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2024届高考一轮复习物理教案(新教材粤教版):静电场中力的性质.pdf

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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..2022·辽宁卷·T102021·天津卷·T12019·全国卷Ⅰ·T15库仑定律2018·全国卷Ⅰ·T162022·全国乙卷·T192022·江苏卷·T92022·河北卷·T62022·山东卷·T32022·湖南卷·T22021·全国甲卷·T192021·全国乙卷·T152021·湖南卷·T42021·广东卷·T6考电场的性质2021·山东卷·T62021·河北卷·T102020·全国卷Ⅱ·T20情2020·全国卷Ⅲ·T212020·江苏卷·T92020·北京卷·T7分2020·山东卷·T102019·全国卷Ⅲ·T212019·北京卷·T17析2022·重庆卷·T22019·北京卷·T232018·江苏卷·T5电容器2018·北京卷·T192022·江苏卷·T152022·辽宁卷·T142022·湖北卷·T10带电粒子在电2021·全国乙卷·T202021·湖南卷·T92020·浙江7月选考·T6场中的运动2019·全国卷ⅡT242019·全国卷ⅢT242019·天津卷·T3试人体带电头发散开,尖端放电,避雷针,静电吸附,直线加速生活实践类题器,示波器,静电加速器情观察静电感应现象,探究电荷间的作用力的影响因素,库仑扭学****探究类境秤实验,模拟电场线,观察电容器的充、,,体会科学研究中建立物理模型的方法,,.:..、点电荷(1)元电荷:e=×10-19C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍.(2)点电荷:代表带电体的有一定电荷量的点,忽略带电体的形状、(1)内容: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)三种起电方式:摩擦起电、感应起电、接触起电.(3)带电实质:物体得失电子.(4)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体,接触后再分开,二者带等量同种电荷,若两导体原来带异种电荷,则电荷先中和,(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,(2)表达式:F=k12,式中k=×109N·m2/C2,(3)适用条件:真空中的静止点电荷.①在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式.②当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时,可以把带电体看成点电荷.(4)库仑力的方向:由相互作用的两个带电体决定,即同种电荷相互排斥,,正电荷从一个球转移到另一个球.(×),电荷量大的受到的库仑力也大.(×)=k12,当r→0时,F→∞.(×),可将其视为电荷集中在球心的点电荷,,要考虑表面电荷的重新分布,如图所示.:..qq(1)同种电荷:F<k12;r2qq(2)异种电荷:F>→0时,库仑力F→∞,因为当r→0时,,真空中A、B两点分别固定两个相同的带电金属小球(均可视为点电荷),所带电荷量分别为+Q和-5Q,在A、B的延长线上的C点处固定一电荷量为q的电荷,该电荷受到的库仑力大小为F,已知AB=、B两处时,1F电荷受到的库仑力大小为F,则1为()=BC=l,根据库仑定律得F=-=,将两带电金属小球接触后,1l24l2?2l?22kQq2kQq5kQqF19两小球所带电荷量均为-2Q,根据库仑定律得F=+=,所以1=,故2l2lF102?2l?(多选)(2023·广东深圳市模拟)如图所示,坐标系中有两个带电荷量分别为+Q和+3Q的点电荷,在C处放一个试探电荷,则试探电荷所受库仑力的方向可能是下列图中():..