2006年物理高考复习十七----电场.doc

2006年物理高考复习十七-电 场一、复习要点1、了解电荷概念、电荷守恒定律及点电荷间相互作用的定量规律库仑定律。2、了解电场的力特性，掌握量化电场力特性的电场强度，掌握匀强电声及点电荷的电场等典型电场的电场强度，掌握电场线概念。3、了解电场的能特性，掌握电势、电势差、电势能等概念，掌握等势面的概念。4、掌握匀强电场中场强与电势差的关系。5、了解带电粒子在电场中的行为特征，掌握移动电荷时电场力做功与电势能变化间的关系，掌握“电加速”与“电偏转”的相应规律。6、了解电容器、电容等概念，掌握电量、电势差及电容间关系。二、难点剖析1、库仑定律的适用条件对于形如F=kq1q2/r2的电荷间基本相互作用的规律，库仑定律的适用条件有如下两条：（1）上式只适用于两个点电荷间的基本相互作用力（库仑力）的计算。如相互作用的双方是均匀带电的球体，则可将其视为电量集中于球心处的点电荷；如相互作用的双方是不能视为点电荷的一般带电体，则应将其分割成若干小区域，使每一小区域内所带电荷均可视为点电荷，算出各小区哉所受的库仑力后再求矢量和。（2）上式只适用于处在真空中的两个点电荷间的相互作用力（库仑力）的计算。如果两个点电荷是处在某种电介质中，则其间相互作用的库仑力应在上式所计算出的数值基础上除以该介质的介电常数来修正，但通常中学物理阶段并不要求做这样的计算。2、静电场的基本特性及其描述关于静电场，中学物理要求了解其两个方面的基本特性：力的特性和能的特性。所谓力的特性，指的是“放入静电场中的电荷必受电场力作用”，而同一电荷放在静电场的不同位置，所受电场力一般不同，电场强度则是描述电场能特性的物理量。所谓能的特性，指的是“放入静电场中的电荷必具有电势能”，而同一电荷放在静电场的不同位置，所具有的电势能一般不同，电势则是描述电场能特性的物理量。在电场中移动电荷时，电场力一般要做功，电荷所具有的电势能也将发生变化，所以描述电场力特性的电场强度与描述电场能特性的电势间存在着一定的关系：在场强为E的匀强电场中，沿场强方向相隔为d的两点间的电势差为 U=Ed3、带电粒子在静电场中的行为特征（1）在电场中移动带电粒子时电场力做功及电势能变化的情况。把正电荷从高电势处移到低电势处时，电场力做正功，电势能减少；把正电荷从低电势处移到高电势处时，电场力做负功，电势能增加；把正电荷从高电势处移到低电势处时，电场力做负功，电势能增加；把正电荷从低电势处移到高电势处时，电场力做正功，电势能减少；（2）电加速。带电粒子质量为m，带电量为q，在静电场中静止开始仅在电场力作用下做加速运动，经过电势差U后所获得的速度v0可由动能定理来求得。即 （3）电偏转带电粒子质量为m，带电量为q，以初速度v0沿垂直于电场方向射入匀强电声，仅在电场力作用下做电偏转运动。其运动类型为类平抛运动，若偏转电场的极板长度为L，极板间距为d，偏转电压为U。则相应的偏转距离y和偏转角度可由如下所示的类平抛运动的规律 三、典型例题例1：如图17-1所示，在x轴上有两个点电荷，一个带正电（Q1），另一个带负电（Q2），且满足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（ ） Q1 Q2 x 图17-1A、 E1=E2之点只有一处，该处合场强为零B、 E1=E2之点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E2C、 E1=E2之点共有三处，其中再版合场强为零，另一处合场强为2E2D、 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分析：本题可综合应用点电荷场强公式和场强叠加知识进行分析。解答：由于Q1Q2，所以E1=E2之点只能在Q1、Q2连线中间或Q2的右侧出现，而前者E合=2E2，后者E合=0，所以B选项正确。例2：如图17-2的示，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UA=15V，UB=3V，UC=-3V，由此可知D点电势UD=_V；若该正方形的边长为a=2cm，且电场方向与正方形所在平面平行，则场强为E=_V/m。分析：注意到场强与电势差间的关系及匀强电场的特点。解答：因为UA-UB=12V，而UB-UC=6V，所以连结AC并将其三等分如图17-3所示，则UP=UD，UQ=UB，由此不难得到：UD=9V。在此基础上可进一步判断场强方向必与PD或BQ垂直。