（江蘇專用）2019高考物理三輪沖刺 第一篇 回歸教材 七 靜電場板塊.docx

七、靜電場板塊基礎(chǔ)回扣1.點電荷、元電荷(1)元電荷:e=1.610-19C,所有帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍。(2)點電荷:本身的線度比相互之間的距離小得多的帶電體;點電荷是理想化模型。2.庫侖定律(1)表達式:F=kq1q2r2,式中k=9.0109 Nm2/C2,叫靜電力常量。適用條件為真空中的點電荷。(2)“三個自由點電荷平衡”的模型:由三個自由點電荷組成的系統(tǒng)且它們僅在系統(tǒng)內(nèi)靜電力作用下而處于平衡狀態(tài),如圖所示。規(guī)律:“三點共線”三個點電荷分布在同一直線上;“兩同夾異”正負電荷相互間隔;“兩大夾小”中間電荷的電荷量最小;“近小遠大”中間電荷靠近電荷量較小的電荷。3.電場強度公式適用范圍場源規(guī)定含義E=Fq任何電場電荷或變化的磁場正電荷的受力方向為電場方向比值定義,與q及F無關(guān)E=kQr2真空中,點電荷由場源電荷Q及距離r決定E=UABd勻強電場與兩點間電勢差U及間距d無關(guān),d為沿電場線方向A、B兩點間的距離說明:(1)電場強度的疊加:電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和。(2)U=Ed只適于勻強電場的定量計算。在非勻強電場中也可用U=Ed定性判斷電勢差的大小。4.幾種典型電場的電場線(如圖所示)說明:(1)孤立點電荷的電場:正(負)點電荷的電場線呈空間球?qū)ΨQ分布指向外(內(nèi))。離點電荷越近,電場線越密(電場強度越大)。(2)等量同種點電荷的電場:兩點電荷連線中點O處的電場強度為零,從兩點電荷連線中點O沿中垂線到無限遠,電場強度先變大后變小;兩點電荷連線中垂線上各點的電場強度方向和中垂線平行,關(guān)于兩點電荷連線中點O對稱的兩點的電場強度等大、反向。(3)等量異種點電荷的電場:兩點電荷連線上各點的電場強度方向從正電荷指向負電荷,沿兩點電荷連線方向電場強度先變小再變大;兩點電荷連線的中垂線上,電場強度方向相同,且與中垂線垂直,關(guān)于兩點電荷連線中點O對稱的兩點的電場強度等大、同向。5.應(yīng)用電場線進行以下判斷:(1)電場力的方向正電荷的受力方向和電場線方向相同,負電荷的受力方向和電場線方向相反;(2)電場強度的大小(定性)電場線的疏密可定性反映電場強度的大小;(3)電勢的高低與電勢降低的快慢沿電場線的方向電勢逐步降低,電場強度的方向是電勢降低最快的方向;(4)等勢面的疏密電場越強的地方,等差等勢面越密集;電場越弱的地方,等差等勢面越稀疏。6.電勢能(1)電場力做功特點:電場力做功與路徑無關(guān),只與初、末位置有關(guān)。計算方法A.由公式W=Fl cos 計算,此公式只適用于勻強電場,可變形為W=qEl cos 。B.由W=qU來計算,此公式適用于任何形式的靜電場。C.由動能定理來計算:W電場力+W其他力=Ek。D.由電勢能的變化計算:W=Ep1-Ep2。(2)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系:電場力做的功等于電勢能的減少量,即WAB=EpA-EpB=-Ep。(3)電勢:公式為=Epq(與試探電荷無關(guān));單位:伏特(V);電場線指向電勢降低最快的方向。7.等勢面的特點(1)等勢面一定和電場線垂直。(2)等勢面上各點電勢相等,在等勢面上移動電荷時電場力不做功。(3)電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。(4)電場線越密的地方,等差等勢面越密。8.電勢差(1)定義式:UAB=WABq。(2)電勢差與電勢的關(guān)系:UAB=A-B,UAB=-UBA。(3)影響因素:電勢差UAB由電場本身的性質(zhì)決定,與移動的電荷q及電場力做的功WAB無關(guān),與零電勢點的選取無關(guān)。9.電容(1)定義式:C=QU。單位:法拉(F),1 F=106 F=1012 pF。(2)平行板電容器電容的決定式:C=rS4kd,k為靜電力常量。(3)平行板電容器的兩種情況兩種情況電路結(jié)構(gòu)常用公式特點電容器始終與電源相連定義式C=QU決定式C=rS4kd勻強電場E=Ud電壓U不變dE、CQSE不變、CQ電容器充電后斷電電荷量Q不變dCUE不變SCUE10.帶電粒子在勻強電場中的運動帶電粒子沿與電場線平行的方向進入電場,帶電粒子將做加(減)速運動。有兩種分析法:(1)用動力學觀點分析:a=qEm,E=Ud,v2-v02=2ax。(2)用功能觀點分析:粒子只受電場力作用,電場力做的功等于粒子動能的變化,qU=12mv2-12mv02。11.帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)(1)運動條件:帶電粒子垂直于電場方向進入勻強電場。(2)處理方法:類似于平拋運動,應(yīng)用運動的合成與分解的方法。如圖所示:粒子由靜止經(jīng)電場加速后的速度為v0,有qU1=12mv02粒子在垂直于電場的方向上做勻速直線運動,有vx=v0,l=v0t粒子在平行于電場的方向上做初速度為零的勻加速直線運動,有vy=at,y=12at2,a=qEm=qU2md。帶電粒子離開極板時側(cè)移距離y=12at2=qU2l22mdv02=U2l24dU1。