江苏桃州中学高考物理二轮练习导学案1.2电场力的性质

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1、 江苏桃州中学 2019 高考物理二轮练习导学案 1.2 电场力的性质 第一章静电场 【课题】 1.2 电场力的性质 编制人：王文科审核：张小创年月日 【学习目标】 1、理解电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并进行有关的计算、 2、明白用电场线描述电场的方法、理解引入电场线的意义、 【知识要点】 1、电场 (1) 电场是电荷周围客观存在的  ______、静止的电荷之间确实是通过电场传递发生  _____ 作用的 (2) 电场最差不多的性质

2、确实是对位于电场中的电荷施以________的作用 2、电场强度 E (1) 描述电场 _________的性质 ( 描述电场的强弱以及方向 ) 的物理量 (2) 重要意义：某处场强 E，电量为 q 的电荷在那儿受到电场力便可由 F=Eq求出 3、场强的计算 (1)E=F/q 是定义式，适用于任何电场、 E 与 ____、 ____无关，只取决于电场 _______，E 的方向为正电荷在该点所受 ____________的方向 (2)E ＝kQ/r 2，仅适用于 _________ 点电荷 Q形成的电场 (3)E=U AB/d AB，仅适用于

3、 __________ 电场，其中 dAB是沿 _______方向两点 A、 B 之间的距 离 (4) 当存在几个产生电场的“场源”时，某处的合电场的场强、应为各“场源”在此电 场强度的 矢量和 4、电场线 (1) 特点①电场线是为了形象地描述电场而的、实际不存在的理想化模型、②电场线始于 ( 或无穷远 ) ，终于无穷远或，是不闭合曲线、③任意两条都不相交、④电场线的疏密表示电场的，某点的切线方向表示该点的场强方向、⑤匀强电场中的电场线是等间距的平行线、 ⑥表示电势的高低——沿电场线方向，电势_____________ 、 (2) 需熟记以下几个特

4、别电场的电场线的形状①正、负点电荷电场；②等量异种电荷电场；③等量同种电荷电场；④匀强电场、 (3) 电场线与带电粒子运动轨迹的关系 在一般情况下电场线与带电粒子在电场力作用下的运动轨迹不重合， 物体的运动由受力 和初速度两者共同决定、 只有在同时满足以下三个条件时、 带电粒子运动轨迹才与电场线重 台；①电场线是直线；②带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一直线上、 ③带电粒子只受电场力作用、 【典型例题】 【例题 1】在电场中某点放一检验电荷，其电荷量为 q，受到的电场力为 F，那么该点的电 F 场强度为  E

5、＝ q，以下说法正确的选项是  () A、假设移去检验电荷 q，那么该点场强变为零 Ekm，求： B、假设电荷量为  2q，那么在该点所受电场力为  2F C、假设电荷量为－ 2q，那么该点场强大小不变，方向改变 D、假设电荷量为－ 2q. ，那么该点场强大小不变，方向不变 【例题 2】(2017 高考重庆理综 ) 如下图，电荷量为＋ q 和－ q 别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有 ()  的点电荷分 A、体中心、各面中心和各

6、边中点 B、体中心和各边中心 C、各面中心和各边中心 D、体中心和各面中心 【例题 3】(2018 广州模拟 ) 上图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的 电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹， 两点，假设带电粒子在运动过程中只受到电场力作用， 判断是 () A、带电粒子所带电荷的正、负  a、 b 是轨迹上的 依照此图可作出的正确 B、带电粒子在 a、 b 两点的受力方向 C、带电粒子在 a、 b 两点的加速度何处较大 D、带电粒子在 a、 b 两点的速度何处较大 【例题

7、4】(2018 浙江永嘉三校联考 ) 如下图，半径为 R的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内， 在环的底端 B 点固定一个带正电的小珠，环上边套有一个质量为 m，带与小珠等量正电荷的 小球，现将小球从 A 点 ( 半径 水平 ) 由静止释放开始运动，当运动到 C 点( ∠ ＝30 ) OA AOC 时获得的最大动能为 (1) 小球在 A 点刚释放时运动的加速度 a； (2) 小球从位置 A 运动到位置 C的过程中所受静电力做的功 W； (3) 小球在位置 C时受到圆环对它的作用力、 【反馈训练】

