高考物理總復(fù)習(xí)第九章靜電場(chǎng)課件練習(xí)題

第1講電場(chǎng)力的性質(zhì)高考總復(fù)習(xí)2025課程標(biāo)準(zhǔn)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解靜電現(xiàn)象。能用原子結(jié)構(gòu)模型和電荷守恒的知識(shí)分析靜電現(xiàn)象。2.知道點(diǎn)電荷模型。知道兩個(gè)點(diǎn)電荷間相互作用的規(guī)律。體會(huì)探究庫(kù)侖定律過(guò)程中的科學(xué)思維和方法。3.知道電場(chǎng)是一種物質(zhì)。了解電場(chǎng)強(qiáng)度,體會(huì)用物理量之比定義新物理量的方法。會(huì)用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)。4.了解生產(chǎn)生活中關(guān)于靜電的利用與防護(hù)。5.知道靜電場(chǎng)中的電荷具有電勢(shì)能。了解電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的含義。知道勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。能分析帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況,能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。6.觀察常見(jiàn)電容器,了解電容器的電容,觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。能舉例說(shuō)明電容器的應(yīng)用核心素養(yǎng)試題情境生活實(shí)踐類在日常生產(chǎn)生活、科技方面的主要試題情境有示波管的原理與應(yīng)用、電容器種類、電容器的應(yīng)用以及靜電的防止與應(yīng)用等具體問(wèn)題學(xué)習(xí)探索類涉及的主要問(wèn)題是描述電場(chǎng)性質(zhì)的有關(guān)物理量的理解與應(yīng)用,帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡、加速、偏轉(zhuǎn)問(wèn)題等考點(diǎn)一庫(kù)侖定律及庫(kù)侖力作用下的平衡問(wèn)題強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分一、靜電現(xiàn)象

電荷守恒定律1.電荷(1)兩種電荷:自然界中只存在兩種電荷——正電荷和負(fù)電荷。同種電荷相互

,異種電荷相互

。

密立根最早用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出

不是帶電體(2)元電荷:電荷的多少叫電荷量,把最小的電荷量叫作元電荷,用e表示。通常取e=

C。2.起電方式:摩擦起電、接觸起電、

起電。

排斥吸引1.60×10-19感應(yīng)3.電荷守恒定律內(nèi)容:電荷既不會(huì)創(chuàng)生,也不會(huì)消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;在轉(zhuǎn)移過(guò)程中,電荷的總量

。

保持不變二、點(diǎn)電荷及庫(kù)侖定律

是理想化模型,類似于質(zhì)點(diǎn)1.點(diǎn)電荷:當(dāng)帶電體之間的距離比它們自身的大小大得多,以致帶電體的

、

及電荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí),可以將帶電體視為點(diǎn)電荷。

2.庫(kù)侖定律(1)內(nèi)容:真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的_____

成正比,與它們的距離的

成反比,作用力的方向在它們的連線上。庫(kù)侖用庫(kù)侖扭秤測(cè)出

(2)表達(dá)式:,式中k=9.0×109N·m2/C2,叫作靜電力常量。

(3)適用條件:①真空中;②

。

均勻帶電的絕緣球可以視為點(diǎn)電荷形狀大小乘積二次方點(diǎn)電荷××√×√√研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.對(duì)庫(kù)侖定律的兩點(diǎn)理解(1),r指兩點(diǎn)電荷間的距離。對(duì)可視為點(diǎn)電荷的兩個(gè)均勻帶電球,r為兩球的球心間距。(2)當(dāng)兩個(gè)電荷間的距離r→0時(shí),電荷不能視為點(diǎn)電荷,它們之間的靜電力不能認(rèn)為趨于無(wú)限大。2.三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問(wèn)題(1)條件:兩個(gè)點(diǎn)電荷在第三個(gè)點(diǎn)電荷處的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零,或每個(gè)點(diǎn)電荷受到的兩個(gè)庫(kù)侖力必須大小相等,方向相反。(2)規(guī)律3.涉及庫(kù)侖力的平衡問(wèn)題涉及庫(kù)侖力的平衡問(wèn)題與純力學(xué)平衡問(wèn)題分析方法一樣,受力分析是基礎(chǔ),應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律是關(guān)鍵,都可以通過(guò)解析法、圖示法或兩種方法相結(jié)合解決問(wèn)題,但要注意庫(kù)侖力的大小隨著電荷間距變化的特點(diǎn)。考向一

對(duì)庫(kù)侖定律的理解典題1(2024福建福州聯(lián)考)如圖所示,完全相同的兩個(gè)金屬球A、B帶有相等的電荷量,相隔一定距離,兩金屬球之間斥力大小為F。將第三個(gè)完全相同且不帶電的金屬球C先后與金屬球A、B接觸后移開(kāi)。這時(shí),金屬球A、B之間的相互作用力的大小是(

)C考向二

庫(kù)侖力的疊加典題2

如圖所示,三個(gè)固定的帶電小球a、b和c,相互間的距離分別為lab=5cm、lbc=3cm、lca=4cm。小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平行于小球a、b的連線。設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對(duì)值為k,則(

)D解析

由題意知,小球c處在直角三角形的直角上,如果a、b為同種電荷,則對(duì)小球c的庫(kù)侖力,要么是吸引力,要么是排斥力,合力不可能平行于a和b的考向三

庫(kù)侖力作用下的平衡問(wèn)題典題3(多選)如圖所示,同一直線上的三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3,恰好都處于平衡狀態(tài),除相互作用的靜電力外不受其他外力作用。已知q1、q2間的距離是q2、q3間距離的2倍。下列說(shuō)法正確的是(

)A.若q1、q3為正電荷,則q2為負(fù)電荷B.若q1、q3為負(fù)電荷,則q2為正電荷C.q1∶q2∶q3=9∶4∶36D.q1∶q2∶q3=36∶4∶9ABD解析

三個(gè)點(diǎn)電荷在同一直線上處于平衡狀態(tài),則一定滿足“兩同夾異,近小遠(yuǎn)大”的規(guī)律,則q1、q3電性一定相同,q2電性一定與q1、q3不同,故A、B正確;典題4

如圖所示,在傾角為α的光滑絕緣斜面上固定一個(gè)擋板,在擋板上連接一根勁度系數(shù)為k0的絕緣輕質(zhì)彈簧,彈簧另一端與A球連接。A、B、C三小球的質(zhì)量均為m,qA=q0>0,qB=-q0,當(dāng)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),三小球等間距排列。已知靜電力常量為k,則(

)A考點(diǎn)二電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性以及大小的計(jì)算強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分一、電場(chǎng)

法拉第最早提出基本性質(zhì):對(duì)放入其中的電荷有

的作用。

二、電場(chǎng)強(qiáng)度1.意義:描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量,描述靜電力的性質(zhì)的物理量。

比值定義法2.定義式:,單位:N/C或

。

3.方向定義:規(guī)定

在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受靜電力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。

力V/m正電荷4.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度決定式:,適用于計(jì)算真空中的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。5.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的

。

矢量和×××提示

加速度、電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度等。

研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.電場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)計(jì)算公式

2.電場(chǎng)強(qiáng)度的一般計(jì)算方法電場(chǎng)強(qiáng)度是靜電學(xué)中極其重要的概念,也是高考中?？嫉囊粋€(gè)基本概念。關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算,主要方法如下:(1)定義式法定義式法就是首先根據(jù)力學(xué)規(guī)律、物體平衡條件、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理或動(dòng)量定理先求出帶電物體在電場(chǎng)中所受到的靜電力F,然后再由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式

求出電場(chǎng)強(qiáng)度E。(2)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式法中學(xué)階段絕大多數(shù)情況下只研究點(diǎn)電荷在真空中的電場(chǎng)分布情況,故可直接用點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式

