高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 第8讲　静电场

第8讲静电场高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025研学选考命题课程标准考点考情梳理浙江真题问题情境电场的性质2022.1,T10气体—电子放大器2023.6,T8带电粒子转向器2024.6,T6研究电容器两极板间距对电容大小的影响带电粒子在电场中的运动2022.6,T9带电粒子在平行金属板中的运动2022.6,T15带电粒子在径向电场中运动2023.1,T12示波管2023.6,T12带电小球置于平行金属板中2024.1,T11金属板逸出光电子2024.6,T12套在圆环上的小球在叠加场中的运动考点一电场的性质统揽主干知识1.电场强度的分析与计算(1)电场强度的方向是正电荷所受静电力的方向,也是电场线上某点的切线方向,电场的强弱(电场强度的大小)可根据电场线的疏密程度来进行比较。(2)计算电场强度的常用方法:公式法、平衡条件求解、叠加合成法、对称法、补偿法、等效法。2.电势高低的判断

判断依据判断方法电场线方向沿电场线方向电势逐渐降低场源电荷的正负取无穷远处电势为零,正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值;越靠近正电荷处电势越高,越靠近负电荷处电势越低电势能的大小正电荷在电势能大处电势较高,负电荷在电势能大处电势较低静电力做功根据

,将WAB、q的正负号代入,由UAB的正负判断φA、φB的高低3.电势能大小的判断(1)做功判断法:由WAB=EpA-EpB可知,静电力做正功,电势能减小;静电力做负功,电势能增大。(2)电荷电势法:由Ep=φq可知,正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大。(3)能量守恒法:若只有静电力做功,电荷的动能和电势能之和守恒,动能增大时,电势能减小,动能减小时,电势能增大。4.电场中几种常见的图像

v-t图像当带电粒子只受静电力时,从v-t图像上能确定粒子运动的加速度方向、大小变化情况,进而可判定粒子运动中经过的各点的电场强度方向、电场强度大小、电势高低及电势能的变化情况φ-x图像(1)从φ-x图像中可以直接判断各点电势的高低,进而确定电场强度的方向及试探电荷电势能的变化;(2)φ-x图线切线的斜率大小表示沿x轴方向电场强度E的大小E-x图像(E表示电场)以电场强度沿x轴方向为例:(1)E>0表示电场强度沿x轴正方向,E<0表示电场强度沿x轴负方向;(2)图线与x轴围成的“面积”大小表示电势差大小,两点的电势高低需根据电场方向判定Ep-x图像(Ep表示电势能)(1)图线的切线斜率大小表示静电力大小;(2)可用于判断电场强度、动能、加速度等随位移的变化情况5.解决电容器问题的基本思路(2)两个重要结论。①电容器与电源相连,两端电压总等于与之并联的支路电压,稳定时电容器相当于断路。②充电后电容器与电源断开,电容器所带电荷量不变,此时若只改变两板间距离,则板间电场强度大小不变。研学选考命题1.(2024浙江6月选考)“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验如图所示,保持电荷量不变,当极板间距增大时,静电计指针张角增大,则(

)A.极板间电势差减小B.电容器的电容增大C.极板间电场强度增大D.电容器储存能量增大D2.(2022浙江1月选考)某种气体—电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成的,其上存在等间距小孔,其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示。下列说法正确的是(

)A.a点所在的线是等势线B.b点的电场强度比c点的大C.b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大D.将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时电场力做功为零C【解析】

因上下为两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜,则a点所在的线是电场线,选项A错误;因c点附近的电场线较b点附近密集,则c点的电场强度比b点的大,选项B错误;因b、c两点所在的线为等势线,可知b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大,选项C正确;因d、g两点在同一电场线上,电势不相等,则将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时电场力做功不为零,选项D错误。故选C。考点二带电粒子(带电体)在电场中的运动统揽主干知识1.带电粒子在电场中运动的分析

常见运动受力特点分析方法静止或匀速直线运动合外力F合=0共点力平衡变速直线运动合外力F合≠0,且与初速度方向在同一条直线上用动力学观点分析:=2ad,适用于匀强电场用功能观点分析:,匀强和非匀强电场都适用常见运动受力特点分析方法带电粒子在匀强电场中的偏转粒子斜射入电场,粒子做类斜抛运动运动的分解:

垂直电场方向做匀速直线运动:x=v0tsinθ沿电场方向做匀变速直线运动:带电粒子在非匀强电场中运动静电力在变化动能定理、能量守恒定律2.带电体在电场和重力场的叠加场中运动的分析方法(1)对带电体的受力情况和运动情况进行分析,综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律解决问题。(2)根据功能关系或能量守恒的观点,分析带电体的运动时,往往涉及重力势能、电势能以及动能的相互转化,总的能量保持不变。研学选考命题1.(2024浙江6月选考)如图所示,空间原有大小为E、方向竖直向上的匀强电场,在此空间同一水平面的

M、N点固定两个等量异种点电荷,绝缘光滑圆环ABCD垂直MN放置,其圆心O在MN的中点,半径为R,AC和BD分别为竖直和水平的直径。质量为m、电荷量为+q的小球套在圆环上,从A点沿圆环以初速度v0做完整的圆周运动,则(

)A.小球从A到C的过程中电势能减少B.小球不可能沿圆环做匀速圆周运动C.可求出小球运动到B点时的加速度D.小球在D点受到圆环的作用力方向平行MNC【解析】

根据等量异种点电荷的电场线特点可知,圆环所在平面为等势面,匀强电场方向竖直向上,则小球从A到C的过程电势增加,电势能增加,故A错误;当电场强度满足Eq=mg时,小球运动时受到的向心力大小不变,可沿圆环做匀速圆周运动,故B错误;根据动能定理有小球的向心加速度,再根据牛顿第二定律有mg-Eq=ma2,可得小球的切向加速度a2,根据矢量合成可得B点的加速度为

,故C正确;小球在D点受到圆环的作用力可分解为垂直圆环所在平面的分力FN1和沿圆环半径指向圆心的分力FN2,FN1与两等量异种点电荷提供的静电力平衡,FN2提供小球做圆周运动的向心力,故小球在D点受到圆环的作用力方向不平行MN,故D错误。2.(2022浙江6月选考)如图所示,带等量异种电荷的两正对平行金属板M、N间存在匀强电场,板长为L(不考虑边界效应)。t=0时刻,M板中点处的粒子源发射两个速度大小为v0的相同粒子,初速度方向垂直M板向右的粒子,到达N板时速度大小为

v0;初速度方向平行M板向下的粒子,刚好从N板下端射出。不计重力和粒子间的相互作用,则(

)A.M板电势高于N板电势B.两个粒子的电势能都增加C【解析】

由于不知道两粒子的电性,故不能确定M板和N板的电势高低,故A错误;根据题意,初速度方向垂直M板向右的粒子,到达N板时速度增加,动能增加,则电场力做正功,电势能减小,则初速度方向平行M板向下的粒子到达N板下端时电场力也做正功,电势能同样减小,故B错误;设两板间距离为d,由于初速度方向平行M板向下的粒子刚好从N板下端射出,故其在两板间3.(2024浙江1月选考)如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为vm。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则(

)A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大

C4.(2023浙江6月选考)某带电粒子转向器的横截面如图所示,转向器中有辐向电场。粒子从M点射入,沿着由半径分别为R1和R2的圆弧平滑连接成的虚线(等势线)运动,并从虚线上的N点射出,虚线处电场强度大小分别为E1和E2,则R1、R2和E1、E2应满足(

)A【解析】

根据题意知,静电力提供粒子做圆周运动的向