【高中物理】2018-2019学年最新物理高考总复习课件：第8章静电场 16
考点1
考点2
考点3
考点4
考点5
考点6
典例3如图所示,真空中固定两个点电荷Q1和Q2,Q1带正电、Q2带 负电,且Q2=4Q1。现再取一个可自由移动的正点电荷q放在Q1与Q2 连线上,欲使q静止,那么( )
A.q应放在Q1的左边 若 q 放在 Q1 的左边 ,Q1 对 q 的排斥力向左,Q2 对 q 的吸引力向右,假 B. q应放在Q2的右边 r1,Q2 与 q 之间的距离为 r2,则根据库仑定律 设Q 1 与 q 之间的距离为 ������1 ������ ������2之间 ������ C.q应放在 Q 1、 2 ,又因为 Q2=4Q1,所以 r2=2r 1,故 q 放在 Q1 的左 和平衡条件 kQ =k ������1 2 ������2 2 D.q无法保持静止 边完全可以,A 选项正确 ,D 选项错误;若 q 放在 Q2 的右边,Q1 对 q 向 右的排斥力小于 Q2 对 q 向左的吸引力,q 不能平衡,B 选项错误 ;若 q 放在 Q1、 Q2 之间,Q1 对 q 的排斥力向右,Q2 对 q 的吸引力也向右,q 关闭 不能平衡 ,C 选项错误。 A
考点1
考点2
考点3Βιβλιοθήκη 考点4考点5考点6
典例2两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为 点电荷),固定在相距为r的两处,它们之间库仑力的大小为F。两小 ������ 球相互接触后将其固定距离变为 2 ,则两球间库仑力的大小为( )
A. F
3 4
B. F
4
3
C. F
12
1
D.12F
关闭
接触前两个点电荷之间的库仑力大小为 F=k
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典例1关于元电荷、点电荷和试验电荷及它们的关系,下列说法 正确的是( ) A.元电荷、点电荷和试验电荷都是理想化模型 B.体积大的电荷一定不能当作点电荷 C.元电荷的电荷量为1.6×10-19 C,所有带电体的电荷量都是元电 荷的整数倍 关闭 D.所有的点电荷都可用作试验电荷
1 2
������ · 3������ ������ 2
,两个相同的金属球
������ 2 ������ 2
各自带电,接触后再分开,其所带电量先中和后均分,所以两球分开后 各自带电为+Q,距离变为原来的 ,库仑力 F'=k ������ 2=4k
( )
2
������ · ������
= F,故 A
3
第八章 静电场
课时16 电荷守 恒定律· 库仑定 律· 电场强度
内 容 要求 1.电荷 及其守 b 恒定律 2.库仑 c 定律 3.电场 强度
c
考 试 说 明 1.不要求了解正、 负电子湮灭现象和光子概念、 识记电子比荷 2.用库仑定律求解静力学问题,限于各力在同 一直线上或运用直角三角形求解的情形;用库 仑定律与其他力学规律求解力学与电学综合 问题,只要求受力在同一直线上 3.不要求了解电磁场的产生机理,本课时不要 求了解电磁场 4.两个电场叠加运算,限于在同一直线上或用 直角三角形求解
。
,电性与所带电荷量大的带电体相同。
(2)若两带电体带异种电荷 q1、q2,则接触后电荷量先中和后平分,
|q 1 +q 2 | 2
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元电荷、点电荷和试验电荷 1.元电荷:e=1.6×10-19 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数 倍。 2.点电荷:点电荷是一理想化模型,当带电体间的距离比它们自身 的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之 间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体可以视为点电荷。能 否看成点电荷具有相对性,点电荷类似力学中的质点。 3.试验电荷:为了探测电场,定量地描述电场性质而人为引入的一 个理想电荷。为了借助它研究电场中各点的性质,试验电荷的几何 线度必须足够小,即可以把它视为点电荷,这样才可以用它来确定 电场中空间各点的性质;试验电荷的电荷量也要足够小,使得它的 引入不至于改变原来空间存在的电场分布。
点电荷和试验电荷是理想化模型,元电荷不是理想化模型,故A错误;点电 荷类似力学中的质点,能否看成点电荷具有相对性,故B错误;试验电荷除
体积可以忽略外,所带电荷量也不能很大,要求当它放入电场时,不至于改
变原来空间存在的电场分布,故D错误。 C
解析
关闭
答案
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库仑定律 1.内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷 量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在 它们的连线上。
关闭
4
正确。 A
解析
答案
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库仑力作用下的平衡问题 库仑力和重力、弹力、摩擦力一样具有力的一般性质,我们可以 对它进行合成与分解,也可以按常见力一样处理库仑力的平衡问题。 但需要注意的是,由于库仑力是一种场力,我们在对带电体受力分 析时,不要漏掉库仑力,同时要注意库仑力的作用距离。 同一直线上三个自由点电荷平衡规律: 三个自由点电荷仅在它们系统的静电力作用下处于平衡状态时, 满足的规律是两同夹异、两大夹小、近小远大(中间电荷靠近电荷 量较小的端点电荷)。
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1.带电体的基本特性之一:能够吸引轻小物体。电荷间存在相互 作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 2.完全相同的带电体接触后电荷的分配原则: (1)若两带电体带同种电荷q1、q2,则接触后电荷量平均分配,
即 q1'=q2'=
即 q1'=q2'=
q 1 +q 2 2
2.公式:F=k
������ 1 ������2 ������ 2
,静电力常量 k=9.0×109 N· m2/C2。
3.适用条件:真空中、点电荷。