計(jì)算,其方向由場(chǎng)源電荷的正負(fù)確定,若場(chǎng)源電荷為正電荷時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向沿半徑r向外;若場(chǎng)源電荷為負(fù)電荷時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向沿半徑r向內(nèi)。若求多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度,則可先分別求出各個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度,然后利用矢量疊加法求出合電場(chǎng)強(qiáng)度。3.分析電場(chǎng)疊加問(wèn)題的一般步驟(1)確定分析計(jì)算的空間位置;(2)分析該處有幾個(gè)分電場(chǎng),先計(jì)算出各個(gè)分電場(chǎng)在該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向;(3)依次利用平行四邊形定則求出電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。考向一

電場(chǎng)強(qiáng)度的理解和計(jì)算典題5

真空中有兩個(gè)等量負(fù)點(diǎn)電荷,將它們分別固定在頂角為120°的等腰三角形底邊的頂點(diǎn)A、B上,AB間的距離為d,將電荷量為q、質(zhì)量為m的正試探電荷放到頂點(diǎn)C,測(cè)得它所受靜電力的大小為F。靜電力常量為k,不計(jì)試探電荷重力。(1)求C處的電場(chǎng)強(qiáng)度E。(2)求點(diǎn)電荷的電荷量Q。(3)如果在頂點(diǎn)C由靜止釋放試探電荷,定性說(shuō)明它是怎樣運(yùn)動(dòng)的。(3)如果在頂點(diǎn)C處由靜止釋放試探電荷,其所受靜電力開(kāi)始向下,且是變化的,運(yùn)動(dòng)到兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn),其所受靜電力為零,速度最大,再往下,其所受靜電力向上,做減速運(yùn)動(dòng),則試探電荷做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。易錯(cuò)點(diǎn)撥

求解等量同種或異種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相關(guān)問(wèn)題的注意事項(xiàng)(1)結(jié)合電場(chǎng)線的分布熟記電場(chǎng)強(qiáng)度的變化。(2)利用對(duì)稱性分析有關(guān)問(wèn)題。(3)結(jié)合牛頓第二定律分析有關(guān)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題?？枷蚨?/p>

點(diǎn)電荷電場(chǎng)的疊加問(wèn)題典題6(2023湖南卷)如圖所示,真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷固定在同一直線上,電荷量分別為Q1、Q2和Q3,P點(diǎn)和三個(gè)點(diǎn)電荷的連線與三個(gè)點(diǎn)電荷所在直線的夾角分別為90°、60°和30°。若P點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,q>0,則三個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量可能為(

)×D解析

根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性可知,要使P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,三個(gè)點(diǎn)電荷不可能是同種電性,故A、B錯(cuò)誤;根據(jù)矢量疊加特點(diǎn)和幾何關(guān)系知,Q1、Q3在P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)大小相等,故C錯(cuò)誤,D正確?？枷蛉?/p>

對(duì)稱法、等效法求解電場(chǎng)強(qiáng)度問(wèn)題典題7(2024七省適應(yīng)性測(cè)試甘肅物理)如圖所示,水平帶電平面上方有一質(zhì)量為m、電荷量為q的點(diǎn)電荷,當(dāng)它在M點(diǎn)時(shí)所受合力為零。M點(diǎn)與平面的垂直距離為d,k和g分別為靜電力常量和重力加速度,則與M點(diǎn)對(duì)稱的N點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為(

)A解析

點(diǎn)電荷在M點(diǎn)時(shí),所受合力為零,則qE=mg,解得

,M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,故選A。考向四

補(bǔ)償法求解電場(chǎng)強(qiáng)度問(wèn)題典題8

半徑為R的絕緣圓環(huán)固定放置,圓心為O,圓環(huán)上均勻分布著電荷量為Q的負(fù)電荷。如圖所示,在A、B兩處分別取走弧長(zhǎng)為Δx(Δx?R)的圓弧,圓環(huán)上剩余電荷的分布不變,C1、C2分別是A、B間兩段圓弧的中點(diǎn),已知∠AOB=60°,靜電力常量為k,則圓環(huán)上剩余電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向?yàn)?

)A典題9(2024山東濰坊模擬)如圖甲所示,半徑為R的均勻帶電圓形平板,單位面積的電荷量為σ(σ>0),其軸線上任意一點(diǎn)P(坐標(biāo)為x)的電場(chǎng)強(qiáng)度可以由電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理

求出,方向沿x軸?，F(xiàn)考慮單位面積的電荷量為σ0的無(wú)限大均勻帶電平板,從其中間挖去一半徑為r的圓板后(如圖乙所示),在其軸線上任意一點(diǎn)Q(坐標(biāo)為x)處放置一個(gè)電荷量為q0的點(diǎn)電荷,則該點(diǎn)電荷所受靜電力的大小為(

)A考點(diǎn)三電場(chǎng)線的理解及應(yīng)用電場(chǎng)線

不是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡1.為了形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的

及

,在電場(chǎng)中畫(huà)出一些有方向的曲線,曲線上每點(diǎn)的

方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致,曲線的

表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。

強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分強(qiáng)弱方向切線疏密2.電場(chǎng)線的特點(diǎn)

3.典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線

×√√提示

有;兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零,從中點(diǎn)開(kāi)始沿中垂線向兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小。研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.兩種等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度及電場(chǎng)線的比較

比較等量異種點(diǎn)電荷等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布圖電荷連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度沿連線先變小后變大O點(diǎn)最小,但不為零O點(diǎn)為零比較等量異種點(diǎn)電荷等量同種點(diǎn)電荷中垂線上的電場(chǎng)強(qiáng)度O點(diǎn)最大,向外逐漸減小O點(diǎn)最小,向外先變大后變小關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱位置的電場(chǎng)強(qiáng)度A與A'、B與B'、C與C'等大同向等大反向2.“電場(chǎng)線+運(yùn)動(dòng)軌跡”組合模型(1)“運(yùn)動(dòng)與力兩線法”——畫(huà)出“速度線”(運(yùn)動(dòng)軌跡在初始位置的切線)與“力線”(在初始位置電場(chǎng)線的切線),從二者的夾角情況來(lái)分析運(yùn)動(dòng)情況。(2)“三不知時(shí)要假設(shè)”——電荷的電性(正負(fù))、電場(chǎng)強(qiáng)度的方向(或等勢(shì)面電勢(shì)的高低)、電荷運(yùn)動(dòng)的方向,是題意中相互制約的三個(gè)方面。若已知其中的任意一個(gè),可順次向下分析判定各待求量;若三個(gè)都不知(三不知),則要用“假設(shè)法”分別討論各種情況。3.電場(chǎng)線的應(yīng)用(涉及電勢(shì)部分將在下一節(jié)進(jìn)一步研究)考向一

電場(chǎng)線的理解及應(yīng)用典題10

某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(

)A.c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B.若將一正試探電荷q由a點(diǎn)靜止釋放,它將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)C.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度D.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同C解析

電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,由題圖可知Eb>Ec,Eb>Ed,C正確,A錯(cuò)誤;由于電場(chǎng)線是曲線,由a點(diǎn)釋放的正試探電荷不可能沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;電場(chǎng)線的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,a點(diǎn)和b點(diǎn)的切線不同向,D錯(cuò)誤?？枷蚨?/p>

“電場(chǎng)線+運(yùn)動(dòng)軌跡”組合模型典題11(2023全國(guó)甲卷)在一些電子顯示設(shè)備中,讓陰極發(fā)射的電子束通過(guò)適當(dāng)?shù)姆莿驈?qiáng)電場(chǎng),可以使發(fā)散的電子束聚集。下列4幅圖中帶箭頭的實(shí)線表示電場(chǎng)線,如果用虛線表示電子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡,其中正確的是(

)A解析

做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,其受到的合力指向運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)側(cè),結(jié)合圖像分析,選項(xiàng)A正確。典題12

如圖所示,MN是一負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線。一個(gè)帶正電的粒子(不計(jì)重力)從a到b穿越這條電場(chǎng)線的軌跡如圖中虛線所示。下列說(shuō)法正確的是(

)A.帶電粒子從a到b過(guò)程中動(dòng)能逐漸減小B.負(fù)點(diǎn)電荷一定位于M點(diǎn)左側(cè)C.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度D.帶電粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度D解析

