專(zhuān)題07靜電場(chǎng)高考物理經(jīng)典問(wèn)題妙解通解原卷版

1、專(zhuān)題07靜電場(chǎng)考點(diǎn)概覽考點(diǎn)分類(lèi)：考點(diǎn)分類(lèi)見(jiàn)下表考點(diǎn)內(nèi)容考點(diǎn)分析與常見(jiàn)題型巧解場(chǎng)強(qiáng)的四種方法選擇題電場(chǎng)?？嫉膱D象問(wèn)題選擇題電容器在現(xiàn)代科技生活中的應(yīng)用選擇題用等效法處理帶電粒子在電場(chǎng)、重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)選擇題、計(jì)算題知識(shí)點(diǎn)精折考點(diǎn)一巧解場(chǎng)強(qiáng)的四種方法F Q U場(chǎng)強(qiáng)有三個(gè)公式：E=q、E=k%、E=G，在一般情況下可由上述公式計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)，但在求解帶電圓環(huán)、帶電平面等一些特殊帶電體產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，上述公式無(wú)法直接應(yīng)用.這時(shí)，如果轉(zhuǎn)換思維角度，靈活運(yùn)用補(bǔ)償法、微元法、對(duì)稱(chēng)法、極限法等巧妙方法，可以化難為易.考點(diǎn)二電場(chǎng)?？嫉膱D象問(wèn)題（一）v-t圖象根據(jù)v-t圖象的速度變化、斜率變化 （即加速度大小的變化），確定

2、電荷所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)力的大小變化情況，進(jìn)而確定電場(chǎng)的方向、電勢(shì)的高低及電勢(shì)能的變化.（二）小-溷象（1）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于 4-眼線的斜率大小，電場(chǎng)強(qiáng)度為零處，。-溷線存在極值，其切線的斜率為零.（2）在4 -煙象中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的大小，并可根據(jù)電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向.在。-病象中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化，可用WAB = qUAB,進(jìn)而分析 WAB的正負(fù)，然后作出判斷.（三）E-X圖象（1）在給定了電場(chǎng)的E-x圖象后，可以由圖線確定電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況、電勢(shì)的變化情況，E-x圖線與x軸所圍圖形 面積”表示電勢(shì)差.在與粒子運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的題目中，可進(jìn)一步確定粒子的電性、動(dòng)能變化、

3、電勢(shì)能變化等情況.(2)可以由E-x圖象假設(shè)某一種符合 E-x圖線的電場(chǎng)，利用這種已知電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布、等勢(shì)面分布或場(chǎng)源 電荷來(lái)處理相關(guān)問(wèn)題.考點(diǎn)三電容器在現(xiàn)代科技生活中的應(yīng)用電容器在現(xiàn)代生活中應(yīng)用十分廣泛，其中作為傳感器使用的有智能手機(jī)上的電容觸摸屏、電容式傳聲器、 電容式加速度計(jì)等.考點(diǎn)四用等效法處理帶電粒子在電場(chǎng)、重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 .等效思維方法等效法是將一個(gè)復(fù)雜的物理問(wèn)題，等效為一個(gè)熟知的物理模型或問(wèn)題的方法.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)和重力場(chǎng)組成的復(fù)合場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，若采用常規(guī)方法求解，過(guò)程復(fù)雜，運(yùn)算量大.若采用等效法”求解，則能避開(kāi)復(fù)雜的運(yùn)算，過(guò)程比較簡(jiǎn)捷.2 .等效法求解電場(chǎng)中圓周

4、運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題思路(1)求出重力與電場(chǎng)力的合力 F合，將這個(gè)合力視為一個(gè)等效重力”.(2)將2=反視為 等效重力加速度” m小球能自由靜止的位置，即是 等效最低點(diǎn)”圓周上與該點(diǎn)在同一直徑的點(diǎn)為等效最高點(diǎn)”注意:這里的最高點(diǎn)不一定是幾何最高點(diǎn).(4)將物體在重力場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律遷移到等效重力場(chǎng)中分析求解?？碱}型考點(diǎn)一：巧解場(chǎng)強(qiáng)的四種方法典例一：(一)補(bǔ)償法將有缺口的帶電圓環(huán)補(bǔ)全為圓環(huán)，或?qū)肭蛎嫜a(bǔ)全為球面.1.若在一半徑為r、單位長(zhǎng)度帶電荷量為q（q>0）的均勻帶電圓環(huán)上有一個(gè)很小的缺口A 1杠A ? r）,如圖所示，則圓心處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為（）kjq kqrkjqkq；：12A. B