对库仑定律的两点理解: q1 q2 (1)F=k r2 ,r指两点电荷间的距离,对两个均匀带电球,r为两球心 间距。 (2)当两个电荷间的距离r→0时,电荷不能视为点电荷,它们之间 的静电力不能认为趋于无限大。
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电荷守恒定律 1.物体带电本质: 物体带电本质是电子的移动或重新分配导致物体内部正负电荷 失去了平衡。带电有三种方式:①摩擦起电;②接触起电;③感应起 电。起电的本质都是电子在物体之间或物体内部的转移,所有带电 体的电荷量都等于电子电量的整数倍。 2.电荷守恒定律: 电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个 物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的 总量保持不变。
【高考物理】2018-2019学年物理高考一轮总复习物理课件第7章 静电场7-2
2.等势面 (1)定义：电场中 电势相等 的各点组成的面。 (2)四个特点 ①等势面一定与 ②在同一 等势面 的等势面。 ④等差等势面越密的地方电场强度越 大 ，反之 越 小 。
电场线 垂直。
上移动电荷时电场力不做功。 ③电场线方向总是从 电势高 的等势面指向 电势低
[特别提醒]
(1)电场中某点的电势大小是由电场本身
的性质决定的，与在该点是否放有电荷和所放电荷的电性 电荷量及电势能均无关。 (2)电势具有相对性，某点电势的大小跟零电势点的选 取有关。一般选取无穷远处为零电势点，在实际应用中常 取大地的电势为零。
知识点 3 1.电势差
电势差
Ⅱ Ⅰ
匀强电场中电势差与电场强度的关系
(1)定义：电荷在电场中，由一点 A 移到另一点 B 时， 电场力做的功 WAB 与移动的电荷的 电荷量 q 的比值。
二、对点激活 1.[电势与场强的关系]在静电场中，下列说法中正确的 是( ) A.电场强度处处为零的区域内，电势一定也处处为零 B.电场强度处处相同的区域内，电势一定也处处相同 C.电场强度的方向总是跟等势面垂直 D.电势降低的方向就是电场强度的方向
解析
电场强度大小和电势高低没有直接关系， 不能根
2.电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的与其相对位置有关的能 量叫做电势能，用符号 Ep 表示。 (2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等 于 电势能的减少量 ，即 WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。 (3)大小：电势能在数值上等于将电荷从该点移到
零势能
位置时电场力所做的功。
[特别提醒] 有的。
高考一轮总复习
必考部分
第7章 静电场
第2讲 电场能的性质的描述
板块一 主干梳理· 对点激活
高三物理总复习《静电场》课件ppt
a.摩擦起电
复习：用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互 排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷 相互排斥，异种电荷相互吸引
自然界中的两种电荷：正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为 正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数 表示．
静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电， 叫做感应起电．
3、起电的本质：不是创造了电荷，而是使物体中 的电荷分开．
结论：
电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从 一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到 另一部分．
电荷守恒定律
1、库仑定律
内部能量：充电后,切断与电源的联系,两个极板间有电场存在,充电过程中 由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能. 放电后,两极板间不存在电场,电场能转化为其他形式的能量.
归纳：充电——带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加, 电能转化为 电场能 放电——带电量Q减少,板间电压U减少,板间场强E减少,电场能转化为电能
4、决定因素:电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与 放入该点电荷q无关，它决定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点 对应着的电场强度与是否放入电荷无关.
电场强度
• 1.Ｅ＝Ｆ/q • 2.E=kq/r2 • 3.E=U/d • 适用条件：？
二.2电场线
电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表 示该点的电场强度的方向。
q （3）单位：伏特（V）
（4）电势与电场线的关系：电势顺线降低。（电场线指向电势降低最快 的方向）
高三物理竞赛 第八章静电场 (共82张PPT)
. 1 dS
40 r 2 r0
Qr
P
1 dV
dE
40 r 2 r0
Q : E dE
Ex dEx Ey dEy
E Ex2 Ey2 Ez2
Ez dEz
先微分后积分，先分解后合成
11
[ 例8-3 ] 求一均匀带电直线在 P点的场强。
已知：λ 、a、θ 1、θ 2
解题步骤：
y
2
1.建立坐标，选电荷元 dq dy
R
d
(x2 2 )1/2
P
x
dE
E
dEx
x 2 0
R d 0 (x2 2)3/2
(12 0
x )
x2 R2
21
讨论：
E (1- x )
20
x2 R2
（1）当 x R 时，圆盘相当无限大平面
E
2 0
1 -
x R
2 0
（均匀场）
（2）图示两块无限大带电平板的场强
-
0
0
*球 对 称
*面 对 称
*轴 对 称
33
四.高斯定理的应用举例:
例1.求均匀带电的球体的电场分布。已知球半径 为 R，所带总电量为q（设q>0）。
先用微元法对电场进行分析知 它具有与场源同心的球对称性.
