xx届高考物理第一轮能力提升复习： 电场单元知识整合

1 / 8 XX 届高考物理第一轮能力提升复习： 电场单元知识整合 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第七课时电场单元知识整合 本章知识结构 1三个自由电荷在相互作用下均处于平衡状态时，其位置及电性可概括口诀为 “ 两同夹异，两大夹小，近小远大 ” 2电场叠加原理：若空间中几个电场同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合场强，这时某点的场强等于它们单独存在时在该点产生场强的矢量和。 3真空中点电荷 Q 在距其为 r 的地方产生的场强 E=kQ/r2。 4电场线可用来描述电场的性质： 它起 源于正电荷 (或无穷远 )，终止于负电荷 (或无穷远 )； 电场线的疏密可反映电场的大小； 电场线不是电荷在电场中的运动轨迹， 电场线总是与等势面垂直，且从高等势面指向低等势面。 匀强电场的电场线是间距相等、相互平行的直线。 5，电势具有相对性，其数值与零电势点的选取有关，而电势差与零电势点的选取无关。电势能也具有相对性，与零电势点的选取有关。电场力做正功时电荷的电势能减小，电场2 / 8 力做负功时电荷的电势能增加；正电荷在高电势的地方电势能大，负电荷在低电势的地方电势能大。 6由 WAB QUAB 推知：电场力做功与路径 无关，只与初末位置的电势差有关，式中 WAB 的 “+”“ 一 ” 号表示电场力做正功还是做负功； q 的 “+”“ 一 ” 表示正负电荷。 UAB的“+”“ 一 ” 反映了 A、 B 两点电势高低。 7等量异种电荷连线的中垂线上，从中点向两边场强依次减小，中点场强最大，各点电势相等；等量同种电荷连线的中垂线上，从中点向两边场强先变大后变小，中点场强 E 0，电势依次降低，场强大小和电势高低没有必然联系。 8在匀强电场中， A、 B 两点电势差 UAB=Ed， d 表示 A B两点沿电场线方向的距离。在匀强电场中，同一方向上长度相等的线段的端点间的电势 差相等。 9平行板电容器的动态分析，关键要区分两种不同情况：电容器始终与电池相连电势差 U 不变；充电后电容器与电源断开，电量 Q 不变，然后应用电容器电容的决定式 cS/d ；电容的定义 c=q/U；场强与电势差的关系 UAB=Ed分析有关的问题。 10粒子经电压为 U，宽为 d，长为 L 的电场偏转后的横向偏移量 y qL2U/2mv02d；偏转角： tan qLU/mv02d。 (设粒子初速度 v0，质量 m，电荷量 q) 3 / 8 1、比值定义法：如电场强度，电势，电容的定义。 2、理想模型法：点电荷。 3、类比法： 点电 荷 一 质点。 电势差 高度差。 电场强做功的特点 重力做功的特点。 电势能一一重力势能。 电势能的变化与电场力做功的关系 重力做功与重力势能变化的关系。 电场线 磁感线。 匀强电场中带电粒子的直线加速 (减速 ) 匀变速直线运动。 垂直进入匀强中带电粒的偏转 重力场中的平抛。 知识点一库仑力的计算与理解 库仑力是两个点电荷间的相互作用力，一个点电荷受到其它多个点电荷的作用，可分别求出所有库仑力，再求其合力。 【例 1】如图所示，一个均匀的带电圆环，带电量为 +Q，半径为 R，放在绝缘水平桌面上 。圆心为 o 点，过 o 点做一竖直线，在此线上取一点 A，使 A 到 o 点的距离为 R，在 A 点放一检验电荷 +q，则 +q在 A 点所受的电场力为（） A、，方向向上 B、，方向向上 c、，方向水平向左 D、不能确定 导示 :如画所示将带电圆环等分成无数个相同的点电荷 q ，由于对称性所有 q 与 q 的作用力在水平方向分力的合力应为零，因此 4 / 8 且方向向上。 检验电荷 +q 受到的库仑力在水平方向上的合力恰好为零。解题时要注意到叠加原理的应用。 知识点二带电粒子在组合场中的运动 带电粒子在组合场中运动时，物理过程有先有后，可采用 灵活多变的，有针对性的物理规律进行列式求解。 