2022年高考物理一輪復習第七章靜電場第3課時電場性質(zhì)的應(yīng)用學案新人教版

1、-4 -第3課時電場性質(zhì)的應(yīng)用MES1謝前集訓真題一明考情1 . （2021年1月新高考8省聯(lián)考遼寧卷）（多選）電荷量相等的四個: 產(chǎn), J點電荷分別固定于正方形的四個頂點，o點是正方形的中心，電場線分布二如圖所示，取無限遠處電勢為零。下列說法正確的是（）A.正方形右下角電荷q帶正電B. M M P三點中N點場強最小一C. M M P三點中M點電勢最高D.負電荷在P點的電勢能比在 O點的電勢能小解析：選 AC根據(jù)電場線的特點，正方形左上角電荷帶正電，右上角電荷帶負電，右下角電荷帶正電，左下角電荷帶負電， A正確；根據(jù)電場線的疏密表示場強的大小知，M N、P三點中M點場強最小，B錯誤；依據(jù)對稱性

2、可知， O點電勢為零，M點電勢為零，M P兩點更 接近負電荷，電勢為負，所以三點中 M點電勢最高，C正確；將負電荷從 P點移動到O點，電 勢升高，電場力做正功，電勢能減少，所以負電荷在 P點的電勢能比在 O點的電勢能大，D錯 誤。2. （2020 江蘇高考）（多選）如圖所示，絕緣輕桿的兩端固定帶有等量異號電荷的小球（不計重力）。開始時，兩小球分別靜止在 A、B位置?，F(xiàn)外加一勻強電場 E, 在靜電力作用下，小球繞輕桿中點 O轉(zhuǎn)到水平位置。取O點的電勢為0。 下列說法正確的有（）A.電場E中A點電勢低于B點B.轉(zhuǎn)動中兩小球的電勢能始終相等C.該過程靜電力對兩小球均做負功D.該過程兩小球的總電勢能增

3、加解析：選AB沿電場線方向電勢降低，則 B點的電勢比 A點的電勢高，A正確；由對稱 性可知，兩小球所處位置的電勢的絕對值始終相等，則由Ep=q（1）可知兩小球的電勢能始終相等，B正確；該過程中，帶正電荷的小球所受的電場力方向向右，帶負電荷的小球所受的電場 力方向向左，則電場力對兩小球均做正功，C錯誤；電場力做正功，電勢能減少，所以該過程中兩小球的總電勢能減少，D錯誤。3. （2019 天津高考）如圖所示，在水平向右的勻強電場中，質(zhì)量為m的帶電小球，以初速度v從M點豎直向上運動，通過 N點時，速度大小為 2v,方向與電場方向相反，則小球從 M運動到N的過程（）A.動能增加，VB .機械能增加 2

4、mV1bC.重力勢能增加2m2D .電勢能增加2mV解析：選B小球動能變化量 A 0=2皿2 v) 2mV： 2mV,故A錯誤。由于重力和電場力 做功，小球機械能增加量等于電勢能減少量。帶電小球在水平方向做向左的勻加速直線運動， 由運動學公式得(2v)2-0=2qmX,則電勢能減少量等于電場力做的功AE = Wt=qEx= 2mV,故B正確，D錯誤。小球在豎直方向做勻減速到速度為零的運動，由v2=2gh,得重力勢12能增加重 AE=mgh= 2mv,故C錯誤。4. (2019 全國卷出)空間存在一方向豎直向下的勻強電場，O P是電場中的兩點。從 O點沿水平方向以不同速度先后發(fā)射兩個質(zhì)量均為m的

5、小球A、區(qū)A不帶電，B的電荷量為q(q>0)。A從O點發(fā)射時的速度大小為 V0,到達P點所用時間為t； B從O點到達P點所用時間為2o重力加速度為g,求:(1)電場強度的大小；(2) B運動到P點時的動能。解析：(1)設(shè)電場強度的大小為 E,小球B運動的加速度為 a。根據(jù)牛頓第二定律、運動 學公式和題給條件，有m什 qE= ma2a 2 2=1gt2解得E= 3mg q(2)設(shè)B從O點發(fā)射時的速度為V1,到達P點時的動能為Ek, O P兩點的高度差為h,根據(jù)動能定理有Ek2mv2= mgh qEht , 且有 V15 = V0t12h = 2gt聯(lián)立式得Ek= 2rmV02+g2t 2)