dq
r
dE' dE+dE'
dE dq’
(1) E的方向沿着径向
(2)r相同处E值相等
34
解（1）0 r R (球面内)
F12
k
q1q2 r122
r0
F21
k
q1q2 r122
(-r0 )
高考物理一轮复习课件静电场
应用领域
库仑定律在电场、电势、电势能 等问题的求解中有着广泛的应用 。
解题技巧
在解题过程中，要注意分析问题 的物理过程，选择合适的物理公 式进行求解，同时要注意单位换 算和计算结果的合理性。
03
电场线与等势面分析
电场线描绘方法及特点
电场线描绘方法
通过电场中电荷受力情况来描绘，电场线上每点的切线方向 表示该点的电场强度方向，电场线的疏密程度反映电场的强 弱。
类平抛运动
当带电粒子以一定初速度进入匀强电 场时，如果初速度方向与电场力方向 垂直，则粒子做类平抛运动。此时， 粒子的运动轨迹是一条抛物线。
匀变速直线运动
当带电粒子以一定初速度进入匀强电 场时，如果初速度方向与电场力方向 在同一直线上，则粒子做匀变速直线 运动。此时，粒子的运动轨迹是一条 直线。
带电粒子在匀强电场中能量转化关系
05
平行板电容器及其性质研究
平行板电容器结构特点及工作原理
结构特点
由两个相互平行且相距很近的导体板组 成，中间为电介质。
VS
工作原理
当在两个导体板上分别施加等量的异种电 荷时，会在两板间产生匀强电场。
平行板电容器动态变化过程分析
电容变化
当改变两板间的距离、正 对面积或电介质时，电容 会发生变化。
电场的概念
电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中的电 荷有力的作用。
电场的基本性质
对放入其中的电荷有力的作用。
电场强度与电势
01
02
03
04
电场强度的定义
放入电场中某点的电荷所受的 电场力F跟它的电荷量q的比值 ，叫做该点的电场强度。
电场强度的方向
规定正电荷在该点所受电场力 的方向为该点的电场强度方向 。
高考物理二轮复习专题静电场讲含解析
静电场考点要求 专家解读物质的电构造、电荷守恒 Ⅰ从历年高考试题来看，对电场知识的观察主要集中在以下几个方面：(1)多个电荷库仑力的均衡和场强叠加问题。
(2)利用电场线和等势面确立场强的大小和方向，判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等。
(3)带电体在匀强电场中的均衡问题及其余变速运动的动力学识题。
(4)对平行板电容器电容决定要素的理解，解决两类有关动向变化的问题。
(5)剖析带电粒子在电场中的加快和偏转问题。
(6)示波管、静电除尘等在平时生活和科学技术中的应用。
静电现象的解说 Ⅰ 点电荷 Ⅰ 库仑定律 Ⅱ 静电场Ⅰ 电场强度、点电荷的场强 Ⅱ 电场线 Ⅰ 电势能、电势 Ⅰ 电势差Ⅱ 匀强电场中电势差与电场强度的关系 Ⅰ 带电粒子在匀强电场中的运动 Ⅱ 示波管 Ⅰ 常用的电容器Ⅰ电容器的电压、电荷量和电容的关系 Ⅰ纵观近几年高考试题，展望2019年物理高考试题还会考：1.本章基本看法的命题频次较高，主要波及电场的力的性质(电场、电场力)及能的性质(电势、电势能) 、平行板电容器，一般多以选择题出现．2．带电粒子在电场中的运动，是近几年高考取命题频次较高、难度较大的知识点之一，带电粒子在电场中的运动，一般波及办理带电粒子(一般不计重力)和带电体(一般要考虑重力)在电场中的加快与偏转问题或许做匀速圆周运动等，运用的规律是把电场力、能量公式与牛顿运动定律、功能原理以及磁场等内容联系起来命题，对考生综合剖析能力有较好的测试作用考向01 电场力的性质（1）考大纲求认识静电现象的有关解说，能利用电荷守恒定律进行有关判断；会解决库仑力参加的均衡及动力学识题；.理解电场强度的定义、意义及表示方法；娴熟掌握各样电场的电场线散布，并能利用它们剖析解决问题.3.会剖析、计算在电场力作用下的电荷的均衡及运动问题。
（2）小球受mg、绳的拉力T和电场力F作用途于均衡状态，如下图依据几何关系有，得m=4.0×10–4 kg【考点定位】电场强度，电场线，电势，电势能，曲线运动，带电粒子在电场中的运动【名师点睛】本题观察的知识点许多，应从曲线运动的特色和规律出发判断出电子的受力方向，再利用有关电场和带电粒子在电场中的运动规律解决问题。
高中物理高考 第8章 第1讲 静电场中力的性质 2023年高考物理一轮复习(新高考新教材)
第八章 静电场
考 情 分 析
试题 情境
考查内容 库仑定律
电场的性质
电容器 带电粒子在电场中的运动 生活实践类
自主命题卷
全国卷
2021·天津卷·T1
2021·湖南卷·T4 2021·广东卷·T6
2019·全国Ⅰ卷·T15 2018·全国Ⅰ卷·T16
2021·山东卷·T6
2021·全国甲卷·T19
考向2 电场线的理解及应用
例6 某电场的电场线分布如图所示，下列说法正确的是 A.c点的电场强度大于b点的电场强度 B.若将一试探电荷＋q由a点释放，它将沿电场线运动到b点
√C.b点的电场强度大于d点的电场强度
D.a点和b点的电场强度方向相同
电场线的疏密表示电场强度的大小，由题图可知 Eb>Ec，Eb>Ed，C正确，A错误； 由于电场线是曲线，由a点释放的正电荷不可能沿电场线运动，B 错误； 电场线的切线方向为该点电场强度的方向，a点和b点的切线不同向， D错误.
√C.点电荷Q的位置坐标为0.3 m
D.点电荷Q是正电荷
由A处试探电荷的F－q图线可得，该处的场强为E1＝ Fq＝11 4×105 N/C， 方向水平向右，同理可得，B处的场强为E2＝Fq22 ＝0.25×105 N/C，方 向水平向左，A、B错误；
由A、B的分析可知，点电荷Q应为负电荷，且在A、B之间，设Q到A点 的 ＝14距×离10为5 Nl，/C由，点联电立荷解场得强l＝公0式.1可m得，E故1＝点kQl电2＝荷4×Q1的05位N置/C坐，标E2为＝0k.30.m5Q－，lC2 正确，D错误.