答案BDkqq解析试探电荷到两个点电荷的距离相等,根据F=12知,带电荷量为3Q的点电荷对试r2探电荷的库仑力是带电荷量为Q的点电荷对试探电荷库仑力的3倍,若试探电荷带正电,则受力如图甲所示,若试探电荷带负电,则受力如图乙所示,根据平行四边形定则作出合力,即试探电荷所受的库仑力,可知B、D正确,A、(2023·广东广州市模拟)如图,在光滑绝缘斜面上有带电小球a与b,两球同时释放瞬间,a球的加速度刚好为零,则下列关于a、b的电性及初始位置符合要求的是()答案B解析带电小球a在光滑绝缘斜面上,对其受力分析,受重力、,a球的加速度刚好为零,即带电小球b对它的库仑力与重力和支持力的合力平衡,故带电小球b对小球a的库仑力沿斜面向上,综上所述只有B图符合题意,,已知两个点电荷Q、Q的电荷量分别为+1C和+4C,能在水平面上自12由移动,它们之间的距离d=,试求:当Q满足什么条件,并把它放33在何处时才能使整个系统处于平衡.:..4答案Q为负电荷,电荷量为C,且放在Q、Q之间离Q为1m处39121解析若整个系统处于平衡,则点电荷Q、Q、Q所受合外力均为零,由于Q、Q电性相12312QQQQrQ同且都为正电荷,则Q处在Q、Q之间某处,且Q带负电,根据k13=k32,得1=13123r2r2rQ12221=,即Q距离电荷量较小的电荷Q较近,又因r+r=d,d=3m,所以Q到Q距离r23112311kQQkQQ4=1m,根据13=12,得Q=,其解题思路与力学中的平衡问题一样,只是在原来受力的基础上多了电场力,具体步骤如下:2.“三个自由点电荷平衡”模型(1)平衡的条件:每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置.(2)模型特点:(1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质.(2)基本性质:(1)定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力与它的电荷量之比.:..F(2)定义式:E=;单位:N/C或V/(3)矢量性::真空中与场源电荷Q相距为r处的电场强度大小为E=.(×)=知,当试探电荷q变为一半时,电场强度E变为2倍.(×)q三个计算公式的比较公式适用条件说明F定义式E=任何电场某点的电场强度为确定值,大小及方向与q无关qQ真空中静止点决定式E=kE由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定r2电荷的电场U关系式E=匀强电场d是沿电场方向的距离d例5真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q,坐标轴上A、,在B点放一个带负电的试探电荷,A、B两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同,电场力的大小F跟试探电荷的电荷量q的关系分别如图中直线a、、().-q图线可得,该处的电场强度大小为E=1=4×105N/C,方1q1:..F向沿x轴正方向,同理可得,B处的电场强度大小为E=2=×105N/C,方向沿x轴负2q2方向,A、B错误;由A、B项的分析可知,点电荷Q应为负电荷,且在A、B之间,设QQQ到A点的距离为l,由点电荷电场强度公式可得E=k=4×105N/C,E=k=1l22?-l?×105N/C,联立解得l=,,C正确,(如图所示)2.“等效法”“对称法”和“填补法”(1)等效法在保证效果相同的前提下,:一个点电荷+q与一个无限大薄金属板形成的电场,等效为两个等量异种点电荷形成的电场,如图甲、乙所示.(2)对称法利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点,:如图所示,均匀带电的球壳在O点产生的电场,等效为弧BC产生的电场,弧BC产4生的电场强度方向,又等效为弧的中点M在O点产生的电场强度方向.(3)填补法将有缺口的带电圆环或圆板补全为完整的圆环或圆板,将半球面补全为球面,从而化难为易、:..(1)点电荷电场与匀强电场电场强度叠加一般应用合成法.(2)均匀带电体与点电荷电场强度叠加一般应用对称法.