8、 1、如右图所示，一根长 L＝ 1.5m 的光滑绝缘细直杆 MN，竖直固定在场 强为 E＝ 1.0 105N/C、与水平方向成 θ ＝ 30角的倾斜向上的匀强电场 中，杆的下端 M固定一个带电小球 A，电荷量 Q＝＋ 4.5 10－ 6C；另一带电小球 B 穿在杆上可自由滑动，电荷量 q＝＋ 1.0 10－ 6C，质量 m＝ 1.0 10－2kg. 现将 小球 B 从杆的上端 N 静止释放，小球 B 开始运动、 ( 静电力常量 k＝ 9.0 109 N m2/C 2，取 g＝ 10m/s 2) 求： (1) 小球 B开始运动

9、时的加速度为多大？ (2) 小球 B的速度最大时，距 M端的高度 h1 为多大 【能力训练】 1. 如下图，在正六边形的 a、c 两个顶点上各放一带正电的点电荷， 电荷量大小基本上 q1，在 b、 d 两个顶点上，各放一带负电的点电荷，电荷 量大小基本上 q2， q1>q2. 六边形中心 O点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示，它是 () A、 E1B、 E2 C、 E3 D、 E4 2.(2017 课标全国理综 ) 一带负电荷的质点， 在电场力作用下沿曲线 abc 从 a 运动到 c.

10、质点的速率是递减的、关于 b 点电场强度 E 的方向，以下图示中可能正确的选项是 ( 虚线是 曲线在 b 点的切线 )() 3.(2018 衡水中学 ) 、 B 是一条电场线上的两个点，一带负电的粒子仅在电场力作用下以 A 一定的初速度从 A 点沿电场线运动到 B 点，其速度 v 和时间 t 的关系图象 如右图所示，那么此电场的电场线分布可能是下图中的 () 4. 两带电荷量分别为 q 和－ q 的点电荷放在 x 轴上，相距为 ，能

11、正确反映两电荷连线上 L 场强大小 E与 x 关系的是图 () 5. 如下图， 实线为不知方向的三条电场线， 从电场中 M点以相同速度垂 直于电场线方向飞出 a、 b 两个带电粒子，运动轨迹如右图中虚线所示， 那么 () A、 a 一定带正电， b 一定带负电 B、 a 的速度将减小， b 的速度将增加 C、 a 的加速度将减小， b 的加速度将增加 D、两个粒子的动能，一个增加一个减小

12、 6.(2017 海南卷 ) 如下图， M、 N 和 P 是以 MN为直径的半圆弧上的三 点， O 点为半圆弧的圆心，∠ ＝ 60 . 电荷量相等、符号相反的两个 MOP 点电荷分别置于 M、N两点， 这时 O点电场强度的大小为 E1；假设将 N点 处的点电荷移至 P 点，那么 O点的场强大小变为 E2. E1 与 E2 之比为 () A、 1∶ 2 B、 2∶ 1 C、 2∶ 3 D、 4∶ 3

13、 7、在如下图所示的四种电场中，分别标记有 、 b 两点、其中 、 b 两点电场强度大小 a a 相等、方向相反的是 () A、甲图中与点电荷等距的 a、 b 两点 B、乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的 a、 b 两点 C、丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的 a、 b 两点 D、丁图中非匀强电场中的 a、 b 两点 8、如下图， 把一个带

14、电小球 A 固定在光滑的水平绝缘桌面上， 在桌面的另一处放置带电 小球 B. 现给 B 一个沿垂直 AB方向的速度 v0，以下说法中正确的选项是 () A、假设 A、 B 为异种电荷， B球一定做圆周运动 B、假设 、 B 为异种电荷， B 球可能做匀变速曲线运动 A C、假设 A、 B 为同种电荷， B球一定做远离 A 的变加速曲线运动 D、假设 A、 B 为同种电荷， B球的动能一定会减小 9.(20

