁微粒打在纸上的点偏离原射入方向的距离为2.0mm,求这个墨汁微粒通过带电室时带的电量是多少?(不计空气阻力和重力,可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部,忽略边缘电场的不均匀性).为了使纸上的字体放大10%,请你提出一个可行的方法.

第九章电场参考答案
专题一1.A,2.B,3.C,4.C,5.B,6.A,7.(-∞,-1)和(0,1),
8.①,②2v,9.KQr2/4R4,由O点指向小孔,10.2.9106N/C.
专题二1.A,2.B,3.C,4.C,5.B,6.C,7.0,mv2θ/sq,,8.2.010-11J,
9.EKA=E0/3,EKB=2E0/3,10.图略,-6eV,11.图略,UB=-60V,电势能增加了
4.810-5J.
专题三1.B,2.C,3.C,4.AC,5.D,6.C,7.D,8.C,9.B,10.①C/2,U,向下加速运动;②2C,U/2,E,无,静止不动11.4/1.
专题四1.C,2.B,3.D,4.A,5.D,6.D,7.3mv02/2e,8.6,9.T>2d2m/Uq,10.①d,②3d.11.①mg(h+d)/q2,②先向下做自由落体运动,进入两极板间后匀减速运动直到速度减小到零,然后向上匀加速运动,阶段两极板间穿出后做竖直上抛运动,回到初始位置时速度减为零;以后将重复以上运动.
专题五1.A,2.B,3.B,4.B,5.C,6.1.5v,7.①②S/2+mv02L/Ees,8.由C点垂直指向AB,5103V/m,9.①300,②EqR/8.10.mgh/2,mgh/2q,
效果验收1.C,2.B,3.A,4.B,5.A,6.B,7.D,8.D,9.C,10.B,11.负,负,1:L22(L1+L2)2:L22L12,12.仍静止,减小,向上加速,变大,13.2d/2,3mv2,14.BE、导电纸、复写纸、白纸;指零,指零,15.,16.v/g,Uv2/2gd,17.3(mg+qE),
18.①1.2510-13C,②a.将偏转电压提高到8.8103V,b.将偏转电场与纸间的距离增大为3.6cm.

高考物理电场知识点总结复习


俗话说,凡事预则立,不预则废。作为教师就要根据教学内容制定合适的教案。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐,使教师有一个简单易懂的教学思路。您知道教案应该要怎么下笔吗?下面是小编为大家整理的“高考物理电场知识点总结复习”,仅供参考,欢迎大家阅读。

电场

库仑定律、电场强度、电势能、电势、电势差、电场中的导体、导体

知识要点:

1、电荷及电荷守恒定律

⑴自然界中只存在正、负两中电荷,电荷在它的同围空间形成电场,电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电量。基本电荷。

⑵使物体带电也叫起电。使物体带电的方法有三种:①摩擦起电②接触带电③感应起电。

⑶电荷既不能创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从的体的这一部分转移到另一个部分,这叫做电荷守恒定律。

2、库仑定律

在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比,跟它们间的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,数学表达式为,其中比例常数叫静电力常量,。

库仑定律的适用条件是(a)真空,(b)点电荷。点电荷是物理中的理想模型。当带电体间的距离远远大于带电体的线度时,可以使用库仑定律,否则不能使用。例如半径均为的金属球如图9—1所示放置,使两球边缘相距为,今使两球带上等量的异种电荷,设两电荷间的库仑力大小为,比较与的大小关系,显然,如果电荷能全部集中在球心处,则两者相等。依题设条件,球心间距离不是远大于,故不能把两带电体当作点电荷处理。实际上,由于异种电荷的相互吸引,使电荷分布在两球较靠近的球面处,这样电荷间距离小于,故。同理,若两球带同种电荷,则。

3、电场强度

⑴电场的最基本的性质之一,是对放入其中的电荷有电场力的作用。电场的这种性质用电场强度来描述。在电场中放入一个检验电荷,它所受到的电场力跟它所带电量的比值叫做这个位置上的电场强度,定义式是,场强是矢量,规定正电荷受电场力的方向为该点的场强方向,负电荷受电场力的方向与该点的场强方向相反。

由场强度的大小,方向是由电场本身决定的,是客观存在的,与放不放检验电荷,以及放入检验电荷的正、负电量的多少均无关,既不能认为与成正比,也不能认为与成反比。

要区别场强的定义式与点电荷场强的计算式,前者适用于任何电场,后者只适用于真空(或空气)中点电荷形成的电场。

4、电场线

为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向,在电场中画出一系列曲线,曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向,曲线的疏密表示电场的弱度。

电场线的特点:(a)始于正电荷(或无穷远),终止负电荷(或无穷远);(b)任意两条电场线都不相交。

电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱,并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度共同决定。

5、匀强电场

场强方向处处相同,场强大小处处相等的区域称为匀强电场,匀强电场中的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,在两极之间除边缘外就是匀强电场。

6、电势能

由电荷在电场中的相对位置决定的能量叫电势能。

电势能具有相对性,通常取无穷远处或大地为电势能和零点。

由于电势能具有相对性,所以实际的应用意义并不大。而经常应用的是电势能的变化。电场力对电荷做功,电荷的电势能减速少,电荷克服电场力做功,电荷的电势能增加,电势能变化的数值等于电场力对电荷做功的数值,这常是判断电荷电势能如何变化的依据。

7、电势、电势差

⑴电势是描述电场的能的性质的物理量

在电场中某位置放一个检验电荷,若它具有的电势能为,则比值叫做该位置的电势。

电势也具有相对性,通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势(对同一电场,电势能及电势的零点选取是一致的)这样选取零电势点之后,可以得出正电荷形成的电场中各点的电势均为正值,负电荷形成的电场中各点的电势均为负值。

⑵电场中两点的电势之差叫电势差,依教材要求,电势差都取绝对值,知道了电势差的绝对值,要比较哪个点的电势高,需根据电场力对电荷做功的正负判断,或者是由这两点在电场线上的位置判断。

⑶电势相等的点组成的面叫等势面。等势面的特点:

(a)等势面上各点的电势相等,在等势面上移动电荷电场力不做功。

(b)等势面一定跟电场线垂直,而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。

(c)规定:画等势面(或线)时,相邻的两等势面(或线)间的电势差相等。这样,在等势面(线)密处场强较大,等势面(线)疏处场强小。

⑷电场力对电荷做功的计算公式:,此公式适用于任何电场。电场力做功与路径无关,由起始和终了位置的电势差决定。

⑸在匀强电场中电势差与场强之间的关系是,公式中的是沿场强方向上的距离。

8、电场中的导体

⑴静电感应:把金属导体放在外电场中,由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动,使导体的两个端面出现等量的异种电荷,这种现象叫静电感应。

⑵静电平衡:发生静电感应的导体两端面感应的等量异种电荷形成一附加电场,当附加电场与外电场完全抵消时,自由电子的定向移动停止,这时的导体处于静电平衡状态。

⑶处于静电平衡状态导体的特点:

(a)导体内部的电场强处处为零,电场线在导体的内部中断。

(b)导体是一个等势体,表面是一个等势面。

(c)导体表面上任意一点的场强方向跟该点的表面垂直。

(d)导体断带的净电荷全部分布在导体的外表面上。

文章来源:http://m.jab88.com/j/73025.html

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