(3),M、N两点位于x轴上,G、、N两点各固定一负点电荷,一电荷量为Q的正点电荷置于O点时,,则H点处电场强度的大小和方向分别为()3kQ3kQA.,沿y轴正方向B.,沿y轴负方向4a24a25kQ5kQC.,沿y轴正方向D.,沿y轴负方向4a24a2答案BQ解析处于O点的正点电荷在G点处产生的电场强度大小E=k,方向沿y轴负方向;因1a2为G点处电场强度为零,所以M、N处两负点电荷在G点产生的合电场强度大小E=E=21Qk,方向沿y轴正方向;根据对称性,M、N处两负点电荷在H点产生的合电场强度大小a2QE=E=k,方向沿y轴负方向;将该正点电荷移到G处,该正点电荷在H点产生的电场32a2Q3kQ强度大小E=k,方向沿y轴正方向,所以H点处的电场强度大小E=E-E=,方434?2a?24a2向沿y轴负方向,(2022·山东卷·3)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,、B、C将圆环三等分,取走A、,,q为():..,q=,q=,q=,q=πRπR答案C解析取走A、B处两段弧长均为ΔL的小圆弧上的电荷,根据对称性可知,圆环在O点产生的电场强度为与A在同一直径上的A和与B在同一直径上的B产生的电场强度的矢量和,11如图所示,QΔLQΔL因为两段弧长非常小,故可看成点电荷,则有E=k2πR=k,由题意可知,两电场强度12πR3R2QΔL方向的夹角为120°,由几何关系得两者的合电场强度大小为E=E=k,根据O点的合12πR3QΔL电场强度为0,则放在D点的点电荷带负电,在O点产生的电场强度大小为E′=E=k,2πR3q2QΔL又E′=k,联立解得q=,故选C.?2R?2πR考向3填补法、,在半球面AB上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过半球顶点与OMON球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,==2R,静电力常量为k,已知M点的电场强度大小为E,则N点的电场强度大小为()kqkqA.-.-ED.+E4R24R2:..解析点的球壳补为完整的带电荷量为2q的带电球壳,则在M、N两点产生的电场k·2qkq强度大小为E==.题图中左半球壳在M点产生的电场强度为E,则右半球壳在M点02R2R?22kq产生的电场强度为E=E-E=-E,由对称性知,左半球壳在N点产生的电场强度大02R2kq小也为-E,(1)电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷.(2)电场线在电场中不相交.(3)在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度较小的地方电场线较疏.(4)电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向.(5)沿电场线方向电势逐渐降低.(6)(1)定义:导体放入电场中时,附加电场与原电场的电场强度在导体内部大小相等且方向相反,使得叠加电场强度为零时,自由电荷不再发生定向移动,导体达到静电平衡状态.(2)处于静电平衡状态的导体的特点①导体内部的电场强度处处为零.②导体是一个等势体,导体表面是等势面.③导体表面处的电场强度方向与导体表面垂直.④导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的外表面上.⑤在导体外表面越尖锐的位置,净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大,,电离出的与导体尖端电荷符号相反的电荷与尖端的电荷中和,,由于内部电场强度处处为0,从而外电场对壳内仪器不会产生影响.:..(×),但根据电场线的方向能确定已知电荷的加速度的方向.(√),但不为零O点为零中垂线上的电场强度O点最大,向外逐渐减小O点最小,向外先变大后变小关于O点对称位置的电A与A′、B与B′、C与C′(1)判断电场强度的大小:电场线密处电场强度大,电场线疏处电场强度小.(2)判断电场力的方向:正电荷受力方向与电场线在该点切线方向相同,负电荷受力方向与电场线在该点切线方向相反.(3)判断电势的高低与电势降低得快慢:沿电场线方向电势降低最快,,带电荷量大小分别为q和2q,两点电荷间的距离为2r,P、Q两点关于两电荷连线对称,()、-2q:..q3r2D解析P点电场强度大小等于Q点电场强度大小,但是两点电场强度的方向不同,则电场强度不相同,故A错误;同理,M点的电场线较N点密集,可知M点的电场强度大于N点的电场强度,故B错误;根据电场线的方向可知,右边的小球带负电,但是带电荷量小于左边球的带电荷量,故右边的小球带电Q荷量为-q,故C错误;依据点电荷的电场强度公式E=k及叠加原则,则两点电荷连线的r22qqq中点处的电场强度大小为E=k+k=3k,(2023·山东临沂市调研)某静电场的电场线如图中实线所示,虚线是某个带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,下列说法正确的是(),粒子