2012高考物理一轮能力提升 6-7单元知识整合考点+重点+方法

用心 爱心 专心 1 第七课时第七课时 电场单元知识整合电场单元知识整合 本章知识结构本章知识结构 要点回顾 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 C S 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 方法盘点 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 重点突破 知识点一库仑力的计算与理解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 例例 1 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 2 R Qq k 方向向上 B 2 R4 kQq2 方向向上 C 2 R4 KQq 方向水平向左 D 不能确定 导示导示 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 R R R qq k R qq kF 2 2 cos 2 22 2 2 4 2 22R kqQ q R kq 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 例例 2 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 0 4 开始时A 球在台面上恰好能匀速运动 速度大小为 5 m 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 1 6 m g 取 10 m s2 求碰撞后 A 球还能运动多长时间 导示导示 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 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 1 5s 知识点三图像信息问题图像信息问题 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 例例 3 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 导示导示 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 4 1 2 1 2 1 2 2 2 0 2 0 t h mvmghWmvEk 知识点四竖直面内的圆周运动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 例例 4 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 导示导示 小球在运动过程中受向下的重力 向上的电场力和绳子的拉力 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临界问题探究 例例 5 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 沿电场方向的速度为 vy 偏转角为 其反 向延长线通过 O 点 O 点与板右端的水平距离为 x 则有 y at2 2 0 Lv t y vat 0 tan y v y vx 联立可得 2 L x 即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 2 Eq a m U E d 解得