由于該粒子只受靜電力作用且做曲線運(yùn)動(dòng),靜電力指向軌跡內(nèi)側(cè),則靜電力的方向大致向右,帶電粒子從a到b過(guò)程中靜電力對(duì)帶電粒子做正功,其動(dòng)能增加,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;帶正電的粒子受到的靜電力向右,電場(chǎng)線由M指向N,說(shuō)明負(fù)電荷在N點(diǎn)右側(cè),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;a點(diǎn)離點(diǎn)電荷較遠(yuǎn),a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,帶電粒子在a點(diǎn)受到的靜電力小于在b點(diǎn)受到的靜電力,根據(jù)牛頓第二定律可知,帶電粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度,故C錯(cuò)誤,D正確。第2講電場(chǎng)能的性質(zhì)高考總復(fù)習(xí)2025考點(diǎn)一電勢(shì)高低和電勢(shì)能大小的判斷強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分一、電勢(shì)能1.電勢(shì)能(1)靜電力做功的特點(diǎn):靜電力做功與電荷經(jīng)過(guò)的

無(wú)關(guān),只與電荷的初、末位置有關(guān)。

(2)電勢(shì)能:電荷在

中具有的勢(shì)能,數(shù)值上等于將電荷從該點(diǎn)移到

位置時(shí)靜電力所做的功。

2.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系

類比重力做功靜電力做的功等于電勢(shì)能的

,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp。

路徑電場(chǎng)零勢(shì)能減少量二、電勢(shì)

等勢(shì)面1.電勢(shì)(1)定義:試探電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的

與它的電荷量的比值。(3)矢標(biāo)性:電勢(shì)是

,有正、負(fù)之分,其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢(shì)比

高(低)。

(4)相對(duì)性:電勢(shì)具有相對(duì)性,同一點(diǎn)的電勢(shì)因選取

的不同而不同。

電勢(shì)能標(biāo)量零電勢(shì)零電勢(shì)點(diǎn)2.等勢(shì)面(1)定義:電場(chǎng)中

相同的各點(diǎn)組成的面。

(2)四個(gè)特點(diǎn)①等勢(shì)面一定與

垂直。

②在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力不做功。③電場(chǎng)線方向總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。

沿著電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)降低最快④等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度

,反之

。

電勢(shì)電場(chǎng)線越大越小×√×√×閱讀人教版教材必修第三冊(cè)第34頁(yè)“思考與討論”,請(qǐng)你類比電勢(shì)的定義方法,在重力場(chǎng)中建立“重力勢(shì)”φG的概念,并簡(jiǎn)要說(shuō)明電勢(shì)和“重力勢(shì)”的共同特點(diǎn)提示

電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)φ定義為電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能Ep與其電荷量q的比值,即

,由于重力做功與路徑無(wú)關(guān),可以類比靜電場(chǎng)電勢(shì)的定義,將重力場(chǎng)中物體在某點(diǎn)的重力勢(shì)能EG與其質(zhì)量m的比值,叫作“重力勢(shì)”,即

電勢(shì)φ和“重力勢(shì)”φG都是反映場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量,僅由場(chǎng)自身的因素決定。研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.電勢(shì)高低的判斷

判斷依據(jù)判斷方法電場(chǎng)線方向沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低場(chǎng)源電荷的正負(fù)取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,正電荷周圍電勢(shì)為正值,負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值;靠近正電荷處電勢(shì)高,靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低電勢(shì)能的高低正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大2.電勢(shì)能大小的判斷

判斷方法方法解讀公式法將電荷量、電勢(shì)連同正負(fù)號(hào)一起代入公式Ep=qφ,正Ep的絕對(duì)值越大,電勢(shì)能越大;負(fù)Ep的絕對(duì)值越大,電勢(shì)能越小電勢(shì)法正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大做功法靜電力做正功,電勢(shì)能減少靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加考向一

靜電力做功與電勢(shì)能的關(guān)系典題1(2023湖北卷)在正點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中有M、N兩點(diǎn),其電勢(shì)分別為φM、φN,電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為EM、EN。下列說(shuō)法正確的是(

)A.若φM>φN,則M點(diǎn)到正點(diǎn)電荷Q的距離比N點(diǎn)的遠(yuǎn)B.若EM<EN,則M點(diǎn)到正點(diǎn)電荷Q的距離比N點(diǎn)的近C.若把帶負(fù)電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),靜電力做正功,則φM<φND.若把帶正電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),靜電力做負(fù)功,則EM>ENC解析

正點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)線以向正點(diǎn)電荷為中心向外輻射狀分布,由φM>φN可知,M點(diǎn)到正點(diǎn)電荷Q的距離近,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。根據(jù)

知,若EM<EN,可知N點(diǎn)到正點(diǎn)電荷Q的距離近,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。若把帶負(fù)電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),靜電力做正功,電勢(shì)能減小,電勢(shì)增加,故有φM<φN,選項(xiàng)C正確。若把帶正電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,逆著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng),根據(jù)正點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)特點(diǎn)可知EM<EN,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。考向二

求和法比較電勢(shì)高低典題2(2024河北模擬)如圖所示,在等邊三角形三個(gè)頂點(diǎn)A、B、C處分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷,電荷量分別為+q、+q、-q(q>0)。過(guò)點(diǎn)C作AB邊的垂線,垂足為O,過(guò)點(diǎn)A作BC邊的垂線,垂足為P,兩垂線交于M點(diǎn)。取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.將一個(gè)正電荷從O點(diǎn)移到M點(diǎn)電勢(shì)能變大B.O點(diǎn)電勢(shì)低于P點(diǎn)電勢(shì)C.M點(diǎn)電勢(shì)低于P點(diǎn)電勢(shì)D.P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度D解析

OM線上的電場(chǎng)可以看作A與B處兩等量同種點(diǎn)電荷產(chǎn)生方向沿OM指向M的電場(chǎng)與C處負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生方向沿OM指向M的電場(chǎng)的矢量和,OM線上的電場(chǎng)沿OM指向M,將一個(gè)正電荷從O點(diǎn)移到M點(diǎn)靜電力做正功,電勢(shì)能減小,故A錯(cuò)誤。MP線上的電場(chǎng)為B與C處兩等量異種點(diǎn)電荷在MP上產(chǎn)生的電場(chǎng)與A處正點(diǎn)電荷在MP上產(chǎn)生的電場(chǎng)的矢量和,故MP線上電勢(shì)從M點(diǎn)到P點(diǎn)電勢(shì)降低,φM>φP,而OM線上的電場(chǎng)沿OM指向M,故從O到M點(diǎn)電勢(shì)降低,即φO>φM,所以φO>φM>φP,故B、C錯(cuò)誤。設(shè)A處點(diǎn)電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度等于B與C處兩等量異種點(diǎn)電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度與A處正點(diǎn)電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和,其大小為

E,而O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度等于C處點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度,其大小為E,故P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故D正確。思維點(diǎn)撥

題中電場(chǎng)是三個(gè)點(diǎn)電荷共同產(chǎn)生的,可以分為兩組,即A與B是等量同種點(diǎn)電荷,A與C、B與C是等量異種點(diǎn)電荷;注意等量同種點(diǎn)電荷的中垂線的電場(chǎng)方向沿中垂線指向兩側(cè)無(wú)窮遠(yuǎn),而等量異種點(diǎn)電荷的中垂線的電場(chǎng)方向垂直于中垂線指向負(fù)電荷一側(cè)?？枷蛉?/p>

電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系典題3(多選)真空中有兩個(gè)固定的帶正電的點(diǎn)電荷,電荷量不相等。一個(gè)帶負(fù)電的試探電荷置于二者連線上的O點(diǎn)時(shí),僅在靜電力的作用下恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)。過(guò)O點(diǎn)作兩正電荷連線的垂線,以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓與連線和垂線分別交于a、c和b、d,如圖所示。以下說(shuō)法正確的是(

)A.a點(diǎn)電勢(shì)低于O點(diǎn)B.b點(diǎn)電勢(shì)低于c點(diǎn)C.該試探電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能D.該試探電荷在c點(diǎn)的電勢(shì)能小于在d點(diǎn)的電勢(shì)能BD解析