的受力方向沿着电场线在该点的切线方向,所以粒子带正电,故A错误;电场线密的地方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,由题图可知,N点的电场强度大于M点的电场强度,故粒子在N点受到的电场力大于在M点受到的电场力,所以粒子在M点的加速度小于在N点的加速度,故B正确;粒子带正电,假设粒子从M运动到N,这个过程中电场力做正功,动能增大,粒子在M点的动能小于在N点的动能,故C错误;根据粒子的运动轨迹可以判断其受力方向,但不能判断出粒子一定是从M点运动到N点,(多选),图乙是电场中的一些点;O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关于O对称的两点,B、C和A、():..、、、O、C三点中,,因此E、F两点电场强度方向相同,由于E、F是连线中垂线上关于O对称的两点,则其电场强度大小也相等,故A正确;根据对称性可知,A、D两点处电场线疏密程度相同,则A、D两点电场强度大小相等,由题图甲看出,A、D两点电场强度方向相同,故B错误;由题图甲看出,B、O、C三点比较,O点处的电场线最稀疏,电场强度最小,故C正确;由题图可知,电子从C点向O点运动过程中,电场强度逐渐减小,则电场力逐渐减小,由牛顿第二定律可知电子的加速度逐渐减小,.(多选)×10-10C,下列判断正确的有()×10-×1010个电子答案BC解析摩擦前M和N都不带电,是指这两个物体都呈电中性,没有“净电荷”,也就是没有得失电子,但内部仍有正电荷和负电荷,选项A错误;M和N摩擦后M带正电荷,说明M失去电子,电子从M转移到N,选项B正确;根据电荷守恒定律,M和N这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷量的代数和为0,摩擦后电荷量的代数和应仍为0,选项C正确;×10-19C,×10-10C,由于M带电荷量应是元电荷的整数倍,所以M在摩擦过程中失去109个电子,选项D错误.:..)、B、C分别位于等边三角形的顶点上,A、B都带正电荷,A所受B、C两个电荷的电场力的合力如图中F所示,已知F与BA延长线的夹角小于60°,则AA对点电荷C所带电荷的电性和电荷量的判断正确的是(),而A所受的合力沿F方向,可知C对A是引力,即C一定带负A电,B正确,A错误;假设C的带电荷量等于B的电荷量,则C、B对A的库仑力大小相等,合力方向与BA的延长线夹角为60°,但是因为F与BA延长线的夹角小于60°,可知C的带A电荷量小于B的带电荷量,D正确,.(2023·广东河源市月考)真空中两个点电荷Q、Q分别固定于x轴上x=0和x=4a两点(图1212中未画出),,x=2a处的电场强度为0,下列说法正确的是()==3a处的电场强度方向与x轴正方向相反答案D解析由题意,根据电场强度的叠加法则可知Q、Q各自在x=2a处产生的电场强度大小相12Q等、方向相反,因为Q带正电,所以Q也带正电,并且根据E=k可知,Q与Q所带电12r122QQ荷量相等,故A、B错误;因为k1>k2,所以x轴上x=a处的电场强度方向与x轴正方a23a?2向相同,同理,x=3a处的电场强度方向与x轴正方向相反,故C错误,.(2023·黑龙江省实验中学高三检测)如图所示,水平地面上固定一竖直的光滑绝缘细杆,一质量为m、带电荷量为q的圆环a套在竖直杆上,质量为M、带电荷量为+Q的滑块b静置于水平地面上,滑块b与地面间的动摩擦因数为μ,a、b均保持静止,且两者连线与水平地面的夹角为θ,静电力常量为k,重力加速度为g,下列说法正确的是():..(M+m)(M+m)gC解析a能保持静止,故受到库仑斥力,圆环a也带正电,A错误;根据牛顿第三定律,滑块b受到的库仑力大小等于圆环a受到的库仑力大小,对圆环a进行受力分mg析后,得库仑力的大小为,B错误;对a、b组成的系统整体进行受力分析,竖直方向上sinθ受力平衡,故滑块b受到地面的支持力大小为(M+m)g,C正确;滑块b静止,根据受力分mgmg析可知,滑块b受到地面的静摩擦力大小为f=·cosθ=,.