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【步步高】2013届高考物理考前三个月专题 学案8 电场基本性质的理解课件 新人教版


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考题1

学案 8
考题 1

电场基本性质的理解

对电场的基本性质的考查

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电场的基本概念包括电场强度、电场力、电势、电势能 和电势差,在学习中应掌握电场强度、电场力的计算,常见 电场电

势、电场强度大小的比较,带电粒子在电场中电势能 大小的比较.高考中对电场基本性质的考查多以选择题的形 式出现,题目难度中等.

考题1
【例 1】 (2012· 河北省五校联盟模拟 18 题)如图 1 所示,a、 b、c、d 分别是一个菱形的四个顶点,∠abc=120° 现将 . 三个等量的正点电荷+Q 固定在 a、b、c 三个顶点上,将 一个电荷量为+q 的点电荷依次放在菱形中心点 O 点和另 一个顶点 d 点处,两点相比 ( )

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A.+q在d点所受的电场力较大 B.+q在d点所具有的电势能较大 C.d点的电场强度大于O点的电场强度 D.d点的电势低于O点的电势
图1

考题1
解析 a、c 两个顶点的点电荷在菱形中心点 O 点产生的电

场抵消,设 b、O 两点之间距离为 x,则 b 顶点的点电荷在 菱形中心点 O 点产生的电场强度为 kQ/x2;a、b、c 三个顶 点在顶点 d 点处产生的电场强度为 kQ/(2x)2+2kQ/(2x)2×cos 60° =kQ/2x2,显然,d 点处电场强度较小,而 F=qE,则+ q 在 d 点所受的电场力较小,选项 A、C 错误;根据顺着电 场线方向电势逐渐降低,O 点电势高于 d 点,+q 在 d 点所 具有的电势能较小,选项 B 错误,选项 D 正确.

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答案

D

考题1

【方法总结】 1.分析电荷在电场中受力情况时,要先判断该点电场强度 的大小. 2.分析电势的高低常根据电场线的指向进行判断. 3.判断电荷电势能的变化需通过电场力做功进行判断,电 场力做正功时电势能减少,电场力做负功时电势能增加.

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考题1
【突破练习】 1.(2011· 湖北武汉市4月调研18题)如图2所示,在两等量同种 点电荷的电场中,MN是两电荷连线的中垂线,b是直线ac 与MN的交点,且a与c关于MN对称,d是两电荷连线上的 一点.下列判断正确的是 A.b点场强一定大于d点场强 B.b点场强一定小于d点场强 C.a、b两点间的电势差Uab等 于b、c两点间的电势差Ubc (D )

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图2

D.试探电荷+q在a点的电势能等于在c点的电势能

考题1

解析

由于题述没有给出 b、d 两点的位置数据,不能确定

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b 点场强与 d 点场强的大小关系,选项 A、B 错误;根据对 称性可知,a、c 两点等电势,a、b 两点间的电势差 Uab 等 于 c、b 两点间的电势差 Ucb,即 Uab=-Ubc,试探电荷+q 在 a 点的电势能等于在 c 点的电势能,选项 C 错误,选项 D 正确.

考题1

2.(2012· 湖北省七市州4月联考19题)如图3所示为一空腔导 体周围的电场线分布.电场方向如图中箭头所示,M、 N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四点.其中M、N 在一条直线电场线上,P、Q在一条曲线电场线上,下列 说法正确的有 ( )

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图3

考题1

A.M点的电场强度比N点的电场强度大 B.P点的电势比Q点的电势高 C.M、O间的电势差大于O、N间的电势差 D.一负电荷在P点的电势能大于在Q点的电势能

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答案 B
解析 由电场线分布图可知,M点的电场强度比N点的电 场强度小,P点的电势比Q点的电势高,选项A错误,选项 B正确;M、O间的电势差小于O、N间的电势差,选项C 错误;一负电荷在P点的电势能小于在Q点的电势能,选 项D错误.

考题2

考题 2 对带电粒子在电场中运动时电场力做功与电势能变 化情况的考查 带电粒子在电场中运动,电场力做功将引起电势能的变 化,高考要求会根据电场线和电荷的运动轨迹判断电场力做 功的正负和电荷电势能的变化情况,题目多以选择题的形式 出现,难度中等.