試探電荷在O點(diǎn)僅在靜電力作用下保持靜止,則其所受合力為零。若將試探電荷向左移動(dòng)少許,則其將在靜電力作用下向左運(yùn)動(dòng),靜電力做正功,電勢(shì)能減少,試探電荷帶負(fù)電,故由O向a運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)升高,同理由O向c運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)升高,所以ac連線上O點(diǎn)電勢(shì)最低。bd連線上由電勢(shì)的疊加可知,O點(diǎn)電勢(shì)最高,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。因?yàn)棣誥>φb,φc>φd,試探電荷帶負(fù)電,所以Epa<Epb,Epc<Epd,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確?？键c(diǎn)二電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分一、電勢(shì)差1.定義:電荷在電場(chǎng)中由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí),

與移動(dòng)電荷的電荷量的比值。

2.公式:UAB=φA-φB,UAB=。二、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系1.電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系:勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿

方向的距離的乘積。即U=Ed,也可以寫(xiě)作

。

2.公式U=Ed的適用范圍:勻強(qiáng)電場(chǎng)。靜電力做功電場(chǎng)線××研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.兩個(gè)推論(1)如圖甲所示,C點(diǎn)為線段AB的中點(diǎn),則有(2)如圖乙所示,AB∥CD,且AB=CD,則UAB=UCD。2.三點(diǎn)妙用(1)解釋等差等勢(shì)面的疏密與電場(chǎng)強(qiáng)度大小的關(guān)系。當(dāng)電勢(shì)差U一定時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度E越大,則沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離d越小,即電場(chǎng)強(qiáng)度越大,等差等勢(shì)面越密。(2)定性判斷非勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)差的大小關(guān)系。如判斷距離相等的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,電場(chǎng)強(qiáng)度E越大,電勢(shì)差U越大;E越小,U越小。(3)利用φ-x圖像的斜率判斷沿x軸方向電場(chǎng)強(qiáng)度Ex隨位置的變化規(guī)律。在φ-x圖像中斜率,斜率的大小表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,正負(fù)表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。3.巧用“等分法”解答勻強(qiáng)電場(chǎng)性質(zhì)的解題思路

考向一

勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系典題4(2024湖南湘東九校聯(lián)考模擬)如圖所示,在空間內(nèi)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),立方體ABCD-A1B1C1D1,其中A、B、C、A1各點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA=2V、φB=4V、φC=6V、φA1=0,立方體的棱長(zhǎng)a=1m,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2V/mB.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2V/mC.將一電子由C點(diǎn)沿立方體棱邊移動(dòng)到D1,電勢(shì)能增加2eVD.將一質(zhì)子由A點(diǎn)沿立方體棱邊移動(dòng)到B1,電勢(shì)能減少2eVB解得E=2

V/m,故B正確,A錯(cuò)誤;將一電子由C點(diǎn)沿立方體棱邊移動(dòng)到D1,根據(jù)靜電力做的功與電勢(shì)差的關(guān)系得WCD1=-eUCD1,又UCD1=4

V,WCD1=-ΔEpCD1得ΔEpCD1=4

eV,電勢(shì)能增加4

eV,故C錯(cuò)誤;因φA=φB1=2

V,故將一質(zhì)子由A點(diǎn)沿立方體棱邊移動(dòng)到B1,電勢(shì)能不變,故D錯(cuò)誤。

考向二

等分法確定電場(chǎng)線及電勢(shì)高低典題5(2024安徽合肥模擬)勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一與電場(chǎng)方向平行的扇形AOB區(qū)域,如圖所示,圓心角θ=120°,半徑R=1m,其中C、D、F將圓弧AB四等分。已知φA=9V,φB=0,φO=3V。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.φD=6VB.φF=3VC.電場(chǎng)方向沿A、O連線方向D.電場(chǎng)強(qiáng)度大小為3V/mD解析

如圖所示,連接AB、OC、OD、OF,OC、OD、OF與AB交點(diǎn)分別為I、H、G。由幾何關(guān)系可知∠BAO=∠OBA=30°,∠AOC=∠COD=∠DOF=∠FOB=30°,所以AI=IO,OG=GB,在△IGO中,有∠OIG=∠OGI=∠IOG=60°,所以△IGO為等邊三角形,則AI=IG=GB,所以I、G將AB三等分,根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)均勻變化可知φI=6

V,φG=3

V,所以O(shè)F為一條等勢(shì)線,則φF=φG=3

V,根據(jù)幾何關(guān)系可知OH=Rsin

∠HAO=,得DH=R-HO=,則△DHI全等于△HIO,即∠IDH=∠HOI=30°,則DI連線垂直于AO,且平行于FO,說(shuō)明DI是一條等勢(shì)線,所以φD=φI=6

V,故A、B正確;電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于等勢(shì)線OF和DI,根據(jù)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向電勢(shì)降低可知電場(chǎng)方向沿A、O連線方向,故C正確;根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系可得故D錯(cuò)誤。考向三

非勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差典題6

如圖所示,電場(chǎng)中的一簇電場(chǎng)線關(guān)于y軸對(duì)稱分布,O點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn),M、N、P、Q是以O(shè)為圓心的圓周上的四個(gè)點(diǎn),其中M、N在y軸上,Q點(diǎn)在x軸上,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度可能等于Q點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B.P點(diǎn)的電勢(shì)可能等于Q點(diǎn)的電勢(shì)C.電荷在N點(diǎn)的電勢(shì)能可能小于在M點(diǎn)的電勢(shì)能D.電荷從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)靜電力做的功等于從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)靜電力做的功C解析

電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,根據(jù)電場(chǎng)線分布可知,P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于Q點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,A錯(cuò)誤;根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直特點(diǎn),在P點(diǎn)所在電場(chǎng)線上找到Q點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn),根據(jù)沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低可知,Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的電勢(shì)高,B錯(cuò)誤;結(jié)合電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直特點(diǎn)可知,N點(diǎn)的電勢(shì)高于M點(diǎn)的電勢(shì),根據(jù)Ep=qφ可知,負(fù)電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能,C正確;根據(jù)電場(chǎng)線分布可知,OM間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度比NO間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度小,故由公式U=Ed可知,OM間的電勢(shì)差小于NO間的電勢(shì)差,根據(jù)W=qU可知電荷從N點(diǎn)到O點(diǎn)過(guò)程中靜電力做的功大于從O點(diǎn)到M點(diǎn)過(guò)程中靜電力做的功,D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)三電場(chǎng)線、等勢(shì)面及運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分幾種常見(jiàn)等勢(shì)面的比較

√√√研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題的分析方法(1)從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲),從而分析電場(chǎng)方向或電荷的正負(fù)。(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向,確定靜電力做功的正負(fù),從而確定電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的變化等。(3)根據(jù)動(dòng)能定理或能量守恒定律判斷動(dòng)能的變化情況。2.帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的分析(1)判斷速度方向:帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)的切線方向?yàn)榱Ｗ釉谠擖c(diǎn)處的速度方向。(2)判斷靜電力(或電場(chǎng)強(qiáng)度)的方向:僅受靜電力作用時(shí),帶電粒子所受靜電力方向指向軌跡的彎曲方向,再根據(jù)粒子的正、負(fù)判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(3)判斷靜電力做功的正、負(fù)及電勢(shì)能的增減:若靜電力與速度方向成銳角,則靜電力做正功,電勢(shì)能減少;若靜電力與速度方向成鈍角,則靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加?？枷蛞?/p>

對(duì)等勢(shì)面的理解典題7(2024天津一模)我們所處的地球表面,實(shí)際上存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為100V/m的電場(chǎng),可將其視為勻強(qiáng)電場(chǎng),在地面立一金屬桿后空間中的等勢(shì)面如圖所示。空間中存在a、b、c三點(diǎn),其中a點(diǎn)是電勢(shì)為300V等勢(shì)面的最高點(diǎn),b、c兩點(diǎn)等高。下列說(shuō)法正確的是(

)A.b、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差Ubc=0B.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為100V/mC.a點(diǎn)電場(chǎng)方向沿豎直方向D.a點(diǎn)的電勢(shì)低于c點(diǎn)的電勢(shì)C解析