(多选)(2023·广东汕头市模拟)有两个带有同种电荷的小滑块A和B,质量m=3m,带电AB荷量q=3q,两滑块在光滑水平面上相距一定距离由静止释放,以后的任意时刻它们的BA()∶a=1∶∶p=3∶∶E=1∶∶v=3∶1AB答案ACF解析两小滑块所受合力大小相等,由牛顿第二定律可知a=,则a∶a=1∶3,故A正mAB确;根据动量定理有Ft=mv-0=mv,可知动量大小之比为p∶p=1∶1,故B错误;由动ABmv?2能与动量间的关系E=可知,动能之比为E∶E=1∶3,故C正确;由p=mv可知kkAkB2mv=p,则速度大小之比为v∶v=1∶3,,M、N为两个等量同种正点电荷,在其连线的中垂线上的P点自由释放一点电荷q,不计重力,下列说法中正确的是():..,加速度一定越来越大,,加速度一定越来越小,,,此时加速度达到最大值,速度为零答案C解析若点电荷带正电,则点电荷会向背离O点方向运动,选项A错误;若点电荷带负电,则点电荷会向O运动,加速度可能先增大后减小,也可能一直减小,但是速度一定越来越大,选项B错误;若点电荷能越过O点,则根据能量关系以及对称性可知,点电荷一定能运动到P关于O的对称点且速度再次为零,选项C正确;若点电荷能运动到O点,此时加速度为零,速度达到最大值,.(2023·广东茂名市第一次综合考试)一避雷针尖端放电,在空间产生的电场如图所示,沿尖端取点b、d,以b、d连线为对称轴取点a、c画一条水平线abc和一条圆弧线adc,点电荷只受电场力作用,以下说法正确的是()、,点电荷可沿该线做匀速圆周运动答案C解析根据对称性可知,点a、c的电场强度大小相等,方向不同,故A错误;由于d点电场强度小于b点电场强度,故某点电荷从d移到b过程加速度不断增大,故B错误;电场力做功只与初末位置间电势差有关,与路径无关,则点电荷沿abc移动时电场力做的功与沿adc移动时一样大,故C正确;电场线与等势面垂直,由题图可知adc不是一条等势线,点电荷沿该线运动时,电场力要做功,不会做匀速圆周运动,,两个固定的半径均为r的细圆环同轴放置,O、O分别为两细圆环的圆心,且12OO=2r,两圆环分别带有均匀分布的等量异种电荷+Q、-Q(Q>0).一带正电的粒子(重力12不计)()1:..,则每个点电荷的电荷量为q=,根据点电荷2πrkq电场强度公式,点电荷在OO中点的电场强度大小为E=,根据电场的叠加原理,单12?2r?2kQ个圆环在OO中点的电场强度大小为E=cos45°,两个圆环在OO中点的合电场强度大12122r22kQ小为E=,故A正确,B错误;带电粒子从O点开始由静止释放,在粒子从O向O总1122r2的运动过程中,两圆环对粒子的作用力皆向左,可见电场对带电粒子做正功,故粒子在OO12中点处动能不是最大,故C错误;根据电场叠加原理,在O左侧电场强度方向先向左后向2右,因此粒子到达O左侧某一点时,速度最大,动能最大,在这以后向左运动的速度开始减2小,动能也减小,.(2021·湖南卷·4)如图,在(a,0)位置放置电荷量为q的正点电荷,在(0,a)位置放置电荷量为q的负点电荷,在距P(a,a)为2a的某点处放置正点电荷Q,()A.(0,2a),2qB.(0,2a),22qC.(2a,0),2qD.(2a,0),22q答案BQkq解析根据点电荷电场强度公式E=k,两异种点电荷在P点的电场强度大小均为E=,0r2a2方向如图所示,:..kq两异种点电荷在P点的合电场强度大小为E=2E=2,方向与+q点电荷和-q点电荷10a2的连线平行,如图所示,Q点电荷在P点的电场强度大小为QkQE=k=,22a2?2a?2由于三个点电荷在P处的合电场强度为0,则E的方向应与E的方向相反,且大小相等,21即有E=E,解得Q=22q,12由几何关系可知Q的坐标为(0,2a),.(2023·广东湛江市调研)如图所示,在光滑绝缘水平面上三个带电小球a、b、c分别位于边长为L的等边三角形的三个顶点;a、b带正电且电荷量相等,整个系统置于电场强度大小为E、方向水平的匀强电场中(未画出).已知静电力常量为k,若三个小球均处于静止状态,则()、∶1答案C解析如果小球c带正电,则三个小球相互之间均为斥力作用,处于同一匀强电场中时,不可能保持静止状态,即小球c必定带负电,故A错误;小球a、b带等量正电荷,小球c带负电荷,相互之间存在静电吸引力;要使三个小球均处于静止状态,则匀强电场的方向应垂直于a、b连线向左,故B错误;以小球c为研究对象,要使其保持静止状态,则小球a、bkqE3EL2在c处激发的电场的合电场强度大小应为E,所以有acos30°=,解得q=,故CL22a3k正确;小球a与c在b处激发的电场的合电场强度应与匀强电场的电场强度E等大反向,根:..kqkqq1据矢量的合成法,os60°,解得a=,,不带电的金属球N的半径为R,球心为O,球N左侧固定着两个电荷量大小均为q的异种点电荷,+q的右侧R处,M点和O点以及+q、-q所在位置在同一直线上,,下列说法正确的是(),克服电场力所做的功不相等答案C解析金属球靠近M