小球A回到初始位置，此时A、C间的库仑力与旋钮旋转的角度成正比.现
用一个电荷量是小球C的三倍、其他完全一样的小球D与C完全
2018年学习静电场课件PPT
• 解析 由运动轨迹分析可知q受到库仑斥力 的作用，O点的电荷应为正电荷，A错；从 a到b的过程q受到逐渐变大的库仑斥力，速 度逐渐减小，加速度增大，电势能逐渐增 大；而从b到c的过程q受到逐渐变小的库仑 斥力，速度逐渐增大，加速度减小，电势 能逐渐减小，B错，C对；由于a、c两点在 同一等势面上，整个过程中，电场力不做 功，D对．
• 【例4】 为使带负电的点电荷q在一匀强 电场中 • 沿直线匀速地由A运动到B，必须对电荷 施加 • 一恒力F，如图1－8－3所示．若AB 图1＝ －8－3 0.4 m， • α＝37°，q＝－3×10－7 C，F＝ 1.5×10－4 N， • A点电势φA＝100 V．(不计重力) • (1)在图中用实线画出电场线，用虚线画 出通过A、B两点的等势线，并标明它们的
• 解析 根据牛顿第二定律可得ma＝qE，又 根据电场线的疏密程度可以得出Q、R两点 处的电场强度的大小关系为ER>EQ，则带电 粒子在R、Q两点处的加速度的大小关系为 aR>aQ，故D错误；由于带电粒子在运动过 程中只受电场力作用，只有动能与电势能 之间的相互转化，则带电粒子的动能与电 势能之和不变；故C错误；根据物体做曲线 运动的轨迹与速度，合外力的关系可知， 带电粒子在R处所受电场力的方向为沿电场 线向右．假设粒子从Q向P运动，则电场力 做正功，所以电势能减小，动能增大，速
三、电场力做功与电势差、电势能的综合问题 1．电势由电场本身决定，与试探电荷无关，其大小与参考点 的选取有关，有相对性． 2．电势差是电场中两点电势的差值，其计算公式有：UAB＝φA WAB －φB，UAB＝ q .
• 3．计算静电力做功的方法，常见的有以下 几种：(1)利用静电力做功与电势能的关系 求解：WAB＝EpA－EpB.(2)利用W＝Fd求解， 此公式只适用于匀强电场．(3)利用公式 WAB＝qUAB求解．(4)利用动能定理求解．
高考物理专题复习 专题六 静电场(共26张PPT)
W2q．的再点Ｗ将电ＡQ荷Ｂ1＝从Q2ｑC从点Ｕ无沿Ａ穷ＢC远B移处到移ＷB到Ａ点ＢC＝并点-固△．定E下pA．列B=最说E后法PA-将正EP一确B 电的荷有E 量U为-
本 规 律
其C．它Q公2从式无：穷（远1）处Ｕ移Ａ到ＢC＝点φ的Ａ－过φ程Ｂ中（所2）受匀电强场电力场做中的功W为 dq2EW d
专题六 静电场
江苏省邗江中学
主要公式
电场力、电场强度： F=qE
E=
F q
电场力做功、电势能公式：
F= K
qQ r2
E=
K
Q r2
ＷＡＢ＝ｑＵＡＢ
ＷＡＢ＝-△EpAB=EPA-EPB EPA =q φＡ
其它公式：（1）ＵＡＢ＝φＡ－φＢ
（2）匀强电场中
EU d
W qE d
电容公式： C Q
U
d qE
d
C.Q2从无穷远处移到C点的过程中 所受电场力做的功为2W
D.Q2在移到C点后的电势能为-4W
例+无电电q1穷的场场.(远2点强力0处电度做19（荷、功·江电固电、苏势定场电卷为在力势)0如A：能）点图公移F．所=式到q先示E：C将，点一A，EB电=此CE荷Fq为过PA量等=程q也边中φF为=Ａ三，K+角电qqrQ2的形场点，力电E电做=荷荷功K Qr量Q为2 1为从- 基
常见电场线
等势面特点
（1）在同一等势面上移动电荷时电场力不做功
（2）等势面一定与电场线垂直，即与场强方向垂直
（3）电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面
（4）等差等势面的疏密表示电场的强弱（等差等势面越 密的地方电场线越密，即场强越大)
常见等势面
例+无电电q1穷的场场.(远2点强力0处电度做19（荷、功·江电固电、苏势定场电卷为在力势)0如A：能）点图公移F．所=式到q先示E：C将，点一A，EB电=此CE荷Fq为过PA量等=程q也边中φF为=Ａ三，K+角电qqrQ2的形场点，力电E电做=荷荷功K Qr量Q为2 1为从- 基
高中物理复习 经典专题讲座 (8)
第2课时电学图象问题18(2)18题19(2)21题19(3)19题1．φ－x图象(如图1所示)(1)电场强度的大小等于φ－x图线的斜率的绝对值，电场强度为零处φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零．(2)在φ－x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向．图1(3)在φ－x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用W AB＝qU AB，进而分析W AB的正负，然后作出判断．(4)在φ－x图象中可以判断电场类型，如图2所示，如果图线是曲线，则表示电场强度的大小是变化的，电场为非匀强电场；如果图线是倾斜的直线，则表示电场强度的大小是不变的，电场为匀强电场．图2(5)在φ－x图象中可知电场强度的方向，进而可以判断电荷在电场中的受力方向．2．E－x图象(电场方向沿x轴正方向为正)(1)E－x图象反映了电场强度随位移变化的规律，E>0表示电场强度沿x轴正方向；E<0表示电场强度沿x轴负方向．(2)在给定了电场的E－x图象后，可以由图线确定电场强度、电势的变化情况，E－x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差(如图3所示)，两点的电势高低根据电场方向判定．在与粒子运动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况．图3(3)在这类题目中，还可以由E－x图象画出对应的电场，利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题．