6、。答案：(1) 3mg (2)2 mv02 + g2t2) q考情分析電場強度、電勢、電勢差、電勢能等概念是高考的熱點，且經(jīng)常結(jié)合電場線、等勢面或 帶電粒子在電場中的運動軌跡考查，有時還結(jié)合圖像考查，并涉及力的平衡、牛頓第二定律、 動能定理等力學知識，復習備考時應(yīng)引起足夠的重視。MJh&J課堂精研題型析考法命題視角一 電場線、等勢面（線）與運動軌跡問題一 電場線結(jié)合運動軌跡的求解方法1 .首先根據(jù)帶電粒子運動軌跡彎曲的方向判斷出受力的方向，帶電粒子所受的電場力方 向沿電場線指向運動軌跡的凹側(cè)，再根據(jù)粒子的電性判斷場強的方向。2 .根據(jù)電場線的疏密，判斷加速度大小關(guān)系。3 .帶電粒子的軌

7、跡的切線方向為該處的速度方向。4 .根據(jù)電場力的方向與速度方向的夾角是銳角還是鈍角判斷電場力的做功情況。5 例1帶電粒子僅在電場力作用下，從電場中a點以初速度vo進入電場并沿虛線所示的軌跡運動到b點，如圖所示。下列說法正確的是 （）A.粒子帶負電荷8 .從a到b過程中，粒子的速度先增大后減小C.從a到b過程中，粒子加速度一直增大D.從a到b過程中，粒子的機械能先減小后增大解析由題圖知粒子受到的電場力沿電場線方向，故粒子帶正電，A錯誤；從a到b過程中，電場力先做負功再做正功，粒子的電勢能先增大后減小，動能先減小后增大，速度先 減小后增大，根據(jù)電場線的疏密知場強先變小后變大，加速度先減小后增大，故

8、粒子的機械 能先減小后增大，B、C錯誤，D正確。答案D二等勢面線結(jié)合運動軌跡的求解方法根據(jù)帶電粒子在不同的等勢面之間移動，結(jié)合題意確定電場力做正功還是做負功、電勢 能的變化情況或等勢面的電勢高低，垂直等勢面（線）畫出電場線來分析。例2（多選）如圖，一帶正電的點電荷固定于 O點，兩虛線圓均以O(shè)為圓心，兩實線分別為帶電粒子 M和N先后在電場中運動的軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點。不計重力。下列說法正確的是（）A. M帶負電荷，N帶正電荷B. MB b點的動能小于它在a點的動能C. N在d點的電勢能等于它在e點的電勢能D. N在從c點運動到d點的過程中克服電場力做功解析 粒子受到的電場

9、力指向軌跡的凹側(cè)，可知M受到了引力作用，N受到了斥力作用，故M帶負電荷，N帶正電荷，選項 A正確；由于虛線是等勢面，故 M從a點到b點電場力對其 做負功，動能減小，選項 B正確；d點和e點在同一等勢面上， N在d點的電勢能等于它在 e 點的電勢能，故選項 C正確；N從c點運動到d點的過程中，電場力做正功，故選項 D錯誤。答案ABC集訓沖關(guān)1 .如圖，P是固定的點電荷，虛線是以 P為圓心的兩個圓。帶電粒子 Q .一二在P的電場中運動，運動軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上的三V 個點。若Q僅受P的電場力作用，其在 a、b、c點的加速度大小分別為 a” !卜呼；! ab、ac,速度大小分別