15、17 衡阳模拟 ) 如下图，在竖直放置的光滑半圆弧形绝缘细管的圆心处放一点电荷 Q， 将质量为 m，带电荷量为 q 的小球从圆弧管水平直径的端点 A 由静止释放，当小球沿细管下 滑到最低点时， 对细管的上壁的压力恰好与球重相同， 求圆心处的电荷在圆弧管内产生的电 场的场强大小、 10.(2018 滨州模拟 ) 如下图，匀强电场方向与水平线间夹角 θ ＝ 30，方向斜向右上方，电场强度为E，质量为 m的小球带负电，以 初速度 v0 开始运动，初速度方向与电场方向一致、 mg (

16、1) 假设小球的带电荷量为 q＝ E ，为使小球能做匀速直线运动， 应对小球施加的恒力 F1 的大小和方向各如何？ 2mg (2) 假设小球的带电荷量为 q＝ E ，为使小球能做直线运动，应对 小球施加的最小恒力 F2 的大小和方向各如何？ 例题答案： 1、【答案】 BD 【解析】 电场中某点的场强由电场本身决定， 与放入场中电荷的电量和电性无关， 该点电荷所受电场力的大小 F＝ qE，与电荷的电量成正比，方向与电荷的电性有关、 正确、  但在 B、 D 2、【答案】 D

17、 【解析】 由点电荷的场强公式和叠加规律可知， 各面顶点上的 4 个点电荷在过所在面的 中心的垂线上各点的合场强为零， 因此， 体中心和各面中心的合场强一定为零、 由点电荷的 场强公式和叠加规律可知，各边中心的合场强不为零、选项 D 正确、 3、【答案】 BCD 【解析】由带电粒子的弯曲情况能够判断出电荷所受电场力方向均为斜向左， B 正确、 由于电场线方向未定，因此无法判定带电粒子的正负， A 错误、由 a 到 b 电场力做负功，粒 子速

18、率减小， D 正确、 a 处的电场线密，带电粒子所受电场力大，产生的加速度大， C正确、 2 1 2E 4、 [ 答案 ](1) g－ 4 km g(2) E － 2mgR(3) mg＋ R km C q2 q2 [ 解析 ](1) 小球在 点速度最大时有 cos30 ＝ 2cos30 ，即 ＝ 2 ， mg kR mg kR 因此

19、，刚释放小球有 － q2 2cos45 ＝ ， mg k 2R ma 2 小球在 A 点刚释放时运动的加速度 a＝ g－ 4 g. 1 (2) 小球从 A 运动到 C，由动能定理 mg R＋W＝ E ， 2km 1 静电力对小球做的功 W＝Ekm－ 2mgR. (3) 小球在 C点，依照圆周运动，有 q2 v2 C

20、－ 2sin30 － sin30 ＝ mR N kR mg 2Ekm 解得圆环对小球的作用力 NC＝ mg＋ R . kQq kQq 5、 [ 答案 ](1) mg－ L2 －Eqsin θ (2) 零 h21 ＋ Eqsin θ [ 思路诱导 ] 通过分析 B球所受合力求解其加速度 . 利用当 a＝0 时速度最大来求 h1. [ 解题样板 ](1) 开始运动时小球 B受重力、 库仑力、 杆的弹力和电场力， 沿杆方向运动

21、， 由牛顿第二定律得 ________＝ ma(2 分 ) kQq qEsin θ 解得 a＝ g－ 2 － m ， (1 分) L m 代入数据解得 ＝ 3.2m/s 2.(1 分 ) a (2) 小球 B 速度最大时合力为 ________，即 ________＝ mg，(2 分 ) 解得 h1＝ 代入数据解得能力训练答案 1. 【答案】 B  kQ

22、q mg－ qEsin θ， (1 分 ) h1＝0.9m、 (1 分 ) Q 【解析】由 E＝ kr 2可知，两个 q1 电荷在 O点产生的场强大小相等，方向分别指向 d 点 和左下方顶点，其合场强′指向右下方顶点；同理两个－ 2 电荷在 O 点产生的合场强 ″ E q E 指向 O顶点、由于 q1>q2，故 E′ >E″，那么 E′与 E″合场强应为 E2，故 B 正确、 2. 【答案】 D 【解析】 曲线运动中， 所受合力应指向曲线的凹侧， 也确实是电场力方向大致指向右下 方、负电荷受的电场力方向跟