例1(多选)(2019·安徽蚌埠市第二次质检)电场中有一条电场线与x轴重合，x轴上各点的电场强度与位置的关系如图4所示，一质子只在电场力作用下，自坐标原点由静止释放沿x轴正方向运动，已知Oa＝ab＝bc＝d，b点电势φb＝0.则下列结论正确的是()图4A．质子沿x轴做匀速直线运动B．质子在a、c两点的电势能相等C．质子在a、b、c三点的动能之比为2∶3∶4D．坐标原点O的电势为1.5E0d答案CD解析由E－x图象和F＝qE可知质子沿x轴先做匀加速直线运动，后做加速度减小的加速直线运动，最后做加速度增大的加速直线运动，故A 错误；质子一直做加速直线运动，电场力做正功，电势能减小，故B 错误；由E －x 图象与x 轴所围“面积”表示电势差，因此U Oa ＝E 0d ，U Ob ＝32E 0d ，U Oc ＝2E 0d ，由动能定理有E k a ＝qU Oa ＝qE 0d ，E k b ＝qU Ob ＝32qE 0d ，E k c ＝qU Oc ＝2qE 0d ，所以质子在a 、b 、c 三点的动能之比为2∶3∶4，故C 正确；根据U Ob ＝φO －φb 可得坐标原点O 的电势为φO ＝1.5E 0d ，故D 正确．拓展训练1 (2019·江西省重点中学协作体第一次联考)将两个点电荷A 、B 分别固定在水平面上x 轴的两个不同位置上，将一带负电的试探电荷在水平面内由A 点的附近沿x 轴的正方向移动到B 点附近的过程中，该试探电荷的电势能随位置变化的图象如图5所示，已知x AC >x CB ，图中的水平虚线在C 点与图线相切，两固定点电荷带电荷量的多少分别用q A 、q B 表示．则下列分析正确的是( )图5A．两固定点电荷都带正电，且q A>q BB．在AB连线内，C点的电场强度最小但不等于零C．因试探电荷的电势能始终为正值，可知A、B两点间沿x轴方向的电场强度始终向右D．如果将试探电荷的电性改为正电，则该电荷在C点的电势能最大答案 D解析负试探电荷从A运动到C，电势能降低，则从A到C电势逐渐升高，电场方向从C 到A；负电荷从C到B电势能增加，则电势逐渐降低，则电场方向从C到B.即电场方向先沿x轴负方向，后沿x轴正方向，则q A和q B均为负电荷．因为在q A和q B连线中点处的合场强沿x轴负方向，故q A>q B，故A、C均错误；E p－x图象的斜率大小代表电场力，而C点的切线斜率为零，说明该试探电荷在C点处受到的电场力为零，B错误；在C点负电荷的电势能最低，则正电荷在C点的电势能最大，故D正确．例2(2019·陕西榆林市第二次模拟)某静电场的方向平行于x轴，其电势φ随x的分布如图6所示．一质量m＝4×10－10 kg、电荷量q＝2×10－9C的带负电粒子(不计重力)从(－1,0)点由静止开始，仅在电场力作用下在x轴上往返运动．则该粒子运动的周期为()图6 A.2＋25 s B ．0.6 s C ．0.1 s D.5＋52s 答案 B解析 粒子先沿x 轴正方向做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，然后反向运动．E 1＝ΔΦΔx＝101 V/m ＝10 V/m ，a 1＝qE 1m ＝50 m/s 2；由x 1＝12a 1t 12，解得粒子沿x 轴正方向运动的时间为t 1＝2x 1a 1＝2×150s ＝0.2 s ；同理可得粒子沿x 轴正方向做匀减速运动的时间为t 2＝0.1 s ；且粒子到达x ＝0.5 m 处的速度恰好为零，反向运动的时间为t 1＋t 2＝0.3 s ；则粒子运动的周期为T ＝2(t 1＋t 2)＝0.6 s ；故选B.拓展训练2(2019·河南省高考适应性测试)如图7甲所示，M、N为正对竖直放置的平行金属板，A、B为两板中线上的两点．当M、N板间不加电压时，一带电小球从A点由静止释放经时间T到达B点，此时速度为v.若两板间加上如图乙所示的交变电压，t＝0时，将带电小球仍从A点由静止释放，小球运动过程中始终未接触极板，则t＝T时，小球()图7A．在B点上方B．恰好到达B点C．速度大于v D．速度小于v答案 B解析在A、B两板间加上如题图乙所示的交变电压，小球受到重力和电场力的作用，电场力做周期性变化，且电场力在水平方向，所以小球竖直方向做自由落体运动．在水平方向小球先做匀加速直线运动，后沿原方向做匀减速直线运动，t ＝T 2时速度为零，接着反向做匀加速直线运动，后继续沿反方向做匀减速直线运动，t ＝T 时速度为零．根据对称性可知在t ＝T 时小球的水平位移为零，所以t ＝T 时，小球恰好到达B 点，故A 错误，B 正确；在0～T 时间内，电场力做功为零，小球机械能变化量为零，所以t ＝T 时，小球速度等于v ，故C 、D 错误.例3(2019·安徽合肥市第二次质检)为了同时测量一电源的电动势E和内阻r，以及未知阻值的电阻R x，某同学设计了一电路．实验室提供的器材如下：待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很大的电压表一只、开关两个、导线若干．图8(1)为实现上述目的，请完善图8甲实物图连接；(2)该同学实验的主要步骤有：①闭合S1、S2，多次调节电阻箱，并记录其阻值及对应的电压表的示数；②保持S1闭合，断开S2，多次调节电阻箱，并记录其阻值及对应的电压表的示数；③根据记录的数据，作出两条1U－1R图线如图乙所示．由图线可得电动势E＝________，内阻r＝________，R x＝________.(用图中a、b、c表示)答案 (1)(2)1c 1a 1b －1a解析 (1)通过开关S 2控制电路中的电阻R x 是否接入电路，电路原理图如图所示：故实物连线图如图所示：(2)闭合S 1、S 2，有E ＝U ＋U R r ，故有1U ＝1E ＋r E ·1R； 保持S 1闭合，断开S 2，有E ＝U ＋U R(r ＋R x )，故有1U＝1E＋r＋R xE·1R；结合1U－1R图象可知，1E＝c，r＋R xE＝cb，rE＝ca，故解得：E＝1c，r＝1a，R x＝1b－1a.拓展训练3(2019·吉林省“五地六校”合作体联考)如图9所示为a、b两电阻的伏安特性曲线，图中α＝45°，关于两电阻的描述正确的是()图9A ．