由圖可知,b、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差為Ubc=200

V-300

V=-100

V,故A錯(cuò)誤;由圖可知,a點(diǎn)與相鄰兩等勢(shì)面的距離小于1

m,電勢(shì)差等于100

V,根據(jù)

可知a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小大于100

V/m,故B錯(cuò)誤;根據(jù)電場(chǎng)方向垂直于等勢(shì)面,可知a點(diǎn)的電場(chǎng)方向沿豎直方向,故C正確;由圖可知,a點(diǎn)與c點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,電勢(shì)均為300

V,故D錯(cuò)誤?？枷蚨?/p>

電場(chǎng)線、等勢(shì)線和運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題典題8(多選)(2021天津卷)兩個(gè)位于紙面內(nèi)的點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中實(shí)線所示,相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等。虛線MPN是一個(gè)電子在該電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡,軌跡與某等勢(shì)面相切于P點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是(

)A.兩點(diǎn)電荷可能是異種點(diǎn)電荷B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)的大C.A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)D.電子運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最小CD解析

根據(jù)點(diǎn)電荷間等勢(shì)面的分布情況可知兩點(diǎn)電荷是同種電荷,又根據(jù)電子在該電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡可判斷電子一直受到排斥的力,故可知兩點(diǎn)電荷為同種負(fù)點(diǎn)電荷,故A錯(cuò)誤;根據(jù)等勢(shì)面的疏密程度可以判斷A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)的小,故B錯(cuò)誤;因?yàn)閮牲c(diǎn)電荷是同種負(fù)點(diǎn)電荷,電場(chǎng)線指向負(fù)電荷,故可知A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì),故C正確;根據(jù)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡和電場(chǎng)線的方向可知由M到P靜電力做負(fù)功,由P到N靜電力做正功,由M到P動(dòng)能減小,由P到N動(dòng)能增加,故電子運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最小,故D正確。方法點(diǎn)撥

以電場(chǎng)線、等勢(shì)線、帶電粒子的運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的題目是高考的熱點(diǎn),以選擇題為主。解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵是找出帶電粒子在某一位置處所受的靜電力的方向、速度的方向以及軌跡的彎曲方向,然后運(yùn)用物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件及功能關(guān)系進(jìn)行相關(guān)的判斷。典題9(多選)中國(guó)古代屋脊兩頭,有一仰起的龍頭,龍口吐出伸向天空且曲折的金屬舌頭,舌根連接一根直通地下的細(xì)鐵絲,起到避雷的作用。當(dāng)雷云放電接近房屋時(shí),屋頂?shù)谋芾揍橅敹擞捎诰奂罅侩娮佣纬删植侩妶?chǎng)集中的空間。圖中虛線表示某時(shí)刻避雷針周圍的等差等勢(shì)面分布情況,一帶電粒子(不計(jì)重力)在該電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。則(

)A.該粒子帶正電B.a點(diǎn)的電勢(shì)比c點(diǎn)的低C.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大D.該粒子在b點(diǎn)的電勢(shì)能比在c點(diǎn)的大AD解析

避雷針頂端聚集著大量電子,由等差等勢(shì)面分布和運(yùn)動(dòng)軌跡可知,該粒子帶正電,A正確;沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,故a點(diǎn)的電勢(shì)比c點(diǎn)的高,B錯(cuò)誤;由等差等勢(shì)面的疏密情況可知,b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小,C錯(cuò)誤;因帶正電的粒子在電勢(shì)高的位置電勢(shì)能大,b點(diǎn)的電勢(shì)比c點(diǎn)的高,故該粒子在b點(diǎn)的電勢(shì)能比在c點(diǎn)的大,D正確。考向三

靜電平衡中的等勢(shì)面典題10(2024江蘇南通模擬)一帶正電的金屬球如圖所示,a、b、c、d為過(guò)圓心O的同一直線上的點(diǎn)。則(

)A.a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)的低B.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大C.c點(diǎn)電勢(shì)比d點(diǎn)的低D.c點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度比d點(diǎn)的大A解析

根據(jù)靜電平衡可知,帶正電的金屬球的電荷均勻分布在球的外表面,球的內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零,整個(gè)金屬球?yàn)榈葎?shì)體;金屬球外部離金屬球越遠(yuǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度越小,電勢(shì)越低,則有Eb>Ea>Ec=Ed,φc=φd>φb>φa,故選A。第3講專題提升電場(chǎng)中的功能關(guān)系和圖像問(wèn)題高考總復(fù)習(xí)2025專題概述:本專題主要學(xué)習(xí)掌握兩個(gè)問(wèn)題:一是電場(chǎng)中功能關(guān)系問(wèn)題,二是電場(chǎng)中的圖像問(wèn)題。本專題學(xué)習(xí)后要熟練掌握電場(chǎng)中的功能關(guān)系,明確電場(chǎng)中各類圖像的特點(diǎn),會(huì)根據(jù)圖像特點(diǎn),解決實(shí)際問(wèn)題。題型一電場(chǎng)中的功能問(wèn)題電場(chǎng)中常見(jiàn)的功能關(guān)系1.若只有靜電力做功,則電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變。2.若只有靜電力和重力做功,則電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變。3.除重力、彈力之外,其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化量。4.所有外力對(duì)物體所做的總功等于物體動(dòng)能的變化量?？枷蛞?/p>

電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變典題1(多選)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面,已知平面b上的電勢(shì)為2V。一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10eV,從a到d的過(guò)程中克服靜電力所做的功為6eV。下列說(shuō)法正確的是(

)A.平面c上的電勢(shì)為零B.該電子可能到達(dá)不了平面fC.該電子經(jīng)過(guò)平面d時(shí),其電勢(shì)能為4eVD.該電子經(jīng)過(guò)平面b時(shí)的速率是經(jīng)過(guò)平面d時(shí)的2倍AB解析

從a到d的過(guò)程克服靜電力做功為6

eV,所以電場(chǎng)方向?yàn)樗较蛴?每個(gè)間距電勢(shì)差為2

V,所以平面c上的電勢(shì)為零,故A項(xiàng)正確;由于電子不一定垂直等勢(shì)面進(jìn)入,可能做曲線運(yùn)動(dòng),所以可能到達(dá)不了平面f,故B項(xiàng)正確;整個(gè)過(guò)程中能量守恒,可得電子在平面a、b、c、d、f上的電勢(shì)能分別為-4

eV、-2

eV、0

eV、+2

eV、+4

eV,動(dòng)能分別為+10

eV、+8

eV、+6

eV、+4

eV、+2

eV,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于電子經(jīng)過(guò)平面b、d時(shí)的動(dòng)能分別為8

eV和4

eV,所以該電子經(jīng)過(guò)平面b時(shí)的速率是經(jīng)過(guò)平面d時(shí)的

倍,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。方法點(diǎn)撥

考查靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系,掌握電勢(shì)能與動(dòng)能之和不變,理解電勢(shì)為零處的電勢(shì)能為零是解題的關(guān)鍵。考向二

涉及電勢(shì)能的功能關(guān)系典題2(多選)(2023全國(guó)乙卷)在O點(diǎn)處固定一個(gè)正點(diǎn)電荷,P點(diǎn)在O點(diǎn)右上方。從P點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶負(fù)電的小球,小球僅在重力和該點(diǎn)電荷電場(chǎng)力作用下在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng),其一段軌跡如圖所示。M、N是軌跡上的兩點(diǎn),OP>OM,OM=ON,則小球(

)A.在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電勢(shì)能先增加后減少B.在P點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能C.在M點(diǎn)的機(jī)械能等于在N點(diǎn)的機(jī)械能D.從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力始終不做功BC解析

