1、北京专用版高考物理大一轮复习专题九静电场练习专题九静电场挖命题【考情探究】考点考向5年考情预测热度考题示例学业水平关联考点素养要素电场力的性质带电物体在电场中的平衡问题2017北京理综,22,16分3动能定理科学推理关于电场描述及性质的论证问题2018北京理综,24,20分5等势面模型建构电场能的性质通过电场线和等势面判断场强和电势的高低2014北京理综,15,6分3科学推理电场力做功及能量变化分析结合带电粒子运动轨迹分析问题电容器、带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的加速和偏转运动2016北京理综,23,18分4牛顿运动定律、类平抛运动、动能定理科学推理、科学论证2015北京理综,24,
2、20分5电流、电动势、电功率、闭合电路欧姆定律科学推理、科学论证、模型建构平行板电容器的动态分析2018北京理综,19,6分3电容器的电容的影响因素科学推理分析解读本专题内容是高考考查的重点,高考中涉及本专题内容的题目较多,既有选择题又有计算题。选择题主要考查对基本概念和物理模型的理解,如对电场的分布特点、电势及电势能的理解;在计算题中,带电粒子在电场中的运动是高考的热点内容。带电粒子在电场中的加速和偏转问题常与牛顿运动定律、功能关系等内容综合考查。有时也与实际生活、科技联系,如喷墨打印机、速度加速器和电容式传感器等,有可能成为高考新情景的命题素材。本专题的知识、方法也会出现在高考压轴题中,通
3、过本专题概念的建立方法、规律的表述方法等考查模型建构、科学推理、科学论证等学科素养。【真题典例】破考点【考点集训】考点一电场力的性质1.(多选)用绝缘柱支撑着贴有小金属箔的导体A和B,使它们彼此接触,起初它们不带电,贴在它们下部的并列平行双金属箔是闭合的。现将带正电荷的物体C移近导体A,发现金属箔都张开一定的角度,如图所示,则()A.导体B下部的金属箔感应出负电荷B.导体B下部的金属箔感应出正电荷C.导体A和B下部的金属箔都感应出负电荷D.导体A感应出负电荷,导体B感应出等量的正电荷答案BD2.真空中两相同的带等量异号电荷的金属小球A和B(均可看做点电荷),分别固定在两处,它们之间的距离远远大
4、于小球的直径,两球间静电力大小为F。现用一个不带电的同样的绝缘金属小球C与A接触,然后移开C,此时A、B球间的静电力大小为()A.2F B.F C. D.答案D3.在一个水平向右的匀强电场中,用一条绝缘细线悬挂一个带正电的小球,小球的质量为m,所带电荷量为q。当小球处于静止状态时,悬线与竖直方向的夹角为,已知当地的重力加速度为g。求:(1)该电场的场强大小;(2)剪断细线后经过时间t0,小球的电势能的变化量Ep;(3)将该电场方向迅速改为水平向左,小球到达最低点时对细线的拉力F。答案(1)(2)-(3)3mg+2mg(tansin-cos),方向竖直向下4.静电场有很多性质,其中之一就是电场力
5、做功只与电荷运动的初末位置有关,与运动的路径无关。图1图2图3(1)如图1所示,电子以初速度v0沿平行于板面的方向从A点射入偏转电场,并从另一侧的C点射出。已知电子质量为m,电荷量为e。偏转电场可以看做匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。忽略电子所受重力,求电子通过偏转电场的过程中,沿垂直板面方向偏移的距离y和电场力对电子所做的功W。(2)在原有电场区域加一个垂直纸面方向的匀强磁场,如图2所示。使另一电子以初速度v0沿平行于板面的方向也从A点射入,在电场和磁场的共同作用下,电子经过一段复杂的路径后仍从另一侧的C点射出。求此过程中电场力对电子所做的功W和电子经过C点时的速度大小v
6、c。(3)某同学认为在两个带电导体之间可以存在如图3所示的静电场,它的电场线相互平行,但间距不等。请你结合静电场的基本性质,判断这种电场是否存在,并分析论证。答案(1)电子在垂直于板面方向做匀加速直线运动,y=at2电子在平行于板面方向做匀速直线运动,L=v0t根据牛顿第二定律得Ee=ma,在匀强电场中U=Ed联立以上各式解得y=电场力对电子所做的功W=Eey解得W=(2)电场力做功与运动路径无关,所以W=Eey=根据动能定理得W=m-mv02解得vc=(3)这种电场不存在法1:如图甲,若存在,则可以引入检验电荷+q,让+q从a点沿矩形路线abcda(ab与电场线平行,bc与电场线垂直)运动一
7、周回到a点。设ab处的场强大小为E1,cd处的场强大小为E2,根据功的定义,电场力做的总功Waa=Wab+Wbc+Wcd+Wda,其中,Wab=qE1xab,Wcd=-qE2xcd=-qE2xab,bc段和da段电场力始终与运动方向垂直,故Wbc=Wda=0,得Waa=Wab+Wbc+Wcd+xab+0+0-qE2xab=q(E1-E2)xab0,但根据电场力做功的特点,做功与路径无关,故Waa=0,与上述假设矛盾,故这种电场不存在。法2:如果存在这样的电场,根据等势面的特点,它的等势面ac、bd应该如图乙所示,a、b两点的电势差Uab应该等于c、d两点的电势差Ucd,即Uab=Ucd,从图中
8、可以看出,a、b两点的距离等于c、d两点的距离,ab处的场强大于cd处的场强,根据U=Ed,可得UabUcd。前后矛盾,所以这样的电场不可能存在。5.(1)已知均匀带电球壳内部任意一点的场强均为零,均匀带电球体可以看成由一层层的均匀带电球壳组成的。球体积公式为V=r3。实验证明,一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在球的外部产生的电场,与一个位于球心、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,研究均匀带电球体(或球壳)在球外产生的电场时可以认为全部电荷集中在球心。如图甲所示,一个半径为R的均匀带电球体,带电荷量为Q,球体中心为O点,取空间中任意一点为P,O到P点的距离为r,求:甲当rR(P在球体外)时
9、,P点的电场强度大小;当raB,则Q靠近M端且为正电荷C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAQB.直线c位于某一等势面内,MNC.若电子由M点运动到Q点,电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点,电场力做负功答案B11.(2018课标,21,6分)(多选)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2V。一电子经过a时的动能为10eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是()A.平面c上的电势为零B.该电子可能到达不了平面fC.该电子经过平面d时,其电势能为4eVD.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍答案AB12.(2017江苏单科,4,3分)如图所示,三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P点。由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。现将C板向右平移到P点,则由O点静止释放的电子(