电阻a 的阻值随电流的增大而增大B ．因I －U 图线的斜率表示电阻的倒数，故电阻b 的阻值R ＝1tan α＝1.0 Ω C ．在两图线交点处，电阻a 的阻值等于电阻b 的阻值D ．在电阻b 两端加2 V 电压时，流过电阻的电流是4 A答案 C解析 I －U 图象的斜率等于电阻的倒数，由题图可知，电阻a 的图象的斜率越来越大，故a 的电阻随电流的增大而减小，故A 错误； I －U 图象的斜率表示电阻的倒数，但是由于横、纵坐标轴的长度单位不同，则不能由R ＝1tan α＝1.0 Ω求解电阻b 的阻值，只能通过R ＝U I ＝105Ω＝2 Ω求解，选项B 错误；根据R ＝U I可知在两图线交点处，电阻a 的阻值等于电阻b 的阻值，选项C 正确；由题图可知，在电阻b 两端加2 V 电压时，流过电阻的电流是1 A ，选项D 错误．1．解决电磁感应图象问题的“三点关注”(1)关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向．(2)关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应．(3)关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线的曲直是否和物理过程对应．2．解决电磁感应图象问题常用的“两个方法”(1)排除法；(2)函数法．例4(多选)(2019·全国卷Ⅱ·21)如图10，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计．虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场．将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好．已知PQ 进入磁场时加速度恰好为零．从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ 的电流随时间变化的图象可能正确的是()图10答案AD解析根据题述，PQ进入磁场时加速度恰好为零，两导体棒从同一位置释放，则两导体棒进入磁场时的速度相同，产生的感应电动势大小相等，若释放两导体棒的时间间隔足够长，在PQ通过磁场区域一段时间后MN进入磁场区域，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过PQ的电流随时间变化的图象可能是A；若释放两导体棒的时间间隔较短，在PQ没有出磁场区域时MN就进入磁场区域，则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变，两棒不受安培力作用，二者在磁场中做加速运动，PQ出磁场后，MN切割磁感线产生感应电动势和感应电流，且感应电流一定大于I1，受到安培力作用，由于安培力与速度成正比，则MN所受的安培力一定大于MN的重力沿导轨平面方向的分力，所以MN一定做减速运动，回路中感应电流减小，流过PQ的电流随时间变化的图象可能是D.拓展训练4(2019·广东广州市下学期一模)如图11甲所示，梯形硬导线框abcd固定在磁场中，磁场方向与线框平面垂直，图乙表示该磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系图，t＝0时刻磁场方向垂直纸面向里．在0～5t0时间内，设垂直ab边向上为安培力的正方向，线框ab边受到该磁场对它的安培力F随时间t变化的关系图为()图11答案 D解析 0～2t 0，感应电动势为：E 1＝S ΔB Δt ＝S B 0t 0，为定值，3t 0～5t 0，感应电动势为：E 2＝S ΔB Δt＝S B 0t 0，也为定值，因此感应电流也为定值，那么安培力F ＝BIL ∝B . 由于0～t 0，B 逐渐减小到零，故安培力逐渐减小到零，根据楞次定律可知，线框中感应电流沿顺时针方向，依据左手定则可知，线框ab 边受到的安培力方向向上，即为正；同理，t 0～2t 0，安培力方向向下，为负，大小增大，而在2t 0～3t 0，没有安培力；在3t 0～4t 0，安培力方向向上，为正，大小减小；在4t 0～5t 0，安培力方向向下，为负，大小增大，故D 正确，A 、B 、C 错误．拓展训练5(多选)(2019·东北三省四市教研联合体模拟)如图12所示，光滑平行金属导轨MN、PQ放置在同一水平面内，M、P之间接一定值电阻R，金属棒ab垂直导轨放置，金属棒和导轨的电阻均不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中．t＝0时对金属棒施加水平向右的外力F，使金属棒由静止开始做匀加速直线运动．下列关于通过金属棒的电流i、通过导轨横截面的电荷量q、拉力F和拉力的功率P随时间变化的图象，正确的是()图12答案 AC解析 由题意可知，金属棒由静止开始做匀加速直线运动，则有：x ＝12at 2，v ＝at ， 根据法拉第电磁感应定律得：E ＝BL v ＝BLat ，则感应电流i ＝E R ＝BLa Rt ，故A 正确； 根据E ＝ΔΦΔt ，I ＝E R 和q ＝I Δt ，得q ＝ΔΦR ，而ΔΦ＝B ΔS ＝BLx ＝12BLat 2，故q ＝BLa 2Rt 2，故B 错误；根据牛顿第二定律有：F －F 安＝ma ，F 安＝BiL ＝B 2L 2a Rt ，解得：F ＝ma ＋B 2L 2a Rt ，故C 正确； 根据P ＝F v ，得P ＝F v ＝ma 2t ＋B 2L 2a 2R t 2，故D 错误． 专题强化练(限时20分钟)1. (2019·陕西榆林市第二次模拟)如图1所示，单匝线圈abcd 固定于分布均匀的磁场中，磁场方向垂直线圈平面．当磁场的磁感应强度B 随时间t 变化时，ab 边受到的安培力恒定不变．