10、為 va、vb、vc。則（）"、卜一卜A. aa>ab>ac, va>vc>vbB. aa>ab>a。，vb>vc>vaC. ab>ac>aa, vb>vc>vaD. ab>ac>aa, va>vc>vb解析：選 D a、b、c三點到固定的點電荷 P的距離rbvrcvn,則三點的電場強度由 E nkS'可知Eb>Ec>Ea,故帶電粒子 Q在這三點的加速度 ab>a>aa。由運動軌跡可知帶電粒子 r一 1010Q所受P的電場力為斥力， 從a至Ub電場力做負功，

11、由動能te理一| qUb| =mv mv v 0,則1212vbva,從b到c電場力做正功，由動能定理 | qUbc| =2mv 3mv >0, vc>vb,又|3|>|出|,則Va>Vc,故Va>Vc>Vb,選項D正確。2.（2021 陜西商洛期末）（多選）如圖所示，實線表示電場線，虛線ABC,三表示一帶電粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，其中過B點的切線與該處的電場線垂直。下列說法正確的是（）A.粒子帶正電B.粒子在B點的加速度大小大于它在C點的加速度大小C.粒子在B點時電場力做功的功率為零D.粒子從A點運動到C點的過程中電勢能先減少后增加-5解析：選BC

12、根據(jù)粒子軌跡可知， 粒子所受電場力方向沿電場線切線與電場線方向相反， 粒子帶負電，選項 A錯誤；根據(jù)電場線的疏密表示電場強度的大小，B點電場強度大小比 C點的大，粒子運動到 B點所受電場力大小比 C點的大，粒子在 B點的加速度大小大于它在 C點的加速度大小，選項 B正確；由于粒子運動到 B點時速度方向與電場力方向垂直，所以粒子在B點時電場力做功的功率為零，選項C正確；粒子從 A點運動到B點的過程中克服電場力做功，電勢能增大，粒子從 B點運動到C點的過程中電場力做正功，電勢能減小，所以粒子從A點運動到C點的過程中電勢能先增大后減小，選項D錯誤。3.如圖所示，空間中存在著由一固定的負點電荷 Q圖中

13、未畫出）產(chǎn)生的電場。另一正點電荷 q僅在電場力作用下沿曲線 MN1動，在M點的速度大小為V0,方向沿M叩向，到達N點時速度大小為V,且 V<V0，則（）A.Q一定在虛線MPT方B.M點的電勢比N點的電勢高C.q在M點的電勢能比在 N點的電勢能小D.q在M點的加速度比在 N點的加速度小-11 -解析：選C場源電荷帶負電，檢驗電荷帶正電，它們之間是吸引力，而曲線運動合力指向曲線的內(nèi)側(cè)，故 Q應(yīng)該在軌跡的內(nèi)側(cè)，故 A錯誤；試探電荷從 M到N速度減小，說明 M點離場源電荷較近，越靠近場源電荷電勢越低，所以M點的電勢比N點的電勢低，故 B錯誤;只有電場力做功，動能和電勢能之和守恒，N點動能小，故在

14、 N點電勢能大，故 C正確；離場源電荷越近，場強越大，加速度越大，所以q在M點的加速度比在 N點的加速度大，故 D錯誤。命題視角二電場中的功能關(guān)系問題電場中的功能關(guān)系 若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變。(2)若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變。除重力外，其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化量。(4)所有外力對物體做的總功等于物體動能的變化量。2.電場中功能關(guān)系問題的分析方法分析 受力、 運動 情況分析各 力做功 的正、負分清能選擇動能量形式，定理或能分析變一量守恒定化情況律分析列 式 求 解典例如圖所示，豎直固定的光滑絕緣細桿上O點套有一個電荷量為一q（q

15、>0）的小環(huán)，在桿的左側(cè)固定一個電荷量為Q60）的點電荷，桿上 a、b兩點與Q正好構(gòu)成等邊三角形，c是ab的中點。將小環(huán)從 O點無初速度釋放，通過a點的速率為V。若已知ab= Oa= l ,靜電力常量為k,重力加速度為g。則（）A.在a點,一 ，, kQq小環(huán)所受彈力大小為 pqB.在c點,小環(huán)的動能最大C.在c點,小環(huán)的電勢能最大D.在b點,小環(huán)的速率為，v2+2gl解析在a點，小環(huán)所受的電場力沿 aQ方向，大小為kQ2q,水平方向小環(huán)受力平衡,kQq 。3kQq所以小環(huán)受到向右的彈力大小等于電場力沿水平方向的分力-pzsin 60= 丫2；2 , A 錯慶;在c點時，小環(huán)水平方向受到