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考题2

【例2】

(2012· 浙江宁波市八校联考6题)如图4所示,在真

空中的A、B两点分别放置等量异种点电荷,在A、B两点 间取一正五角星形路径abcdefghija,五角星的中心与A、B 的中点重合,其中af连线与AB连线垂直.现将一电子沿 该路径逆时针移动一周,下列判断正确的是 ( )

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图4

考题2

A.e 点和 g 点的电场强度相同 B.a 点和 f 点的电势相等 C.电子从 g 点到 f 点再到 e 点过程中,电势能先减小再 增大 D.电子从 f 点到 e 点再到 d 点过程中,电场力先做正功 后做负功

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考题2

解析 e点和g点的电场强度方向不相同,选项A错误;a 点和f点处于同一等势面上,其电势相等,选项B正确;电 子从g点到f点再到e点过程中,电场力做负功,电势能一 直增大,选项C错误;电子从f点到e点再到d点过程中,电 场力先做负功后做正功,选项D错误.

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答案 B

考题2

【点拨提升】 1.判断电荷电势能的变化,可先画电场线和等势线,然后 根据电荷的运动情况,由电场力做功判断电荷电势能的 变化. 2.电场力做正功,电荷(无论正电荷还是负电荷)从电势能较 大处移向电势能较小处; 反之, 如果电荷克服电场力做功, 那么电荷将从电势能较小处移向电势能较大处.

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考题2

【突破练习】 1.(2012· 福建理综· 15)如图5所示,在点电荷Q产生的电场 中,将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点, 虚线为等势线.取无穷远处为零电势点,若将q1、q2移动 到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等,则下列说 法正确的是 ( )

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图5

考题2

A.A 点电势大于 B 点电势 B.A、B 两点的电场强度相等 C.q1 的电荷量小于 q2 的电荷量 D.q1 在 A 点的电势能小于 q2 在 B 点的电势能

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答案

C

考题2
解析 由于电场力做负功,所以 Q 应带负电荷,由负点电

荷产生电场的电场线的分布规律可判断出 φB>φA,故 A 项 Q 错误;由 E=k 2,r 不相等,所以 EA≠EB,B 项错误;由 r WA→∞ WB→∞ 1 φA= 、φB= ,因为 WA→∞=WB→∞,φA<φB,所以 q1 q2 q1 1 > ,即 q1<q2,故 C 项正确;由于外力克服电场力做功相 q2 等,且无穷远处电势能为零,所以 q1 在 A 点的电势能等于 q2 在 B 点的电势能,故 D 项错误.

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考题2
2.(2012· 安徽合肥市第二次质检)如图 6 所示,真空中有平 面直角坐标系 xOy.在 x 轴上固定着关于 O 点对称的等量异 种点电荷+Q 和-Q,a 是 y 轴上的一点,c 是 x 轴上的一 点,ab、bc 分别与 x 轴和 y 轴平行.将一个正的试探电荷 +q 沿 aOcba 移动一周,则 ( )

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图6

考题2

A.试探电荷从 a 移到 O 和从 O 移到 c,电场力均做正功 B.在移动一周的过程中,试探电荷在 b 点的电势能最小 C.试探电荷从 b 移到 a 克服电场力做的功小于从 O 移到 c 电场力做的功 D.在移动一周的过程中,试探电荷在 O 点所受电场力最小

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答案

C

考题2

解析

画出电场线的分布,然后根据电场线与等势面垂直

画出电场的等势面. O 两点在同一等势面上, a、 移动电荷, 电场力不做功,A 错误.移动电荷一周过程中,c 点电势 最低,试探电荷在 c 点的电势能最小,B 错误.Oc 间的电 势差大于 ab 间的电势差, 试探电荷从 b 移到 a 克服电场力 做的功小于从 O 移到 c 电场力做的功,C 正确.O 点场强 大于 a 点场强,电荷在 O 点所受电场力大于在 a 点所受电 场力,D 错误.

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考题3

考题 3

对电容器的分析与计算的考查

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电容器的电容的定义式、电容器的充、放电以及电容器 的动态变化是高考的热点,高考对此部分知识的考查常结合 电路、带电粒子在电场中、带电粒子在复合场中的运动等知 识,较简单的题目以选择题的形式出现,需计算的综合题目 以计算题的形式出现.

