新课标高考物理一轮复习 第七章 静电场 第一节 电场力的性质试题.docx
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新课标高考物理一轮复习第七章静电场第一节电场力的性质试题
第七章静电场
第一节 电场力的性质
考试内容
要求
真题统计
命题规律
物质的电结构、电荷守恒
Ⅰ
2016·卷甲·T15
2016·卷乙·T14
2016·卷乙·T20
2016·卷丙·T15
2015·卷Ⅰ·T15
2015·卷Ⅱ·T14
2015·卷Ⅱ·T24
2014·卷Ⅰ·T21
2014·卷Ⅰ·T25
2014·卷Ⅱ·T19
高考热点:
库仑定律、电场强度、点电荷的电场、电场线、电势和电势差、等势面、电势能、带电粒子在电场中的运动为历年高考的重点和难点,常以选择题和计算题的形式进行考查.
高考预测:
高考对本章基本概念和规律的考查以选择题为主,在计算题中把电场力和能的性质与牛顿运动定律、功能关系有机结合起来,以带电粒子在电场中运动为模型,实现力电知识的系统化考查
静电现象的解释
Ⅰ
点电荷
Ⅰ
库仑定律
Ⅱ
静电场
Ⅰ
电场强度、点电荷的场强
Ⅱ
电场线
Ⅰ
电势能、电势
Ⅰ
电势差
Ⅱ
匀强电场中电势差与电场强度的关系
Ⅱ
带电粒子在匀强电场中的运动
Ⅱ
示波管
Ⅰ
常见电容器
Ⅰ
电容器的电压、电荷量和电容的关系
Ⅰ
说明:
带电粒子在匀强电场中运动的计算,只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强方向的情况
第一节 电场力的性质
一、电荷和电荷守恒定律
1.点电荷:
形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷.
2.电荷守恒定律
(1)电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变.
(2)起电方式:
摩擦起电、接触起电、感应起电.
1.判断正误
(1)只有体积很小的带电体才可看做点电荷.( )
(2)任何带电体都可看做点电荷.( )
(3)真正的点电荷是不存在的,它是一种理想化模型.( )
(4)当带电体的形状、大小对相互作用力的影响可以忽略时,该带电体可以看做点电荷.( )
(5)带电体通过静电感应可以使绝缘材料带电.( )
(6)不管是哪种起电方式,它们的实质都是电子的转移,电荷总是在转移过程中不变.( )
提示:
(1)×
(2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√
二、库仑定律
1.内容:
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.
2.公式:
F=k,式中的k=9.0×109N·m2/C2,叫做静电力常量.
3.适用条件:
(1)点电荷;
(2)真空.
2.如图所示,半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相等的电荷,相隔一定的距离,两球之间的相互吸引力大小为F.今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两个球接触后移开,这时,A、B两个球之间的相互作用力大小是( )
A.F B.F
C.FD.F
提示:
A
三、静电场 电场强度
1.静电场:
静电场是客观存在于电荷周围的一种物质,其基本性质是对放入其中电荷有力的作用.
2.电场强度
(1)意义:
描述电场强弱和方向的物理量.
(2)公式
①定义式:
E=,是矢量,单位:
N/C或V/m.
②点电荷的场强:
E=k,Q为场源电荷,r为某点到Q的距离.
③匀强电场的场强:
E=.
(3)方向:
规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向.
3.对于由点电荷Q产生的电场,下列说法正确的是( )
A.电场强度的定义式仍成立,即E=,式中的Q就是产生电场的点电荷
B.在真空中,电场强度的表达式为E=,式中Q就是产生电场的点电荷
C.在真空中,电场强度的表达式E=,式中q是检验电荷
D.在Q的电场中某点,分别放置电量不同的正、负检验电荷,电场力大小、方向均不同,则电场强度也不同
提示:
B
四、电场线及特点
1.电场线:
电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向.
2.电场线的特点
(1)电场线从正电荷或无限远处出发,终止于无限远处或负电荷.
(2)电场线不相交.
(3)在同一电场里,电场线越密的地方场强越大.
(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向.
(5)沿电场线方向电势降低.
(6)电场线和等势面在相交处互相垂直.
3.几种典型电场的电场线(如图所示)
4.如图所示为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线,已知该电场线关于虚线对称,O点为A、B电荷连线的中点,a、b为其连线的中垂线上对称的两点,则下列说法正确的是( )
A.A、B可能带等量异号的正、负电荷
B.A、B可能带不等量的正电荷
C.a、b两点处无电场线,故其电场强度可能为零
D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方向一定相反
提示:
选D.根据题图中的电场线分布可知,A、B带等量的正电荷,选项A、B错误;a、b两点处虽然没有画电场线,但其电场强度一定不为零,选项C错误;由图可知,a、b两点处电场强度大小相等,方向相反,同一试探电荷在a、b两点处所受电场力一定大小相等,方向相反,选项D正确.