设场强方向与AB夹a角，于是有 Eacosa=UA-UB而根据正弦定理可得 由此可求得 DCA BQPaaDA BC所以，此例应依次填上： 图17-2 图17-3U2-+U1例3如图17-4所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两场平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行，整装置处于真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是（ ）A、 U1变大，U2变大 B、U1变小，U2变大 oC、U1变大，U2变小 D、U1变小，U2变小 - +分析：注意到“电加速”与“电偏转”的规律解答：电子经加速、偏转飞出电场时偏转角的正切计算公式为： 一定能使变大的情况是U2变大、U1变小，故选项B正确。bacdqF例4：如图17-5所示的是在一个电场中的a、b、c、d四个点分别引入检验电荷时，电荷所受的电场力F跟引入的电荷电量之间的函数关系。下列是说法正确的是（ ）A、 该电场是匀强电场B、 a、b、c、d四点的电场强度大小关系是EdEbEaEc C、 这四点的场强大小关系是EbEaEcEdD、 无法比较E值大小分析：对图象问题要着重理解它的物理意义解答：对于电扬中给定的位置，放入的检验电荷的电量不同，它受到的电场力不同，但是电场力F与检验电荷的电量q的比值F/q即场强E是不变的量，因为F=Eq，所以F跟q的关系的图线是一条过原点的直线，该直线的斜率的大小即表示场强的大小，由此可得出EdEbEaEc。例5：如图17-6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，放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（ ）图17-6 图17-7A、，方向向上 B、，方向向上C、，方向水平向左D、不能确定分析：注意到叠加原理的应用。解答：如画科17-6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，因此且方向向上。例6：一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷（电量很小）固定在P点，如图17-8所示，以E表示两极板间的场强，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，将正极板移到图中虚线所示的位置，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不变分析：注意到各量间关系的准确把握。+P解答：电容器充电后电源断开，说明电容器带电量不变。正极板向负极板移近， 电容变大，由知U变小，这时有。因为,d变小、U变大值不变，即场强E不变。A正确，B、D错误负极板接地即以负极板作为电势、电势能的标准，场强E不变，P点的电势不变，正电荷在P点的电势能也不变，C正确。单元检测一、 选择题1、下面关于电场线的论述，正确的是（只考虑电场）（ ）A、 电场线上任一点的切线方向就是点电荷在该点运动的方向B、 电场线上任一点的切线方向就是正电荷在该点的加速度方向C、 电场线弯曲的地方是非匀强电场，电场线为直线的地方是匀强电场D、 只要初速度为零，正电荷必将在电场中沿电场线方向运动2、如17-9所示为点电荷产生的电场中的一条电场线，若一带负电的粒子从B点运动到A点时，加速度增大而速度减小，则可判定（ ） A、点电荷一定带正电 B、点电荷一定带负电 A BC、点电荷一定在A的左侧 D、点电荷一定在B的右侧 图17-9E图17-103、悬线下挂一个带正电的小球，它的质量为m，电量为q，整个装置处于水平向右的匀强电场中，如图17-10所示，电场强度为E（ ）A、小球平衡时，悬线与竖直方向夹角的正切为B、若剪断悬线，则小球做曲线运动C、若剪断悬线，则小球做匀速运动D、若剪断悬线，则小球做匀加速直线运动4、关于电势和电势能的说法正确的是（ ）A、 在电场中电势高的地方，电荷在那一点具有的电势也越大B、 在电场中电势高的地方，放在那一点的电荷的电量越大，它所具有的电势能越大C、 在正的点电荷电场中任意一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D、 在负的点电荷电场中任意一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能5、两个等量异种的点电荷，在其连线中点的电场强度和电势，以下说法中正确的是（ ） A、场强为零，电势不为零 B、场强不为零，电势为零B、 场强不为零，电势也不为零 D、场强为零，电势也为零BA21图17-116、如图17-11所示，平行直线表示电场线，但未标方向，带电为+10-2C的微粒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0VB、 