5、. . 2 C. 2 D. r . lrr典例二：微元法可將帶電圓環(huán)、帶電平面等分成許多微元電荷，每個(gè)微元電荷可看成點(diǎn)電荷，再利用公式和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理 求出合場(chǎng)強(qiáng).如圖所示，均勻帶電圓環(huán)所帶電荷量為Q,半徑為R,圓心為O, P為垂直于圓環(huán)平面中心軸上的一點(diǎn)，OP=L，試求P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng).典例三：對(duì)稱(chēng)法利用空間上對(duì)稱(chēng)分布的電荷形成的電場(chǎng)具有對(duì)稱(chēng)性的特點(diǎn)，可以使復(fù)雜電場(chǎng)的疊加計(jì)算大為簡(jiǎn)化.i4圓環(huán)間彼此絕緣.坐標(biāo)1卜列選項(xiàng)中的各4圓環(huán)大小相同，所帶電荷量已在圖中標(biāo)出，且電荷均勻分布，各原點(diǎn)o處電場(chǎng)強(qiáng)度最大的是（）典例四：等效法在保證效果相同的條件下，將復(fù)雜的電場(chǎng)情景變換為簡(jiǎn)單的或熟悉的電場(chǎng)情景.（201

6、8濟(jì)南模擬）MN為足夠大的不帶電的金屬板， 在其右側(cè)距離為d的位置放一個(gè)電荷量為+ q的點(diǎn)電荷O, 金屬板右側(cè)空間的電場(chǎng)分布如圖甲 所示，P是金屬板表面上與點(diǎn)電荷 O距離為r的一點(diǎn).幾位同學(xué)想求出P 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，但發(fā)現(xiàn)問(wèn)題很難，經(jīng)過(guò)研究，他們發(fā)現(xiàn)圖甲所示的電場(chǎng)分布與圖乙中虛線右側(cè)的電場(chǎng)分布是一樣的.圖乙中是兩等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布，其電荷量的大小均為q,它們之間的距離為 2d,虛線是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線.由此他們分別對(duì)甲圖P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和大小做出以下判斷，其中正確的是（）M*N 甲A .方向沿P點(diǎn)和點(diǎn)電何的連線向左，大小為B.方向沿P點(diǎn)和點(diǎn)電何的連線向左，大小為2kqdC.方向垂

7、直于金屬板向左，大小為r32kqZj -D .方向垂直于金屬板向左，大小為r3考點(diǎn)二：電場(chǎng)?？嫉膱D象問(wèn)題典例一：乙2kqd r2kqZr2- d2 r3-d2（多選）一帶正電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)經(jīng)B、C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，其v-t圖象如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是（）A. A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在 B點(diǎn)的電勢(shì)能C. C、D間各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都為零D. A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于 C、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差典例二：某 靜電場(chǎng)在X軸上各點(diǎn)的電勢(shì) 4隨坐標(biāo)x的分布圖象如圖所示.x軸上A、O、B三點(diǎn)的電勢(shì)值分別為 M、如、電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸方向的分量大小分別為Eax

8、、Eox、Ebx,電子在A、O、B三點(diǎn)的電勢(shì)能分別為EpA、Epo、A . （j）o> 帕（）aB . Eox>Ebx>EaxC. Epo<EpB<EpAD . Epo- EpA>Epo- EpB典例三：兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷位于X軸上，關(guān)于原點(diǎn) o呈對(duì)稱(chēng)分布，下列能正確描述電場(chǎng)強(qiáng)度 E隨位置X變化規(guī)律的圖是（）B【技巧總結(jié)】解決電場(chǎng)中圖象問(wèn)題的兩種方法1 .將圖象所反映的情景還原為熟悉的模型;2 .直接從圖象的面積、 斜率的意義入手，結(jié)合電場(chǎng)強(qiáng)度的正負(fù)和電勢(shì)的高低描繪電場(chǎng)線的分布來(lái)處理問(wèn)題考點(diǎn)三：電容器在現(xiàn)代科技生活中的應(yīng)用典例一：智能手機(jī)上的電容觸摸屏1 .（

9、多選）目前智能手機(jī)普遍采用了電容觸摸屏，電容觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的，它是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂一層ITO（納米錮錫金屬氧化物），夾層ITO涂層作為工作面,四個(gè)角引出四個(gè)電極，當(dāng)用戶(hù)手指觸摸電容觸摸屏?xí)r，手指和工作面形成一個(gè)電容器，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，電流通過(guò)這個(gè)電容器分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出，且理論上流經(jīng)四個(gè)電極的電流與手指到四個(gè)角的距離成比例，控制器通過(guò)對(duì)四個(gè)電流比例的精密計(jì)算來(lái)確定手指位置.對(duì)于電容觸摸屏，下列 說(shuō)法正確的是（）觸摸屏邊的電極令觸摸屏四個(gè)角 接上電壓、導(dǎo)電體層產(chǎn)生電場(chǎng)S控制器計(jì)算 砸摸盧位置 手指觸到屏幕，令電流 由四邊的電極