对库仑定律的理解及应用
【知识提炼】
1.对库仑定律的理解
(1)F=k,r指两点电荷间的距离.对可视为点电荷的两个均匀带电球,r为两球的球心间距.
(2)当两个电荷间的距离r→0时,电荷不能视为点电荷,它们之间的静电力不能认为趋于无限大.
2.求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路
涉及库仑力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样,受力分析是基础,应用平衡条件是关键,都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题,但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点.具体步骤如下:
【典题例析】
(多选)(2015·高考浙江卷)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.0×10-6C的正电荷.两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2kg(重力加速度取g=10m/s2;静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,A、B球可视为点电荷),则( )
A.支架对地面的压力大小为2.0N
B.两线上的拉力大小F1=F2=1.9N
C.将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小F1=1.225N,F2=1.0N
D.将B移到无穷远处,两线上的拉力大小F1=F2=0.866N
[审题指导] 对小球进行受力分析,除受到重力、拉力外,还受到库仑力,按照力的平衡的解题思路求解问题.
[解析] 设A、B间距为l,A对B有竖直向上的库仑力,大小为FAB==0.9N;对B与支架整体分析,竖直方向上合力为零,则FN+FAB=mg,可得FN=mg-FAB=1.1N,由牛顿第三定律知F′N=FN,选项A错误;因两细线长度相等,B在A的正下方,则两绳拉力大小相等,小球A受到竖直向下的重力、库仑力和F1、F2作用而处于平衡状态,因两线夹角为120°,根据力的合成特点可知:
F1=F2=GA+FAB=1.9N,选项B正确;当B移到无穷远处时,F1=F2=GA=1N,选项D错误;当B水平向右移至M、A、B在同一条直线上时,如图所示,
对A受力分析并沿水平和竖直方向正交分解,
水平方向:
F1cos30°=F2cos30°+F′cos30°
竖直方向:
F1sin30°+F2sin30°=GA+F′sin30°
由库仑定律知,A、B间库仑力大小F′===0.225N,联立以上各式可得F1=1.225N,F2=1.0N,选项C正确.
[答案] BC
【跟进题组】
考向1 库仑定律与电荷守恒定律的结合问题
1.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径.球1的电荷量为q,球2的电荷量为nq,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时1、2之间作用力的大小仍为F,方向不变.由此可知( )
A.n=3 B.n=4
C.n=5D.n=6
解析:
选D.由于各球之间距离远大于小球的直径,小球带电时可视为点电荷.由库仑定律F=k知两点电荷间距离不变时,相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比.又由于三小球相同,则接触时平分总电荷量,故有q×nq=×,解得n=6,D正确.
考向2 三点电荷共线平衡的求解
2.如图所示,在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B,A带电荷量为+Q,B带电荷量为-9Q.现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷处于平衡状态,问:
C应带什么性质的电荷,应放于何处?
所带电荷量为多少?
解析:
根据平衡条件判断,C应带负电荷,放在A的左边且和A、B在一条直线上,设C带电荷量为q,与A点相距为x,如图所示.
答案:
应为带电荷量为Q的负电荷,置于A左方0.2m处且和A、B在一条直线上
考向3 库仑力作用下的平衡问题
3.(多选)(2016·高考浙江卷)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OA和OB两点.用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触,棒移开后将悬点OB移到OA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
解析:
选ACD.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,与A球接触后A球也带正电荷,两球接触后分开,B球也带正电荷,且两球所带电荷量相等,A正确;两球相互排斥,稳定后A球受力情况如图所示
sinθ==0.60,
θ=37°
F库=mgtan37°=6.0×10-3N,B项错误;
F库=k
QA=QB=Q,r=0.12m
联立上式得Q=4×10-8C,故C项正确;由等量同种点电荷产生的电场的特点可知,A、B两球连线中点处的场强为0,故D项正确.
1.电荷的分配规律
(1)两个带同种电荷的相同金属球接触,则其电荷量平分.
(2)两个带异种电荷的相同金属球接触,则其电荷量先中和再平分.
2.三点电荷共线平衡模型:
三个点电荷若只受电场力且共线平衡,则满足“两同夹一异,两大夹一小,近小远大”的原则,即若已知一正一负两点电荷,则第三个点电荷应放在小电荷的外侧且与小电荷电性相反,再根据受力平衡求解相应距离和对应电荷量.
对电场强度的理解及巧解
【知识提炼】
电场强度三个表达式的比较
表达式
比较
E=
E=k
E=
公式意义
电场强度定义式
真空中点电荷电场强度的决定式
匀强电场中E与U的关系式
适用条件
一切电场
(1)真空;
(2)点电荷
匀强电场
决定因素
由电场本身决定,与q无关
由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定
由电场本身决定,d为沿电场方向的距离
相同点
矢量,遵守平行四边形定则
单位:
1N/C=1V/m
【典题例析】
(2015·高考山东卷)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,一电量为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
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- 新课标高考物理一轮复习 第七章 静电场 第一节 电场力的性质试题 新课 标高 物理 一轮 复习 第七 电场 性质 试题