16、電場力和桿的彈力作用，豎直方向受到重力作用，合力豎直向下，小環(huán)有豎直向下的加速度， 所以在c點時小環(huán)的動能不是最大， B錯誤；c點距離Q最近, 電勢最高，帶負電的小環(huán)在 c點的電勢能最小，C錯誤；因為a、b兩點到Q的距離相等，所 1 O 1以a、b兩點電勢相等，小環(huán)從 a點到b點，電場力做功為 0,應(yīng)用動能te理得 mgmvb - mV,解得 Vb=qV + 2gl , D正確。答案D集訓沖關(guān)1 .空間有一沿x軸分布的電場，其場強E隨x變化的圖像如圖所示， 設(shè)場強沿x軸方向時為正。X1和X2為x軸上的兩點。一正電荷從X1運動 到X2,則該電荷的電勢能（）A.先減小后增大B.先增大后減小C.逐漸

17、增大D.逐漸減小解析：選B由題圖可知，正電荷從 xi運動到x2的過程中，運動的方向先與電場的方向相反，后與電場的方向相同，所以電場力先做負功后做正功，電勢能先增大后減小，故選項B正確，A、C D錯誤。2 .（2021年1月新高考8省聯(lián)考湖北卷）如圖所示，在電場強度大小 為E的勻強電場中，某電場線上有兩點M和N,距離為2d。在M和N處分別固定電荷量為+ q和一q的兩個點電荷。下列說法正確的是（）A.點電荷+ q和一q受到的靜電力大小均為 qE,方向相反8 .將點電荷+ q沿MN1線向N點移動距離d,靜電力對點電荷+ q做功為qEdC.交換兩個點電荷的位置，靜電力對兩個點電荷做功之和為零D.將兩點

18、電荷沿 MN1線移動距離d,保持兩個點電荷的距離不變，靜電力對兩個點電荷 做功之和為零解析：選D點電荷+ q和一q除受勻強電場對其作用力 qE外，還受到另一點電荷對其的 2庫侖力 心，故選項A錯誤；將點電荷+ q沿MN1線向N點移動距離d,靜電力做功既包括勻強電場的電場力對點電荷+ q做功為qEd,又包括點電荷一q的庫侖力對其做正功，故 B錯 誤；交換兩個點電荷的位置，靜電力對點電荷+q做正功，對點電荷一q也做正功，代數(shù)和不為0,故C錯誤；將兩點電荷沿 MN連線移動距離d,保持兩個點電荷的距離不變，此過程兩 點電荷間的庫侖力做功相互抵消，勻強電場的電場力對兩個點電荷做功相互抵消，故靜電力對兩個

19、點電荷做功之和為零，D正確。命題視角三電場中的圖像問題題型1 v -t圖像問題根據(jù)v -t圖像的速度變化、斜率變化確定電荷所受合力的方向與合力大小變化，確定電場的方向、電勢的高低及電勢能的變化。例1（2021 懷化調(diào)研）如圖甲所示，Q、Q是兩個固定的點電荷，一個帶負電的試探電荷僅在電場力作用下以初速度V0沿兩點電荷連線的中垂線從a點向上運動，其 v-t圖像如圖乙所示。下列說法正確的是 （）A.兩點電荷一定都帶正電，但電荷量不一定相等B .兩點電荷一定都帶正電，012時間內(nèi)試探電荷所經(jīng)過的各點場強越來越大C. tl、t 3兩時刻試探電荷在同一位置D. t 2時刻試探電荷的電勢能最大，試探電荷所在