由圖可知,帶電小球從P點(diǎn)開(kāi)始,下落時(shí)電場(chǎng)力對(duì)其先做正功,后做負(fù)功,所以電勢(shì)能先減少后增加,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于OM=ON,因此帶電小球在N點(diǎn)與M點(diǎn)的電勢(shì)能相等,因?yàn)橛蒔到M電場(chǎng)力對(duì)小球做正功,電勢(shì)能減少,所以小球在P點(diǎn)的電勢(shì)能大于在M點(diǎn)的電勢(shì)能,在P點(diǎn)的電勢(shì)能也大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能,選項(xiàng)B正確。小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有電場(chǎng)力和重力做功,所以只有電勢(shì)能、動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,其中動(dòng)能和重力勢(shì)能之和為機(jī)械能。由于帶電小球在M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)能相等,因此在這兩點(diǎn)的機(jī)械能也相等,選項(xiàng)C正確。從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中,因?yàn)橛兄亓ψ饔?雖然M點(diǎn)和N點(diǎn)離O點(diǎn)距離相等,但軌跡MN不是以O(shè)為圓心的圓弧,軌跡MN不在等勢(shì)面上,電場(chǎng)力會(huì)做功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。典題3

如圖所示,在空間中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),質(zhì)量為m、電荷量為+q(q>0)的物塊從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下落,加速度為

g,下落高度H到B點(diǎn)后與一輕彈簧接觸,又下落h后到達(dá)最低點(diǎn)C,整個(gè)過(guò)程中不計(jì)空氣阻力,且彈簧始終在彈性限度內(nèi),重力加速度為g。帶電物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(

)D方法點(diǎn)撥

電勢(shì)能增、減的判斷方法(1)做功判斷法:靜電力做正功,電勢(shì)能減小;靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加。(2)公式法:由Ep=qφ,將q、φ的大小、正負(fù)號(hào)一起代入公式,Ep為正值時(shí),正值越大,電勢(shì)能越大,Ep為負(fù)值時(shí),絕對(duì)值越小,電勢(shì)能越大。(3)能量守恒法:在電場(chǎng)中,若只有靜電力做功,電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,動(dòng)能增加,電勢(shì)能減小;反之,電勢(shì)能增加。(4)電荷電勢(shì)法:正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大。題型二電場(chǎng)中的圖像問(wèn)題電場(chǎng)中幾種常見(jiàn)的圖像

v-t圖像當(dāng)帶電粒子只受靜電力時(shí),從v-t圖像上能確定粒子運(yùn)動(dòng)的加速度方向、大小變化情況,進(jìn)而可判定粒子運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過(guò)的各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向、電場(chǎng)強(qiáng)度大小、電勢(shì)高低及電勢(shì)能的變化情況φ-x圖像(1)從φ-x圖像中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的高低,進(jìn)而確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向及試探電荷電勢(shì)能的變化。(2)φ-x圖線切線的斜率大小表示沿x軸方向電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小E-x圖像以電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸方向?yàn)槔?(1)E>0表示電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸正方向,E<0表示電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸負(fù)方向。(2)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢(shì)差,“面積”大小表示電勢(shì)差大小,兩點(diǎn)的電勢(shì)高低需根據(jù)電場(chǎng)方向判定Ep-x圖像(1)圖像的切線斜率大小表示靜電力大小。(2)可用于判斷電場(chǎng)強(qiáng)度、動(dòng)能、加速度等隨位移的變化情況考向一

φ-x圖像(電場(chǎng)方向與x軸平行)典題4(2024河北模擬)在x軸上放置兩個(gè)電荷量不相等的同種點(diǎn)電荷q1、q2,位置坐標(biāo)分別為x=-2r0和x=r0,在x軸上兩點(diǎn)電荷之間區(qū)域內(nèi)的電勢(shì)φ隨位置坐標(biāo)x變化的圖線如圖所示,圖線與φ軸交點(diǎn)的切線與x軸平行,交點(diǎn)處的縱坐標(biāo)為φ0,取無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,下列說(shuō)法正確的是(

)A.q1、q2均帶負(fù)電B.兩點(diǎn)電荷的電荷量之比C.在x軸上4r0處,電勢(shì)為φ0D.在x軸上4r0處,電場(chǎng)強(qiáng)度為0B解析

由圖可知x=0處,電勢(shì)最低,則q1、q2均帶正電,A錯(cuò)誤;圖線與φ軸交點(diǎn)的切線與x軸平行,說(shuō)明x=0處電場(chǎng)強(qiáng)度為0,根據(jù)

,B正確;電勢(shì)是標(biāo)量,在x軸上4r0處,由于兩點(diǎn)電荷的電勢(shì)都比x=0點(diǎn)處的低,故電勢(shì)小于φ0,C錯(cuò)誤;在x軸上4r0處,兩點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)方向相同,電場(chǎng)強(qiáng)度不為0,D錯(cuò)誤。規(guī)律總結(jié)

在φ-x圖像中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的高低,并可根據(jù)電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,進(jìn)而可以判斷電荷在電場(chǎng)中的受力方向。(如圖所示)考向二

E-x圖像(電場(chǎng)方向與x軸平行)典題5

真空中靜止的均勻帶正電的球體,其半徑為R,電場(chǎng)強(qiáng)度沿半徑方向分布如圖所示,靜電力常量為k,則(

)A.r1和r2兩處電勢(shì)相等B.球體表面處電勢(shì)最高C.r1和r2兩處電勢(shì)差為E0(r2-r1)D.該球體所帶的電荷量為D解析

由圖可知,r1和r2兩處電場(chǎng)強(qiáng)度相同,由于沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,所以r1處的電勢(shì)高于r2處電勢(shì),故A錯(cuò)誤;沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,所以從球心處開(kāi)始電勢(shì)一直降低,故B錯(cuò)誤;r1和r2兩處電勢(shì)差為圖線與橫軸所圍區(qū)域的面積,大于E0(r2-r1),故C錯(cuò)誤;球體外電場(chǎng)可以看成是電荷量全部集中于球心處的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),則在r2處,有規(guī)律總結(jié)

E-x圖線與x軸所圍圖形“面積”表示電勢(shì)差(如圖所示),兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判定。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、電勢(shì)能變化等情況。考向三

Ep-x圖像典題6(多選)(2024廣西北海一模)如圖所示,x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷位于O、O'位置,一負(fù)試探電荷沿x軸由O向O'移動(dòng)的過(guò)程中,該電荷的電勢(shì)能隨位移的變化規(guī)律如圖所示,A、C兩點(diǎn)的連線以及B點(diǎn)的切線均與x軸平行,B點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x1=2,O'點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x2=5。下列說(shuō)法正確的是(

)A.B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B.O、O'兩點(diǎn)的點(diǎn)電荷帶正電C.O、O'兩點(diǎn)的點(diǎn)電荷所帶電荷量的絕對(duì)值之比為9∶4D.φA-φB=φC-φBAD解析

Ep-x圖像中圖線的斜率表示靜電力,由于B點(diǎn)的切線與x軸平行,即斜率為零,故試探電荷在B點(diǎn)所受的靜電力為零,則B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,故A正確;由于負(fù)的試探電荷在兩點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中電勢(shì)能為正值,設(shè)試探電荷所帶電荷量絕對(duì)值為q,由公式Ep=-qφ可知電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)為負(fù)值,所以兩點(diǎn)電荷均帶負(fù)電,故B錯(cuò)誤;設(shè)O、O'兩點(diǎn)的點(diǎn)電荷所帶電荷量的絕對(duì)值分別為q1、q2,由于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,由電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理得

,故C錯(cuò)誤;試探電荷在A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等,則A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,又A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)的電勢(shì)低,則φA-φB=φC-φB,故D正確。規(guī)律總結(jié)1.由靜電力做功與電勢(shì)能變化關(guān)系F電x=Ep1-Ep2=-ΔEp知Ep-x圖像的切線斜率

,其大小表示靜電力,斜率正負(fù)代表靜電力的方向。2.當(dāng)帶電體只有靜電力做功,由動(dòng)能定理F電x=Ek-Ek0=ΔEk知Ek-x圖像的切線斜率

,其大小表示靜電力。第4講電容器實(shí)驗(yàn)觀察電容器的充放電現(xiàn)象帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)高考總復(fù)習(xí)2025考點(diǎn)一電容器強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分電容器