电场线方向从右向左C、 微粒的运动轨迹可能是轨迹1D、 微粒的运动轨迹可能是轨迹17、下列粒子从初速度为零的状态经过加速电压为U的电场后，哪种粒子的速度最大（ ）A、质子 B、氘核 C、a粒子 D、钠离子Na+8、如图17-12所示，两平行金属板间的距离是d，两板间的电压是U，今有一电子从两板间的O点沿着垂直于板的方向射出到达A点后即返回，若OA距离为h，则此电子具有的初动能是（ ）A、edh/U B、edhU 图17-12C、eU/dh D、ehU/d9、一价的氢离子和二价的氦离子的混合物经过同一电场加速后，进入同一偏转电场，则它们离开电场的偏角（ ）A、相同 B、不相同 C、可同可不同 D、无法确定图17-1310、一单摆，摆球带电为+q，将其悬挂起来，如17-13所示，在左图的悬点处和右图的悬点正下方处，各有一点电荷，电量分别为+Q和-Q，设在左、右图所示的两种情况下，单摆从同一位置开始摆动经过平衡位置时速度分别为v1、v2，此时的向心力分别为F1、F2摆动线的拉力分别为f1和f2，则分别与摆动球不带电时相比（ ）A、 v1变大，v2变大 B、f1变大，f2变大C、F1不变，F2变大 D、F1变大，F2变大二、 填充题11、在图17-14中的光滑绝缘水平面上，固定着A、B、C三个带电小球，三球球心共CABD图17-15图17-14线，质量mA:mB:mC=1:2:1，现同时释放三个小球的瞬间，A球的加速度值为2m/s2，方向向左，C球的加速度值为6m/s2，方向向右，那么B球的加速度大小为_，方向_。 12、如图17-15所示，在场强为E的匀强电场中有相距为l的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为，将一电量为q的正电荷从A点移到B点。若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1=_；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3=_。由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是：_。13、如图17-16中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UA=15V，UB=3V，UC=-3V。由此可得D点电势UD=_V。图17-16 图17-1714、如图17-17所示，实线为电场线，虚线表示等势面，相邻两个等势面之间的电势差相等，有一上运动的正电荷在等势面L3上某点的动能为20焦耳，运动至等势面L1上的某一点时的动能变为零，若取L2为零等势面，则此电荷的电势能为4焦耳时，其动能为_J。15、质量为m、电量为q的质点，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（弧度），AB弧工为s。则A、B两点间的电势差UA-UB=_，A弧中点的场强大小E=_。图17-1816、质量为m，而电量为+q的小球用一绝缘细线悬于O点，开始时它在A、B之间来回摆动，OA、OB与竖直方向OC的夹角均为，如果17-18所示。（1）如果当它摆动到B点时突然施加一竖直向上的、大小为E=mg/q的匀强电场，则此时线中拉力F1=_；（2）如果这一电场是在小球从A点摆动到最低点C时突然加上去的，则当小球运动到B点时线中的拉力F2=_。17、如图17-19所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的小球，从带电的平行板电容器极板左侧中央以相同的水平速度v0垂直于电力线方向射入匀强电场中。在重力、电场力共同作用下，三球沿不同的轨道运动，最后都落到极板上，由此可知：落到a点的小球带_电；落到c点的小球带_电。 图17-1918、如图17-20所示，水平桌面上方有一水平向左的匀强电场，场强为E，一质量为m，电量为+q的小球用一不可伸长的长为L的绳的一端系住，绳的另一端固定在桌面上O点，小球可绕O点在水平桌面上无摩擦地做圆周运动，若小球运动到A点时，绳的拉力恰为零，则vA=_，当小球运动到B时，绳的拉力大小为_。 图17-20三、 计算题19、如图17-21所示，水平安方的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m，带电量为+q的小球在B板下方距离为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差UAB=？ 图17-2120、如图17-22，光滑绝缘杆竖直放置，且与以点电荷+Q为圆心的圆周交于B、C两点。一质量为m带电量为q的空心小球从杆上A点无初速下滑，且AB=BC=h，小于滑到