23、场强方向相反，由此可知 A、 C 错误；又速率是减小的，故电 场力与速度夹角大于 90，排除 B 选项， D 正确、 4mg q 3. 【答案】  A 解析由 v- t 图象可知， 粒子的速度随时间逐渐减小， 粒子的加速度逐渐变大， 那么电场 强度逐渐变大， 从 A到 B 电场线逐渐变密、 综合以上分析可知， 带负电的粒子沿电场线方向 运动，由电场线疏处到达密处，应选项 A 正确 . 4.[ 答案 ]A [ 解析 ] 依照两等量异种点电荷周围的电场线可直观地看出， 连线的中点场强最小， 但不为 零

24、，关于中点对称的两点场强大小相等， 方向相同， 因此两点电荷的连线上的场强先减小后 增大， A 正确、 5.[ 答案 ]C [ 解析 ] 设电场线为正点电荷的电场线，那么由轨迹可判定 带正电， 带负电、假设电场 线为负点电荷的电场线， 那么 a 为负电荷， b 为正电荷， A 错 . 由粒子的偏转轨迹可知电场力 对 a、 b 均做正功，动能增加， B、 D 错，但由电场线的疏密可判定， a 受电场力逐渐减小， 加速度减小， b 正好相反，选 C. 6.[ 正确解答 ] 此题考查电场强度矢量的叠

25、加、设每一个点电荷单独在 O 点产生的场强为 E0；那么两点电荷在 O点产生的场强矢量和为 2E0；假设将 N点处的点电荷移至 P 点，假如 N 为负电荷， 为正电荷，产生的场强如下图，那么合场强为 0. 此题正确选项 B. M E 7.[ [ 解析 、b 两点，场强大小相同，方向不相反， A 错；对乙图来说， 依照电场线的疏密及对称性可判断， b 点和 a 点场强大小、方向均相同， B 错；丙图中两

26、等 量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的 a、b 两点，场强大小相同，方向相反， C 对；对 丁图来说，依照电场线的疏密可判断， b 点的场强大于 a 点的场强， D错、 8， [ 答案 ]C 解析假如 A、B 为异种电荷， 当 A 对 B的库仑引力恰好提供 B 做圆周运动所需要的向心力 时， B绕 A 做匀速圆周运动；当 A 对 B的库仑引力大于或者小于 B 做圆周运动所需要的向心 力时， 那么 B 将做向心运动或者做离心运动、 由于库仑力是变力， 故不可能做匀变速曲线

27、运 动， A、 B 均错、假如 、 为同种电荷，那么 B 受到 A 的库仑斥力将做远离 A 的变加速曲线 A B 运动，电场力做正功，动能增大，因此选项 C 正确， D 错、 9.[ 答案 ] Q [ 解析 ] 依照点电荷电场强度公式 E＝kr 2可得，圆心处点电荷在圆弧管内产生的电场强度 大小相等， 方向始终沿半径方向，带电小球沿细管下滑到最低点时，电场力不做功，那么由 1 2 机械能守恒定律得 mgr＝ 2mv 对最低点由牛顿第二定律得：

28、 Qq v 2 k r 2 － － N＝ mr mg F 又 FN＝ mg Q 4mg 得： E＝ kr 2＝ q 10. 【答案】 (1) 3mg方向与水平线夹角 60斜向右上方 3 (2) 2 mg方向与水平线夹角 60斜向左上方 解析 (1) 如右图所示，欲使小球做匀速直线运动，必使其合外力为 力 F1 与水平方向夹角为 α ，那么  0，设对小球施加的 F1cos α ＝qEcos θ F1sin α ＝mg＋ qEsin θ 解之得 α ＝ 60， F1＝ 3mg 恒力 F1 与水平线夹角 60斜向右上方、 (2) 为使小球能做直线运动，那么小球所受合力的方向必和运动的方向在一条直线上， 故要求力 F2 和 mg的合力和电场力在一条直线上，当 F2 取最小值时， F2 垂直于 E. 3 故 F2＝ mgsin60 ＝ 2 mg 方向如右图所示，与水平线夹角 60斜向左上方、