電容1.電容器(1)組成:由兩個(gè)彼此

又相互靠近的導(dǎo)體組成。

(2)所帶電荷量:一個(gè)極板所帶電荷量的

。

(3)電容器的充、放電

充電過(guò)程Q、U、E均增大,放電過(guò)程反之充電:使電容器帶電的過(guò)程,充電后電容器兩極板帶上

的異種電荷,電容器中儲(chǔ)存電場(chǎng)能。

放電:使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程,放電過(guò)程中

轉(zhuǎn)化為其他形式的能。放電過(guò)程電流隨時(shí)間的變化如圖所示,面積表示電容器減少的電荷量。

絕緣絕對(duì)值等量電場(chǎng)能2.電容(1)意義:表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量。(2)定義:電容器所帶的

與電容器兩極板間的電勢(shì)差的比值。(3)定義式:。

比值定義法(4)單位:法拉(F),1F=

μF=1012pF。

(5)平行板電容器的電容平行板電容器的電容與極板的

成正比,與電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)成正比,與

成反比。

公式:,k為靜電力常量。電荷量106

正對(duì)面積極板間距離3.電容器的種類(1)從構(gòu)造上看,可以分為固定電容器和可變電容器兩類。(2)按電介質(zhì)分類:有機(jī)介質(zhì)電容器、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器、電解電容器、電熱電容器和空氣介質(zhì)電容器等。×××研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破一、平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1.分析思路(1)先確定是Q還是U不變:電容器保持與電源連接,U不變;電容器充電后與電源斷開(kāi),Q不變。2.兩類動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的比較

分類充電后與電池兩極相連充電后與電池兩極斷開(kāi)不變量UQd變大C變小Q變小E變小C變小U變大E不變S變大C變大Q變大E不變C變大U變小E變小εr變大C變大Q變大E不變C變大U變小E變小二、電容器電容、電荷量、電壓的分析1.電容器的電容只由電容器本身決定,與電容器所帶的電荷量、兩極板間電壓無(wú)關(guān),因此,在分析電荷量、電壓時(shí)電容器電容不變是分析問(wèn)題的關(guān)

鍵點(diǎn)。考向一

平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析典題1(2021重慶卷)電容式加速傳感器常用于觸發(fā)汽車安全氣囊等系統(tǒng),如圖所示。極板M、N組成的電容器視為平行板電容器,M固定,N可左右運(yùn)動(dòng),通過(guò)測(cè)量電容器極板間的電壓的變化來(lái)確定汽車的加速度。當(dāng)汽車減速時(shí),極板M、N間的距離減小,若極板上的電荷量不變,則該電容器(

)A.電容變小B.極板間電壓變大C.極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變D.極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變小C典題2(2024廣東廣州華南師大附中模擬)如圖所示,兩個(gè)相同的半圓形金屬板相互靠近、水平放置,板間可視為真空。兩金屬板分別與電源兩極相連。上極板可繞過(guò)圓心且垂直于半圓面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。開(kāi)始時(shí),兩極板邊緣完全對(duì)齊,閉合開(kāi)關(guān)S后,兩板間的一個(gè)帶電微粒恰好靜止,然后上極板轉(zhuǎn)過(guò)5°(微粒仍在兩板間)忽略電場(chǎng)邊緣效應(yīng),則(

)A.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后,微粒將豎直下落B.轉(zhuǎn)動(dòng)前后,電容器的電容之比為36∶35C.轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,有從a→b的電流流過(guò)電阻RD.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后,上極板再轉(zhuǎn)動(dòng)5°,微粒仍然靜止B轉(zhuǎn)動(dòng)之前,電容器下極板帶正電,上極板帶負(fù)電,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,電容變小,電容器放電,有從b→a的電流流過(guò)電阻R,故C錯(cuò)誤;當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后,兩極板的電荷量不變,讓上極板再轉(zhuǎn)過(guò)5°,則兩極板正對(duì)面積減少,根據(jù)公式

可知,其他條件不變,電容器的電容變小,電勢(shì)差變大,間距不變,則電場(chǎng)強(qiáng)度增大,微粒所受靜電力增大,則微粒將豎直向上運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤?？枷蚨?/p>

電容器

電容傳感器典題3(2024浙江溫州模擬)心室纖顫是一種可危及生命的疾病。某型號(hào)AED模擬治療儀器的電容器電容是25μF,充電至8kV電壓,充滿電后,如果電容器在2ms時(shí)間內(nèi)完成放電,則(

)A.電容器放電過(guò)程中平均功率為800kWB.電容器的擊穿電壓為8kVC.電容器放電過(guò)程中電容越來(lái)越小D.電容器放電過(guò)程中電流最大值一定大于100AD解析

電容器所帶的電荷量為Q=CU=25×10-6×8×103

C=0.2

C,由電流強(qiáng)度的定義式

,可得電容器放電過(guò)程中平均電流為

=100

A,電容器放電過(guò)程中若電壓不變,則有平均功率為

=8×103×100

W=800

000

W=800

kW,因電容器放電過(guò)程中電壓在逐漸減小,因此在電容器放電過(guò)程中平均功率小于800

kW,A錯(cuò)誤;電容器充電至8

kV電壓,此電壓應(yīng)不高于電容器的額定電壓,而電容器的擊穿電壓要大于額定電壓,即電容器的擊穿電壓大于8

kV,B錯(cuò)誤;電容器的電容與電容器所帶的電荷量無(wú)關(guān),因此電容器放電過(guò)程中電容不變,C錯(cuò)誤;電容器放電過(guò)程中平均電流為100

A,因此電容器放電過(guò)程中電流最大值一定大于100

A,D正確。典題4

傳感器是一種檢測(cè)裝置,能接收到被測(cè)量的信息,并能將接收到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求,它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。測(cè)定液面高度h的電容式傳感器示意圖如圖所示,E為電源,G為靈敏電流表,A為固定的導(dǎo)體芯,B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì),C為導(dǎo)電液體。已知電流從靈敏電流表左邊接線柱流進(jìn)靈敏電流表,指針向左偏。如果在導(dǎo)電液體的深度h發(fā)生變化時(shí)觀察到指針正向左偏轉(zhuǎn),則(

)A.導(dǎo)體芯A所帶的電荷量在增加,導(dǎo)電液體的深度h在增大B.導(dǎo)體芯A所帶的電荷量在減小,導(dǎo)電液體的深度h在增大C.導(dǎo)體芯A所帶的電荷量在增加,導(dǎo)電液體的深度h在減小D.導(dǎo)體芯A所帶的電荷量在減小,導(dǎo)電液體的深度h在減小D解析

電流表指針向左偏轉(zhuǎn),說(shuō)明電流從靈敏電流表的左接線柱流進(jìn)靈敏電流表,則導(dǎo)體芯A所帶的電荷量在減小,由Q=CU可知,導(dǎo)體芯A與導(dǎo)電液體形成的電容器的電容減小,根據(jù)電容的決定式

可知導(dǎo)電液體的深度h在減小。故選D。方法技巧

掌握電容器問(wèn)題的“三個(gè)公式”“兩個(gè)結(jié)論”“一個(gè)特例”1.必須記住的三個(gè)公式2.掌握兩個(gè)重要結(jié)論(1)電容器與電路(或電源)相連,則兩端電壓取決于電路(或電源),穩(wěn)定時(shí)相當(dāng)于斷路,兩端電壓總等于與之并聯(lián)的支路電壓。(2)充電后電容器與電路斷開(kāi),電容器所帶的電荷量不變,此時(shí)若只改變兩極板間距離,則極板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小不變。3.注意一個(gè)特例當(dāng)有電容器的回路接有二極管時(shí),因二極管的單向?qū)щ娦?將使電容器的充電或放電受到限制?？键c(diǎn)二觀察電容器的充放電現(xiàn)象強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分實(shí)驗(yàn):觀察電容器的充放電現(xiàn)象1.實(shí)驗(yàn)原理(1)電容器的充電過(guò)程甲

如圖甲所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí),電容器接通電源,在靜電力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過(guò)電源向負(fù)極板移動(dòng),正極板因