考题3

【例3】 在如图7所示的实验装置中,平行板电容器的极 板B与一灵敏静电计相接,极板A接地.下列操作中可以 观察到静电计指针张角变大的是 A.极板A上移 B.极板A右移 C.极板间插入一定厚度的金属片 D.极板间插入一云母片
图7

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(

)

考题3

解析 静电计测量的是平行板电容器两极板之间的电压, Q 电容器两极板上的电荷量保持不变,由C= 可得电压U= U εrS Q ,根据平行板电容器的电容C= 可知,通过减小极 C 4πkd 板正对面积S、增大板间距d和减小板间电介质的介电常数 εr可以减小电容器的电容,从而增大板间电压U,故只有 选项A是正确的.

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答案

A

考题3
【规律总结】 1.分析平行板电容器的动态变化问题时,应注意电容器是 否与电源两极相连

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考题3

2.充电后与电源两极断开

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考题3

【突破练习】
1.(2012· 广东深圳市一调19题)如图8所示,当平行板电容 器C充电后把电键S断开.设电容器电压为U,电荷量为Q. 现只将电容器两板的正对面积减小,则 A.Q变大 B.Q不变 C.U变大 D.U变小
图8

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( BC )

考题3

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解析

平行板电容器 C 充电后把电键 S 断开,带电荷量 Q

不变,选项 B 正确,A 错误;现只将电容器两板的正对面 Q 积减小,根据 C=U知,电容 C 减小,电压 U 变大,选项 C 正确,D 错误.

考题3
2.(2011· 天津· 5)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q 时,两极板间电势差为U1,板间场强为E1.现将电容器所 1 带电荷量变为2Q,板间距变为 d,其他条件不变,这时 2 两极板间电势差为U2,板间场强为E2,下列说法正确的是 ( C ) A.U2=U1,E2=E1 C.U2=U1,E2=2E1 B.U2=2U1,E2=4E1 D.U2=2U1,E2=2E1

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考题3

解析

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εrS 4kπQ Q U 由C= 和C= 及E= 得,E= ,由电荷 U 4kπd d εrS

d 量由Q增为2Q,板间距由d减为 ,得E2=2E1;又U=Ed 2 可得U1=U2,故A、B、D错,C对.

审题模板

审题模板8 两等量电荷的电场分布规律

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审题模板
解析 由带电粒子运动轨迹可以看出其靠近 P、Q 两点电

荷时均受到库仑斥力作用,所以 P、Q 两点电荷电性相同, 选项 A 错误;由于 a 点等势面比 b 点等势面密,故 a 点场 强大,选项 B 正确;由于两点电荷带等量同种电荷,从图 象可以看出 c 点与 a 点电势相等,经判断可知带电粒子在 a 点的电势能等于在 c 点的电势能,选项 C 错误;若带电 粒子从 b 点向 a 点运动,电场力做负功,其电势能增加, 动能减小,选项 D 正确.故选 B、D.

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答案 BD

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【思维提升】 1.等量同种电荷、等量异种电荷的电场是典型的两种电场, 学习中应掌握两种电场中电场线的分布、电场强度的大 小情况以及各点的电势情况. 2.分析带电粒子在电场中的运动时,要注意力的方向应指 向曲线的内侧,由此可进一步判断带电粒子所受电场力 的情况,进而判断电荷的正负或电场方向.

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【大显身手】 真空中某处, x 轴上关于 O 点对称的 A、 在 B 两点有等量异种点电荷+Q 和-Q, 两点电荷形成的 电场中分布着 C、D、E 三点(如图 10 所示),其中 OC =OD,BE=BD,则下列判断正确的是 ( )

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图10

审题模板

A.比较电场强度的大小有EC<ED B.比较电势高低有φC<φD C.将同一正电荷从O点移到D点电场力所做的功大于从O 点移到E点电场力所做的功 D.将同一正电荷从O点移到D点电场力所做的功小于从O 点移到E点电场力所做的功

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答案

AD

审题模板

解析

A、B 两点所放点电荷为等量异种电荷,其周围电场

线和等势线分布如图所示. 由图可以看出 C 处电场线相对于 D 处稀疏,EC<ED,所以选 项 A 正确; 由沿电场线方向电势逐渐降低知 φO>φD, 又由 φC =φO,可知选项 B 错误.由于 φD>φE,所以将同一正电荷 从 O 点移到 D 点电场力所做的功小于从 O 点移到 E 点所做 的功,选项 C 错误,D 正确.

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