軌跡方程為y=U2x24dU1(與m、q無關(guān))偏轉(zhuǎn)角度的正切值tan =atv0=qU2lmdv02=U2l2dU1。若在偏轉(zhuǎn)極板右側(cè)D距離處有一豎立的屏,在求粒子射到屏上的側(cè)移距離時有一個很有用的推論,即:所有離開偏轉(zhuǎn)電場的粒子好像都是從極板的中心沿中心與射出點的連線射出的?；貧w小練1.(源于人教版3-1第43頁“問題與練習”)某原子電離后其核外只有一個電子,若該電子在核的靜電力作用下繞核做勻速圓周運動,那么電子運動() A.半徑越大,加速度越大B.半徑越小,周期越大C.半徑越大,角速度越小D.半徑越小,線速度越小2.(多選)(源于人教版3-1第20頁“問題與練習”)(2018江蘇泰州中學月考)如圖所示,一帶電小球固定在光滑水平面上的O點,虛線a、b、c、d是帶電小球激發(fā)電場的四條等距離的等勢線,一個帶電小滑塊從等勢線d上的1處以水平初速度運動,結(jié)果形成了實線所示的運動軌跡。1、2、3、4、5是等勢線與小滑塊運動軌跡的一些交點。由此可以判定()A.固定小球與小滑塊帶異種電荷B.在整個運動過程中小滑塊具有的動能與電勢能之和保持不變C.在整個過程中小滑塊的加速度先變大后變小D.小滑塊從位置3到4和從位置4到5的過程中,電場力做功的大小關(guān)系是W34=W453.(源于人教版3-1第30頁“演示實驗”)(2018北京理綜,19,6分)研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.實驗前,只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸,能使電容器帶電B.實驗中,只將電容器b板向上平移,靜電計指針的張角變小C.實驗中,只在極板間插入有機玻璃板,靜電計指針的張角變大D.實驗中,只增加極板帶電量,靜電計指針的張角變大,表明電容增大4.(源于人教版3-1第32頁“做一做”)(2018北京二十中三模)圖甲是觀察電容器放電的電路。先將開關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,然后把開關(guān)S擲向2端,電容器通過電阻R放電,傳感器將電流信息傳入計算機,在屏幕上顯示出電流隨時間變化的I-t曲線如圖乙所示。則下列判斷正確的是()A.隨著放電過程的進行,該電容器的電容逐漸減小B.根據(jù)I-t曲線可估算出該電容器的電容大小C.電容器充電過程的I-t曲線電流應(yīng)該隨時間的增加而增大D.根據(jù)I-t曲線可估算出電容器在整個放電過程中釋放的電荷量5.(源于人教版3-1第39頁“問題與練習”)(2017江蘇東臺模擬)一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一電場由靜止加速后,進入勻強電場,已知一價氦離子在電場中的運動軌跡如圖中軌跡1,下列說法正確的是()A.一價氫離子的軌跡可能是2B.二價氦離子的軌跡可能是3C.一價氫離子的軌跡可能是3D.二價氦離子的軌跡一定是1答案精解精析回歸小練1.C設(shè)原子核的電荷量為Q,原子核對電子的靜電引力提供電子圓周運動的向心力,kQer2=ma向=mv2r=m2T2r=m2r,可得a向=kQemr2,T=2mr3kQe,=kQemr3,v=kQemr,則半徑r越大,加速度a向、角速度和線速度v均越小,而周期T越大,故選項C正確。2.BC由圖看出滑塊的軌跡向右彎曲,可知滑塊受到了斥力作用,則知小球與小滑塊電性一定相同,故A項錯誤。根據(jù)能量守恒定律得知,小滑塊運動過程中具有的動能與電勢能之和保持不變,故B項正確。滑塊與小球的距離先減小后增大,由庫侖定律得知滑塊所受的庫侖力先增大后減小,則其加速度先增大后減小,故C項正確。小滑塊從位置3到4和從位置4到5的過程中電場強度在變小,由U=Ed得電勢差的關(guān)系為U34>U45,由W=Uq可知W34>W45,故D錯誤。3.A本題考查平行板電容器。帶電玻璃棒接觸a板,a板會帶上同種電荷,同時b板上會感應(yīng)出異種電荷,故A正確;靜電計指針張角反映電容器兩板間電壓,將b板上移,正對面積S減小,電容C減小,板間電壓U增大,故指針張角變大,B錯;插入有機玻璃板,相對介電常數(shù)r增大,電容C增大,板間電壓U減小,指針張角變小,C錯;只增加極板帶電量Q,板間電壓U增大,但電容保持不變,故D錯。4.D電容器的電容由電容器本身的特性決定,與所帶的電荷量無關(guān),因此在放電過程中,該電容器的電容不變,故A項錯誤;I-t圖線與時間軸圍成的面積表示電荷量,可估算出電容器在整個放電過程中釋放的電荷量,但由于電容器電壓的變化量無法估算,由C=QU知,不能估算出該電容器的電容大小,故B錯誤,D項正確;電容器充電過程,電流應(yīng)該隨時間的增加而減小,充電完畢時電流減為零,故C項錯誤。5.D設(shè)正電荷的電荷量為q,加速電壓為U1,偏轉(zhuǎn)電壓為U2,偏轉(zhuǎn)電極板長為L,板間距離為d。加速電場中qU1=12mv02,偏轉(zhuǎn)電場中運動時間t=Lv0,偏轉(zhuǎn)距離y=12at2=12qU2mdLv02,得到y(tǒng)=U2L24dU1,設(shè)偏轉(zhuǎn)角度為,則tan =vyv0=U2L2dU1,由上可知y、與帶電粒子的質(zhì)量、電荷量無關(guān),則一價氫離子、一價氦離子、二價氦離子在偏轉(zhuǎn)電場中軌跡重合。故D項正確。