電子而帶

電,負(fù)極板因

電子而帶

電。正、負(fù)極板帶等量的正、負(fù)電荷。電荷在移動(dòng)的過(guò)程中形成電流。

在充電開(kāi)始時(shí)電流比較

(選填“大”或“小”),以后隨著極板上電荷的增多,電流逐漸

(選填“增大”或“減小”),當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時(shí)電荷停止定向移動(dòng),電流I=0。

失去正獲得負(fù)大減小(2)電容器的放電過(guò)程

乙如圖乙所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí),相當(dāng)于將電容器的兩極板直接用導(dǎo)線連接起來(lái),電容器正、負(fù)極板上電荷發(fā)生中和。在電子移動(dòng)過(guò)程中,形成電流。放電開(kāi)始時(shí)電流較

(選填“大”或“小”),隨著極板上電荷的減少,電路中的電流逐漸

(選填“增大”或“減小”),兩極板間的電壓也逐漸減小到零。

大減小2.實(shí)驗(yàn)步驟

丙(1)按圖丙連接好電路。(2)把單刀雙擲開(kāi)關(guān)S打在上面,使觸點(diǎn)1和觸點(diǎn)2連通,觀察電容器的充電現(xiàn)象,并將結(jié)果記錄在表格中。(3)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S打在下面,使觸點(diǎn)3和觸點(diǎn)2連通,觀察電容器的放電現(xiàn)象,并將結(jié)果記錄在表格中。(4)記錄好實(shí)驗(yàn)結(jié)果,關(guān)閉電源。×√研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破電容器充、放電過(guò)程中I-t圖像形狀的決定因素1.圖像面積根據(jù)Q=CU可知,圖像的面積由電容器充電結(jié)束或放電開(kāi)始時(shí)其兩極板間的電勢(shì)差和電容器的電容決定。2.圖像峰值根據(jù)

可知,圖像的峰值由電容器充電結(jié)束或放電開(kāi)始時(shí)其兩極板間的電勢(shì)差和電路總電阻決定?？枷蛞?/p>

觀察電容器的充放電現(xiàn)象典題5(2023山東卷)電容儲(chǔ)能已經(jīng)在電動(dòng)汽車,風(fēng)、光發(fā)電,脈沖電源等方面得到廣泛應(yīng)用。某同學(xué)設(shè)計(jì)圖甲所示電路,探究不同電壓下電容器的充、放電過(guò)程,器材如下:電容器C(額定電壓10V,電容標(biāo)識(shí)不清);電源E(電動(dòng)勢(shì)12V,內(nèi)阻不計(jì));電阻箱R1(阻值0~99999.9Ω);滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值20Ω,額定電流2A);電壓表V(量程15V,內(nèi)阻很大);發(fā)光二極管D1、D2,開(kāi)關(guān)S1、S2,電流傳感器,計(jì)算機(jī),導(dǎo)線若干。甲回答以下問(wèn)題:(1)按照?qǐng)D甲連接電路,閉合開(kāi)關(guān)S1,若要升高電容器充電電壓,滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)向

(選填“a”或“b”)端滑動(dòng)。

(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置,電壓表表盤(pán)如圖乙所示,示數(shù)為

V(保留1位小數(shù))。

乙b6.5(3)繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置,電壓表示數(shù)為8.0V時(shí),開(kāi)關(guān)S2擲向1,得到電容器充電過(guò)程的I-t圖像,如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中估算油膜面積的方法,根據(jù)圖像可估算出充電結(jié)束后,電容器存儲(chǔ)的電荷量為

C(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

丙(4)本電路中所使用電容器的電容約為

F(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(5)電容器充電后,將開(kāi)關(guān)S2擲向2,發(fā)光二極管

(選填“D1”或“D2”)閃光。

3.9×10-34.9×10-4D1解析

(1)按照題圖甲連接電路,閉合開(kāi)關(guān)S1,若要升高電容器充電電壓,滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)向b端滑動(dòng)。(2)根據(jù)讀數(shù)規(guī)則,電壓表的示數(shù)為6.5

V。(3)圖像和坐標(biāo)軸所圍格數(shù)為39,故電容器存儲(chǔ)的電荷量為Q=39×0.2×10-3×0.5

C=3.9×10-3

C。(4)根據(jù)電容的定義式可得

=4.9×10-4

F。(5)電容器充電后,將開(kāi)關(guān)S2擲向2,電容器放電,電容器左側(cè)帶正電,根據(jù)二極管單向?qū)щ娦?發(fā)光二極管D1發(fā)光。考向二

放電法測(cè)量電容典題6(2024安徽模擬)利用放電法可以測(cè)量電容器的電容,讓充電后的電容器通過(guò)大電阻R放電,電流傳感器A與計(jì)算機(jī)連接(未畫(huà)出),記錄放電電流隨時(shí)間變化的圖像,可用系統(tǒng)軟件計(jì)算出電容器所帶的電荷量為Q,Q與充電電壓U的比值即為電容器的電容C。(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前先判斷電容器的好壞。使用多用電表的歐姆擋進(jìn)行測(cè)量,把調(diào)零后的多用電表的紅黑表筆分別接觸電容器的兩極板,觀察到多用電表指針先向右偏轉(zhuǎn)較大角度,后又逐漸返回到起始位置,此現(xiàn)象說(shuō)明電容器是

(選填“好”或“壞”)的;

好(2)圖甲、乙為測(cè)量電容的兩種電路原理圖,學(xué)生電源應(yīng)采用

(選填“直流”或“交流”)電源,先使開(kāi)關(guān)S與1端相連,充電結(jié)束后,讀出電壓表的示數(shù);然后把開(kāi)關(guān)S與2端相連,測(cè)量出電容器所帶的電荷量Q,為了減小誤差,在圖甲、乙中,應(yīng)選圖

為測(cè)量電路。

甲乙直流甲(3)某同學(xué)選擇了正確的實(shí)驗(yàn)電路圖,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)操作獲得如下表所示的多組數(shù)據(jù),其中第4組數(shù)據(jù)的Q未記錄,但計(jì)算機(jī)顯示了這次測(cè)量的I-t圖像如圖丙所示,由此可估算出Q=

,請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù),在圖丁中作出Q-U圖像,并由Q-U圖像計(jì)算該電容器的電容為

F。(結(jié)果均保留兩位小數(shù))

次數(shù)123456U/V10.813.516.820.223.827.0Q/10-3C0.861.091.22

1.932.15丙丁1.60×10-3見(jiàn)解析圖

7.95×10-5(7.90×10-5~8.05×10-5均可)解析

(1)使用多用電表的歐姆擋進(jìn)行測(cè)量,多用電表內(nèi)有電源,先對(duì)電容器充電,有充電電流,觀察到多用電表指針向右偏轉(zhuǎn)較大角度;隨著電容器逐漸充滿電,充電電流逐漸減小,最終電容器相當(dāng)于斷路狀態(tài),指針又逐漸返回到起始位置,此現(xiàn)象說(shuō)明電容器是好的。(2)學(xué)生電源應(yīng)采用直流電源,因?yàn)殡娙萜魍ń蛔冸娏骱?其電壓不斷變化,沒(méi)法得出穩(wěn)定的電壓,故選直流電源。當(dāng)把開(kāi)關(guān)S與2端相連,電容器放電,題圖甲的所有電荷均通過(guò)電流表,測(cè)量準(zhǔn)確,題圖乙中還有一部分電荷通過(guò)電壓表,這部分電荷測(cè)不出來(lái),故選題圖甲。(3)由ΔQ=I·Δt知,電荷量為I-t圖像與坐標(biāo)橫軸所圍的面積,即面積為電容器在開(kāi)始放電時(shí)所帶的電荷量,由題圖丙可知“面積”格數(shù)約40格,每小格相當(dāng)于4×10-5

C,所以電容器電壓為U=20.2

V時(shí),電荷量Q=1.60×10-3

C。由表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖,如圖所示,在圖像中選取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn),計(jì)算出圖線的斜率,即為電容器的電容C=7.95×10-5

F?？键c(diǎn)三帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.做直線運(yùn)動(dòng)的條件(1)粒子所受合力F合=0,粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止。(2)粒子所受合力F合≠0,且與初速度