10、流到觸摸點(diǎn)A.電容觸摸屏只需要觸摸，不需要壓力即能產(chǎn)生位置信號(hào)B.使用絕緣筆，在電容觸摸屏上也能進(jìn)行觸控操作C.手指壓力變大時(shí)，由于手指與屏的夾層工作面距離變小，電容變小D.手指與屏的接觸面積變大時(shí)，電容變大典例二電容式傳聲器（2018汕頭模擬）圖示為某電容傳聲器結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)人對(duì)著傳聲器講話(huà)，膜片會(huì)振動(dòng).若某次膜片振動(dòng)時(shí),膜片與極板距離增大，則在此過(guò)程中（）膜片、聲波電容傳聲器結(jié)構(gòu)示意圖A.膜片與極板間的電容增大B.極板所帶電荷量增大C.膜片與極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大D.電阻R中有電流通過(guò)典例三：電容式加速度計(jì)（多選）電容式加速度傳感器的原理如圖所示，質(zhì)量塊左、右側(cè)連接電介質(zhì)、輕質(zhì)彈簧，彈簧與電

11、容器固定在 外框上，質(zhì)量塊可帶動(dòng)電介質(zhì)移動(dòng)，改變電容.則 （）r1, 電介質(zhì)閽二二I塊例 AMMr麗 A.電介質(zhì)插入極板間越深，電容器電容越小B.當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中有恒定電流C.若傳感器原來(lái)向右勻速運(yùn)動(dòng)，突然減速時(shí)彈簧會(huì)壓縮D.當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速時(shí)，電路中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳌炯记煽偨Y(jié)】本類(lèi)電容式傳感器的工作原理是通過(guò)%、的變化利用公式仁三色和仃二名來(lái)判斷。的變化，進(jìn)一步分析。的變4迅d U化.考點(diǎn)四：用等效法處理帶電粒子在電場(chǎng)、重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)典例一：在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、帶正電的小球，用長(zhǎng)為 l的絕緣細(xì)線懸掛于 O點(diǎn),當(dāng)小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角為9

12、（如圖所示）.現(xiàn)給小球一個(gè)垂直于懸線的初速度，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).試問(wèn)（不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g）：（1）若小球恰好完成圓周運(yùn)動(dòng)，則小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最小速度值是多少?（2）小球的初速度至少是多大？1. （2018石家莊質(zhì)檢）均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng).如圖所示，在半球面 AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q,球面半徑為 R, CD為通過(guò)半球面頂點(diǎn)與球心 O的軸線，在軸線上有 M、N兩點(diǎn)，OM= ON = 2R.已知M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 E,則N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為（）A.提-E螞D.4R2+E2.（2017石家莊模擬）如圖8所示，真空中有一半徑為 R、

13、電荷量為+ Q的均勻帶電球體，以球心為坐標(biāo)原點(diǎn),沿半徑方向建立 x軸。理論分析表明，x軸上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)隨x變化關(guān)系如圖乙所示，則 （）圖8kQA.X2處場(chǎng)強(qiáng)大小為2B.球內(nèi)部的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)C.xi、x2兩點(diǎn)處的電勢(shì)相同D.假設(shè)將試探電荷沿 x軸移動(dòng)，則從xi移到R處和從R移到x2處電場(chǎng)力做功相同3.（2016汪西贛州高三入學(xué)考試）如圖所示，兩個(gè)帶電荷量分別為2q和一q的點(diǎn)電荷固定在 x軸上，相距為2L。下列圖象中，兩個(gè)點(diǎn)電荷連線上場(chǎng)強(qiáng)大小E與x關(guān)系的圖象可能是（）4.在x軸上關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的 a、b兩點(diǎn)處固定兩個(gè)電荷量相等的點(diǎn)電荷， 如圖所示的Ex圖象描繪了 x軸上 部分區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度（以x軸正