则下列磁感应强度B 随时间t 变化的图象中可能正确的是( )图1答案 C解析 设线圈的ab 边长为L ，ad 边长为l ，当磁感应强度发生变化时，线圈内产生感应电动势为：E ＝ΔΦΔt ＝ΔB ·S Δt ＝ΔB ·Ll Δt ；感应电流为：I ＝E R ；安培力为：F ＝BIL ，得：F ＝B ·ΔB ·L 2l Δt ·R，由ab 边受到的安培力恒定不变可知，若磁感应强度B 增大，则ΔB Δt 减小；若B 减小，则ΔB Δt增大．故C 正确．2．(多选)(2019·四川省综合能力提升卷(三))空间有一沿x 轴分布的电场，其电场强度E 随x 变化的图象如图2所示．－x 1、x 1、x 2、x 3是x 轴上的四个点，图象关于坐标原点O 中心对称，下列说法中正确的是( )图2A ．－x 1处的电势比x 1的电势高B ．将正电荷由－x 1移到x 2，电势能先增大，后减小C ．将一负电荷由－x 1处由静止释放，若只受电场力作用，它将在－x 1和x 1之间往复运动D ．负电荷在4个点中位于x 2电势能最大答案 BC解析 根据题意，电场关于x 轴对称分布，作出电场线如图所示．根据顺着电场线电势降低，则O 电势最高，从图线看出，电场强度关于原点O 对称，则x 轴上关于O 点对称位置的电势相等．则－x 1处的电势与x 1处的电势相等，故A 错误；将正电荷由－x 1移到x 2，电势能先增大，后减小，选项B 正确；－x 1和x 1之间的电场是对称的，将一负电荷由－x 1处由静止释放，负电荷先向O 做加速运动，经过O 点之后做减速运动，到x 1处速度减为零，则它将在－x 1和x 1之间往复运动，选项C 正确；4个点中，x 3点的电势最低，则负电荷在4个点中位于x 3电势能最大，选项D 错误．3. (多选)(2019·湖北恩施州教学质量检测)如图3所示为某静电场中x轴上各点电势分布图，一个带电粒子在坐标原点O由静止释放，仅在电场力作用下沿x轴正向运动，则下列说法正确的是()图3A．粒子一定带正电B．粒子运动到坐标轴上x2处速度最大C．粒子从坐标轴上x1处运动到x3处，电场力的冲量为零D．粒子从坐标轴上x1处运动到x2处，加速度先增大后减小答案BC解析由于从坐标原点沿x轴正向电势先升高后降低，因此电场方向先向左后向右，由于带电粒子在坐标原点由静止沿x轴正向运动，因此可知粒子带负电，选项A错误；粒子从O到x 2做加速运动，从x 2向右做减速运动，因此粒子运动到坐标轴上x 2处速度最大，选项B 正确；由于粒子只受电场力作用，因此电势能和动能之和为一定值，即粒子在x 1处和x 3处电势能相等，动能相等，由于运动方向相同，因此速度相同，根据动量定理可知，粒子从坐标轴上x 1处运动到x 3处，电场力的冲量为零，选项C 正确；由E ＝ΔφΔx可知，坐标轴上x 1处到x 2处，电场强度一直减小，由a ＝qE m可知，粒子的加速度一直减小，选项D 错误． 4. (2019·广东深圳市第二次调研)真空中，在x 轴上x ＝0和x ＝8 m 处分别固定两个电性相同的点电荷Q 1和Q 2.电荷间连线上的电场强度E 随x 变化的图象如图4所示(x 轴正方向为场强正方向)，其中x ＝6 m 处E ＝0.将一个正试探电荷在x ＝2 m 处由静止释放(重力不计，取无穷远处电势为零)．则( )图4A ．Q 1、Q 2均为负电荷B ．Q 1、Q 2带电荷量之比为9∶1C ．在x ＝6 m 处电势为0D ．该试探电荷向x 轴正方向运动时，电势能一直减小答案 B解析 由题图，在x ＝0处场强为正，x ＝8 m 处场强为负，可知Q 1、Q 2均为正电荷，故A 错误；根据题意“x ＝6 m 处E ＝0 ”可知，在x ＝6 m 处，E 1＝E 2，即k Q 162＝k Q 222，解得Q 1Q 2＝6222＝91，故B 正确；由于无穷远处电势为零，故在x ＝6 m 处电势不为0，故C 错误；该试探电荷向x 轴正方向运动时，电场力先做正功，再做负功，因此电势能先减小后增大，故D 错误．5．(2019·湖南长沙、望城、浏阳、宁乡四县市区3月调研)如图5所示，正方形导线框abcd 放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图乙所示，t ＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里．下列选项中能表示线框的ab 边受到的磁场力F 随时间t 的变化关系的是(规定水平向左为力的正方向)( )图5答案 A解析 0～1 s ：磁场方向向里且均匀减小，由楞次定律可得，线框中产生顺时针方向的感应电流，由E ＝n ΔΦΔt可知，产生的感应电动势恒定，电流恒定，所以ab 边受到的安培力F 安＝BIL 均匀减小，由左手定则可知，安培力方向向左即为正；1～3 s ：磁场方向向外且均匀增大，由楞次定律可得，线框中产生顺时针方向的感应电流，由E ＝n ΔΦΔt可知，产生的感应电动势恒定，电流恒定，所以ab 边受到的安培力F 安＝BIL 均匀增大，由左手定则可知，安培力方向向右即为负；3～5 s ：磁场方向向外且均匀减小，由楞次定律可得，线框中产生逆时针方向的感应电流，由E ＝n ΔΦΔt可知，产生的感应电动势恒定，电流恒定，所以ab 边受到的安培力F 安＝BIL 均匀减小，由左手定则可知，安培力方向向左即为正；综合上述分析可知A 正确．6．(多选)(2019·湖南娄底市下学期质量检测)如图6甲所示，圆形线圈P 静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q ，P 和Q 共轴，Q 中的电流i 随时间t 变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P 所受的重力为G ，桌面对P 的支持力为F N ，则( )图6A ．在t 1时刻，F N >G ，P 有收缩的趋势B ．在t 2时刻，F N ＝G ，穿过P 的磁通量不变C ．在t 3时刻，F N ＝G ，P 中有感应电流D ．