2024年高考物理大一輪復習：主題6 電場

主題六電場規(guī)律方法提煉1.主要研究方法(1)理想化模型。如點電荷、勻強電場。(2)比值定義法。電場強度、電勢的定義方法是定義物理量的一種重要方法。(3)類比的方法。電場和重力場的類比；電場力做功與重力做功的類比；電勢能與重力勢能的類比；帶電粒子在勻強電場中的運動和平拋運動的類比。2.圖解電場線的應(yīng)用3.電勢的兩個結(jié)論(1)沿電場線方向電勢降低最快，但是電勢降低的方向不一定是電場方向。(2)在勻強電場中，沿同一方向，相等距離上電勢變化量相同。4.靜電力做功的求解方法(1)由功的定義式W＝Flcosα來求；(2)利用結(jié)論“電場力做功等于電荷電勢能變化量的負值”來求，即W＝－ΔEp；(3)利用WAB＝qUAB來求。5.電場中的曲線運動的分析采用運動合成與分解的思想方法；帶電粒子在組合場中的運動實際是類平拋運動和勻速圓周運動的組合，一般類平拋運動的末速度就是勻速圓周運動的線速度。1.(多選)如圖1所示的實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運動軌跡，粒子先經(jīng)過M點，再經(jīng)過N點，可以判定()圖1A.粒子帶正電B.粒子帶負電C.粒子在M點受到的電場力大于在N點受到的電場力D.粒子在M點受到的電場力小于在N點受到的電場力解析帶電粒子做曲線運動，所受電場力的方向指向運動軌跡的凹側(cè)，又由于正電荷所受電場力的方向與該點電場線的切線方向相同，故帶電粒子帶正電，選項A正確，B錯誤；此電場為非勻強電場，從電場線的疏密程度能夠判斷出場強的大小，N點處電場線比M點處密集，則N點場強大于M點場強，同一帶電粒子在N點受到的電場力大于在M點受到的電場力，C錯誤，D正確。答案AD2.如圖2所示，在真空中有兩個帶正電的點電荷，分別置于M、N兩點。M處正電荷的電荷量大于N處正電荷的電荷量，A、B為M、N連線的中垂線上的兩點?，F(xiàn)將一負點電荷q由A點沿中垂線移動到B點，在此過程中，下列說法正確的是()圖2A.q的電勢能逐漸減小B.q的電勢能逐漸增大C.q的電勢能先增大后減小D.q的電勢能先減小后增大解析負電荷從A到B的過程中，電場力一直做負功，電勢能逐漸增大，所以A、C、D錯誤，B正確。答案B3.用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖3所示)。設(shè)兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為θ。實驗中，極板所帶電荷量不變，若()圖3A.保持S不變，增大d，則θ變大B.保持S不變，增大d，則θ變小C.保持d不變，減小S，則θ變小D.保持d不變，減小S，則θ不變解析由C＝eq\f(εrS,4πkd)和C＝eq\f(Q,U)可得U＝eq\f(4πkQ,εr)·eq\f(d,S)。保持S、Q不變，增大d，則U增大，靜電計指針的偏角θ增大；保持Q、d不變，減小S，則U增大，靜電計指針的偏角θ增大。答案A4.(多選)如圖4所示，圖中虛線A、B、C、D表示勻強電場的等勢面，一帶正電的粒子只在電場力的作用下，由a點運動到b點，軌跡如圖中實線所示，下列說法中正確的是()圖4A.等勢面A電勢最低B.粒子從a運動到b，動能減小C.粒子從a運動到b，電勢能減小D.粒子從a運動到b的過程中電勢能與動能之和不變解析電場線與等勢面垂直，正電荷所受電場力的方向與場強方向相同，曲線運動所受合力指向曲線的凹側(cè)，則電場力的方向向右，電場線的方向向右，如圖所示。順著電場線電勢降低，等勢面A電勢最高，故A項錯誤；粒子從a運動到b，只受電場力，電場力的方向與運動方向成銳角，電場力做正功，粒子的電勢能減小，動能增加，粒子的電勢能與動能之和不變，故B項錯誤，C、D項正確。答案CD5.