【例 2】如图所示，匀强电场方向竖直向上， A、 B 是两个大小相同的金属小球， B 球的质量是 A 球质量的 4 倍 B 球不带电，放在水平台面的边缘； A 球带正电荷，与台面间的动摩擦因数为。开始时 A 球在台面上恰好能匀速运动，速度大小为 5m s，与 B 球发生正碰碰后 B 球落到地面上，落地时的动能等于它在下落过程中减少的重力势能碰撞时间极短，且两球总电荷量没有损失 A、 B 两球始终在电场中，台面绝缘且足够大，其高度为， g 取 10m s2求碰撞后 A 球还能运动多长时间 ? 导示 :设电场强度为 E， B 球质量为 4m，碰后电荷量为 q 则 A球质量为 m， A 球碰前带电荷量应为 2q，速度为 v0，碰后带电荷量应为 q A 球在碰前有 2qE=mg，则： qE=mg/2 设 A、 B 两球碰撞后的速度分别是 v1、 v2，对 B 球碰后由动能定理得： 5 / 8 Ek 4mv22/2=(4mg qE)h 由题意有： Ek=4mgh 解得： v2=2m/s A、 B 两球碰撞过程中动量守恒，以 v0方向为正方向，则；mv0=mv1+4mv2 解得； v1=v0 4v2= 3m/s 碰后 A 球返回，设经时间 t 停下，由动量定理得：(mg qE)t=0 mv1 解得： t= 知识点三图像信息问题 图像信息问题中，题目中会给予许多相关条件，解题时要抓住对解题有用的特殊点作为解题的突破口。图中的曲线则表示一定的物理过程，所以解题时要认识这些过程与坐标点的意义。 【例 3】质量为 m、带电量 +q 的小球以水平初速度 v0 进入竖直向上的匀强电场中，如图甲所示，今测得小球进入电场后在竖直方向上上升的高度 h与水平方向的位移 x之间的关系如图乙所示，根据图乙给出的信息求： (1)匀强电场场强的大小 (2)小球从进入匀强电场到上升到 h 高度的过程中，电场 力做了多少功 ? (3)小球在 h 高度处的动能多大 ? 6 / 8 导示 :(1)根据图乙，小球上升高度 h 时在水平方向上的位移x，设小球上升高度 h 所用时间为 t，小球在水平方向上做匀速直线运动，则 x v0t 在竖直方向的加速度大小为 a，则 h at2/2 解得 a 2hv02/t2 根据牛顿第二定律得 qE一 mg ma E=(mg+ma)/q=m(g+2hv02/t2)/q (2)电场力做功 W gEh=m(gh+2h2v02/t2) (3)根据动能定理，小球在 A 高度处的动能 知识点四竖直面内的圆周运动 一物体在 竖直面内作圆周运动时，应对两个特殊位置进行研究，即最高点与最低点。由于是电场中的问题，所以还需要注意电荷的正负和电场的方向对临界状态的影响。 【例 4】 (08淮阴中学 )如图所示，在方向竖直向下的匀强电场中，用绝缘细线拴着带负电的小球（视为质点）在竖直平面内绕 o 点做圆周运动，则下列判断正确的是 () A小球运动到最低点时，细线的拉力一定最大 B小球运动到最低点时，小球的速度一定最大 c小球运动到最低点时，小球的电势能一定最大 D小球运动到最高点时，小球的机械能一定最大 导示 :小球在运动过程中受 向下的重力、向上的电场力和绳7 / 8 子的拉力作用，但不能确定重力与电场力之间的关系，所以不能确定物理最低点，故 AB 错。最低点电势最低，负电荷电势最大， c 对。运动到最高点的过程中电场力做功最多，机械能最多， D 对。应选 cD。 知识点五临界问题探究 【例 5】（ 08 南通高三调研）如图所示，真空中水平放置的两个相同极板 y 和 y长为 L，相距 d，足够大的竖直屏与两板右侧相距 b在两板间加上可调偏转电压 U，一束质量为 m、带电量为 +q的粒子（不计重力）从两板左侧中点 A 以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出 （ 1）证明粒子飞出 电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心 o 点； （ 2）求两板间所加偏转电压 U 的范围； （ 3）求粒子可能到达屏上区域的长度 导示 :（ 1）设粒子在运动过程中的加速度大小为 a，离开偏转电场时偏转距离为 y