在t 4时刻，F N ＞G ，P 有收缩的趋势答案 ABC解析 当螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈P 中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈P 将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势，即F N >G ，P 有收缩的趋势，故A 正确；当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈P 中的磁通量不变，因此线圈P 中无感应电流产生，故t 2时刻F N ＝G ，故B 正确；t 3时刻螺线管中电流为零，但是线圈P 中磁通量是变化的，因此此时线圈P 中有感应电流，但此时刻二者之间没有相互作用力，即F N＝G，故C正确；当螺线管中电流不变时，其形成的磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故t4时刻F N＝G，此时P没有收缩的趋势，故D错误．7．(2019·山西五地联考上学期期末)学校物理兴趣小组为探究多用电表欧姆挡的原理，决定自己动手设计一个欧姆表，其内部的结构图如图7甲所示，已知电源电动势E约为3 V，其他数值同学们都忘记了，所以同学们决定测量欧姆表的电源电动势和内阻．图7(1)两表笔分别与电阻箱两接线柱相连，调节电阻箱，直到电流表读数如图乙，电阻箱示数如图丙，则欧姆表的内阻约为________ Ω.(2)该小组同学把欧姆表的两表笔与电阻箱连接，根据记录的电阻箱阻值R与多用电表电流挡的读数I，在如图8所示坐标系中描点，请根据坐标系中所描点作出图象；图8(3)由图象可得欧姆表的电源电动势E＝________ V，欧姆表的内阻r＝________ Ω.答案(1)10(2)(3)3.010.5解析(1)由题图乙可知，电流表分度值为0.01 A，示数为0.10 A；由题图丙可知电阻箱示数为：R＝0×1 000 Ω＋0×100 Ω＋2×10 Ω＋0×1 Ω＝20 Ω，由闭合电路欧姆定律得：I＝ER＋R内即：0.10 A＝3 V20 Ω＋R内解得：R内＝10 Ω；(2)根据坐标系内描出的点作出图象如图所示：(3)由闭合电路欧姆定律得：I ＝ER ＋r整理得：1I ＝1E R ＋r E ，由1I －R 图象可知：k ＝1E ＝Δ1I ΔR ＝13，解得电源电动势：E ＝3.0 V ，内阻：r ＝10.5 Ω.8．(2019·广西钦州市第三次质检)某小组通过实验测绘一个标有“5.0 V7.5 W ”某元件的伏安特性曲线，电路图如图9甲所示，备有下列器材：图9A ．电池组(电动势为6.0 V ，内阻约为1 Ω)B ．电压表(量程为0～3 V ，内阻R V ＝3 kΩ)C．电流表(量程为0～1.5 A，内阻约为0.5 Ω)D．滑动变阻器R(最大阻值10 Ω，额定电流1 A)E．定值电阻R1(电阻值为1.5 kΩ)F．定值电阻R2(电阻值为3 kΩ)G．开关和导线若干(1)实验中所用定值电阻应选________(填“E”或“F”)．(2)根据图甲电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整．(3)某次实验时，电压表示数指针位置如图丙所示，则电压表读数是________V，元件两端电压是________V.(4)通过实验数据描绘出该元件的伏安特性曲线如图丁所示．若把两个同样的该元件并联后与电动势为4.5 V、内阻为1.5 Ω的电源相连接，则此时每个元件的电阻值均为________Ω.(计算结果保留2位有效数字)答案(1)F(2)如图所示(3)2.20 4.4(4)1.7 (1.5～1.9均可)解析(1)电源电动势为6.0 V，电压表量程为3 V，内阻为3 kΩ，则可将电压表扩大量程，串联一个大小为3 kΩ的分压电阻后，量程扩大到6.0 V，则定值电阻应该选择F.(2)实物电路连接如图；(3)某次实验时，电压表示数指针位置如题图丙所示，则电压表读数是2.20 V，元件两端电压是2×2.20 V＝4.4 V.(4)设通过每个元件的电流为I，根据闭合电路欧姆定律应有E＝U＋2Ir，变形为U＝4.5－3I，在表示小灯泡的I－U图象中作出表示电源的I－U图象，如图所示，读出两图线的交点坐标为U＝1.65 V，I＝0.95 A，所以每个元件的电阻为R＝UI≈1.7 Ω.。
高中物理 静电场1-9节复习课件
由对称性可知，各小段带电环在 P 处的场强 E 的垂直于轴向的分量 Ey 相互抵消．而 E 的轴向分量 Ex 之和即为带电圆环在 P 处的场强． EP ＝ ∑Ex ＝ ∑k k . 3 2 2 R ＋L 2 QL Q Q L · cos α ＝ ∑k · 2 2 2 2 2 2＝ nR ＋L nR ＋L R ＋L
要点探究
变式题 某静电场的电场线分布如图 33－8 所示，图中 P、Q 两点的 电场强度的大小分别为 EP 和 EQ，电势分别为 UP 和 UQ，则( A )
图 33－8
A.EP>EQ, UP>UQ
B．EP>EQ, UP<UQ
C．EP<EQ, UP>UQ D．EP<EQ, UP<UQ
四、电势能和电势
│ 要点探究
电场线的作用
电场线是认识和研究电场问题的有力工具，必须掌握典型电场的 电场线分布，电场线的基本作用如下： 1．判断库仑力的方向； 2．判断场强的大小(定性)和方向； 3．判断电荷在电场中电势能的大小； 4．判断电势的高低和电势降落的快慢； 5．间接判断电场力做功的正负；
6．判断等势面的疏密和位置．
例2 ab 是长为 l 的均匀带电细杆，P1、P2 是位于 ab 所在直线上的
两点， 位置如图 33－3 所示． ab 上电荷产生的静电场在 P1 处的场强大小 为 E1，在 P2 处的场强大小为 F2.则以下说法正确的是( D )
图 33－3
A.两处的电场方向相同，E1＞E2 B．两处的电场方向相反，E1＞E2 C．两处的电场方向相同，E1＜E2 D．两处的电场方向相反，E1＜E2
2．弄清力和运动的关系，揭示粒子为什么这样运动，带电粒子 所受合力应指向轨迹弯曲的凹侧． 3．粒子运动轨迹和电场线重合必须同时满的三个条件：(1)电场