14、方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向 ）。對(duì)于該電場(chǎng)中x軸上關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的 c、d兩點(diǎn),卜列結(jié)論正確的是（）A.兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) 相同，c點(diǎn)電勢(shì)更高B.兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同，d點(diǎn)電勢(shì)更高C.兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不同，兩點(diǎn)電勢(shì)相等，均比O點(diǎn)電勢(shì)高D.兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不同，兩點(diǎn)電勢(shì)相等，均比 O點(diǎn)電勢(shì)低5.（2017鄭州市質(zhì)量預(yù)測(cè)）等量異種點(diǎn)電荷在周?chē)臻g產(chǎn)生靜電場(chǎng)，其連線（x軸）上各點(diǎn)的電勢(shì)。隨x的分布圖象如圖6所示。x軸上AO<OB , A、O、B三點(diǎn)的電勢(shì)分別為 M、如、（fe,電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為 Ea、E。、Eb,電子在A、O、B三點(diǎn)的電勢(shì)能分別為EpA、EpO、EpB。下列判斷正確的是（圖6A.通> M>()oB.Ea

15、>Eo>EbC.Epo<EpA<EpBD.E pB Epo>Epo EpA6. （2017北京東城期末）靜電場(chǎng)方向平行于x軸，其電勢(shì)。隨x的分布可簡(jiǎn)化為如圖所示的折線。將一個(gè)E、加速Ek隨x的帶負(fù)電的粒子在 x=d處由靜止釋放，它只在電場(chǎng)力作用下沿 x軸運(yùn)動(dòng)。規(guī)定x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度度a、速度v的正方向，下圖分別表示 x軸上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 E,粒子的加速度a、速度v和動(dòng)能變化圖像，其中正確的是x圖27. （2018福建質(zhì)檢）為了減少污染，工業(yè)廢氣需用靜電除塵器除塵，某除塵裝置如圖所示，其收塵極為金屬圓筒，電暈極位于圓筒中心。當(dāng)兩極接上高壓電源時(shí)，電暈極附近會(huì)形成很

16、強(qiáng)的電場(chǎng)使空氣電離，廢氣 中的塵埃吸附離子后在電場(chǎng)力的作用下向收塵極運(yùn)動(dòng)并沉積，以達(dá)到除塵目的。假設(shè)塵埃向收塵極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所帶電量不變，下列判斷正確的是收塵避Io-氣體量極含半氣體J塵埃收集器A .金屬圓筒內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)B.金屬圓筒內(nèi)越靠近收塵極電勢(shì)越低C.帶電塵埃向收塵極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能越來(lái)越大D.帶電塵埃向收塵極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的電場(chǎng)力越來(lái)越小8. （2017湖北天門(mén)等三市聯(lián)考）如圖所示，一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的立方體絕緣體上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于左右面且過(guò)立方體中心O的軸線上有a、b、c三個(gè)點(diǎn)，a和b、b和O、O和c間的距離均為 L,在a點(diǎn)處固定有一電荷量為 q（q<0）的點(diǎn)電荷.

17、已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，則 c點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為（k為靜電力 常量）A.C.9. （2015甘肅天水高三期末）如圖所示，O是半徑為R的正N邊形（N為大于3的偶數(shù)）外接圓的圓心，在正N邊形的一個(gè)頂點(diǎn) A放置一個(gè)帶電荷量為+ 2q的點(diǎn)電荷，其余頂點(diǎn)分別放置帶電荷量均為一q的點(diǎn)電荷（未(N 1) kg C.10. 如圖所示的虛線呈水平方向，圖中的實(shí)線為與虛線成30角的勻強(qiáng)電場(chǎng)，圖中 OM與電場(chǎng)線垂直，且OM =ON?，F(xiàn)從電場(chǎng)中的 M點(diǎn)沿與虛線平行的方向拋出一質(zhì)量為m、電荷量為 P可視為質(zhì)點(diǎn)的物體，經(jīng)時(shí)間t物體恰好落在 N點(diǎn)。已知物體在 M、N兩點(diǎn)的速率相等，重力加速度為 g。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A .電場(chǎng)

18、的方向垂直.OM斜向下mgB.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為q12.2C.物體由M點(diǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做功的值為-mgt211絕緣光滑軌道AB部分是傾角為30。的斜面,AC部分為豎直平面上半徑為R的圓軌道，斜面與圓軌道相3D. M、N兩點(diǎn)在豎直方向的局度差為- gt4m的帶正電小球，電荷量為 q切。整個(gè)裝置處于場(chǎng)強(qiáng)為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中?，F(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為,3mg3E，要使小球能安全通過(guò)圓軌道，在。點(diǎn)的初速度應(yīng)滿(mǎn)足什么條件?一質(zhì)量為 m= 1.0 10 3 kg、電荷12.(2017山西省重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)合考試)如圖11所示為一多 級(jí)加速器模型, 量為q= 8.0 ¥0-5 C的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))通過(guò)