(多選)(2019·陜西省榆林市第三次模擬)在圖5甲、乙中兩點電荷所帶電荷量相等，圖丙、丁中通電導線電流大小相等，豎直線為兩點電荷、兩通電導線的中垂線，O為連線的中點。下列說法正確的是()圖5A.圖甲和圖丁中，在連線和中垂線上，O點的場強和磁感應(yīng)強度都最小B.圖甲和圖丁中，在連線和中垂線上，關(guān)于O點對稱的兩點場強和磁感應(yīng)強度都相同C.圖乙和圖丙中，在連線和中垂線上，O點的場強和磁感應(yīng)強度都最大D.圖乙和圖丙中，在連線和中垂線上，關(guān)于O點對稱的兩點場強和磁感應(yīng)強度都相同解析在題圖甲中根據(jù)場強公式：E＝keq\f(Q,r2)以及場強的合成可以知道O點場強為零，在圖丁中根據(jù)安培定則以及場強的合成可以知道O點磁感應(yīng)強度為零，都是最小的，故選項A正確；圖甲和圖丁中，在連線和中垂線上，關(guān)于O點對稱的兩點場強和磁感應(yīng)強度只是大小相等，但是方向不同，故選項B錯誤；在圖乙中，在中垂線上O點場強最大，但是在連線上O點場強最?。辉趫D丙中，在連線上，O點的磁感應(yīng)強度最小，但在中垂線上，O點的磁感應(yīng)強度最大，故選項C錯誤；根據(jù)場強的合成，可以知道在圖乙和圖丙中，在連線和中垂線上關(guān)于O點對稱的兩點場強和磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同，故選項D正確。答案AD6.(多選)如圖6，水平向右的勻強電場中，一帶電粒子從A點以豎直向上的初速度開始運動，經(jīng)最高點B后回到與A在同一水平線上的C點，粒子從A到B過程中克服重力做功2J，電場力做功3J，則()圖6A.粒子在B點的動能比在A點多1JB.粒子在C點的電勢能比在B點少3JC.粒子在C點的機械能比在A點多12JD.粒子在C點的動能為6J解析從A→B根據(jù)動能定理可得W電AB－mgh＝ΔEk，即ΔEk＝1J，即粒子在B點的動能比在A點多1J，故選項A正確；設(shè)在A點初速度為v0，粒子在豎直方向只受重力，做加速度為g的勻變速運動，故從A→B和從B→C的時間相等，而水平方向只受到電場力作用，設(shè)從A→B的水平分位移為x1，從B→C的水平分位移為x2，則可知eq\f(x1,x2)＝eq\f(1,3)，則W電BC＝3W電AB＝9J，由于電場力做正功，則粒子在C點的電勢能比在B點少9J，故選項B錯誤；根據(jù)功能關(guān)系可知，從A→C機械能增加量為ΔE＝W電AB＋W電BC＝12J，由于重力勢能不變，故從A→C動能增加12J，即粒子在C點的機械能比在A點多12J，故選項C正確；粒子在A點初動能大于0，則粒子在C點的動能大于12J，故選項C正確，D錯誤。答案AC7.如圖7所示，軌道ABCDP位于豎直平面內(nèi)，其中圓弧段CD與水平段AC及傾斜段DP分別相切于C點和D點，水平段BC粗糙，其余都光滑，DP段與水平面的夾角θ＝37°，D、C兩點的高度差h＝0.1m，整個軌道絕緣，處于方向水平向左、電場強度大小未知的勻強電場中，一個質(zhì)量m1＝0.4kg、帶正電、電荷量未知的小物塊Ⅰ在A點由靜止釋放，經(jīng)過時間t＝1s，與靜止在B點的不帶電、質(zhì)量m2＝0.6kg的小物塊Ⅱ碰撞并粘在一起后(在碰撞過程中，不計電荷量的損失)，在BC段上做勻速直線運動，到達傾斜段DP上某位置，物塊Ⅰ和Ⅱ與軌道BC段的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：圖7(1)物塊Ⅰ和Ⅱ在BC段上做勻速直線運動的速度大?。?2)物塊Ⅰ和Ⅱ第一次經(jīng)過圓弧段C點時，物塊Ⅰ和Ⅱ?qū)壍缐毫Φ拇笮?。解?1)物塊Ⅰ和Ⅱ粘在一起在BC段上做勻速直線運動，設(shè)電場強度大小為E，物塊Ⅰ帶電荷量為q，物塊Ⅰ與物塊Ⅱ碰撞前速度為v1，碰撞后共同速度為v2，則qE＝μ(m1＋m2)gqEt＝m1v1m1v1＝(m1＋m2)v2聯(lián)立解得v2