20、處電場的電勢最高解析根據(jù)負試探電荷運動的v-t圖像的對稱性可知，兩點電荷都是帶等量的正電，根據(jù)等量正點電荷電場分布規(guī)律可知，電場強度沿兩電荷連線的中垂線向兩側(cè)先增大后減小， 由題圖乙可知負試探電荷運動的加速度先增加后減小，故0t 2時間內(nèi)試探電荷所經(jīng)過的各點場強先增大后減小，選項 A、B錯誤；根據(jù)對稱性可知 ti、t3兩時刻試探電荷在同一位置，選 項C正確；t 2時刻負試探電荷的速度減為零，此時試探電荷的電勢能最大，試探電荷所在其運動的區(qū)域內(nèi)所處電場的電勢最低，選項D錯誤。答案C題型2 E -x圖像問題1 . E - x圖像反映了場強隨位移變化的規(guī)律。2 . E>0表示場強沿x軸正方向，

21、E<0表示場強沿x軸負方向。3 .圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢差，“面積”大小表示電勢差大小，兩點的電勢 高低需根據(jù)電場方向判定。例2（多選）沿電場中某條直線電場線方向建立x軸，該電場線上各點電場強度E隨x的變化規(guī)律如圖所示，坐標點0、x1、x2和x3分別與x軸上Q A、R C四點相對應(yīng)，相鄰兩點間距相等。一個帶正電的粒子從 O點由靜止釋放，運動到 A點的動能為 R,僅考慮電場力作用，則（）A.從O點到C點，電勢先升高后降低B.粒子先做勻加速運動，后做變加速運動C.粒子在AB段電勢能變化量大于 BC段的電勢能變化量D.粒子運動到C點時動能小于3Ek解析由題圖知，從 O點到C點，沿電場

22、線方向，電勢逐漸降低，A項錯誤；由靜止釋放的粒子所受電場力與速度方向一致，所以粒子一直做加速直線運動，在。xi段電場強度逐漸變大，粒子所受電場力逐漸變大，做加速度增大的變加速直線運動，B項錯誤；E-x圖像中圖線與坐標軸圍成的圖形“面積”代表電勢差，AB段的電勢差大于 BC段的電勢差，故電場力做功Wb>Wc,由電場力做功與電勢能變化的關(guān)系得，粒子在AB段電勢能變化量大于 BC段的電1勢能變化量，C項正確；由E-x圖像中圖線與坐標軸圍成的圖形“面積”代表電勢差，UO*2&xi,1&<2日*2刈，得2 UO/>UAc,由動能定理 ql> AR,得qUO后E0,

23、 qUk= Ec R,知粒子運動到C點時動能小于3b, D項正確。答案CD題型3 6 -x圖像4 1） 6-x圖線上某點切線的斜率的絕對值表示電場強度的大小，巾-x圖線存在極值，其切線的斜率為零，則對應(yīng)位置處電場強度為零。（2）在6-x圖像中可以直接判斷各點電勢的大小，并可根據(jù)電勢大小關(guān)系確定電場強度 的方向。（3）在<）-x圖像中分析電荷移動時電勢能的變化，可用Wb= qUk進而分析 Wb的正負，然后作出判斷。例3在坐標一x0到x0之間有一靜電場，x軸上各點的電勢 6隨坐標 媼晨， x的變化關(guān)系如圖所示，一電荷量為e的質(zhì)子從一x0處以一定初動能僅在電J' 1場力作用下沿x軸正向

24、穿過該電場區(qū)域。則該質(zhì)子 （）/A.在一 x°0區(qū)間一直做加速運動B.在0x。區(qū)間受到的電場力一直減小C.在一 x°0區(qū)間電勢能一直減小D.在一x°0區(qū)間電勢能一直增加解析 從一x0到0,電勢逐漸升高，意味著該區(qū)域內(nèi)的場強方向向左，質(zhì)子受到的電場力向左，與運動方向相反，所以質(zhì)子做減速運動，A錯誤；設(shè)在xx+Ax,電勢為（）（）+,（一，、， 一AA 6 r一A 6 ,根據(jù)場強與電勢差的關(guān)系式E=T，當Ax無限趨近于零時， V表示x處的場強大ZA xZA x?。?-x圖線的斜率），從0到x0區(qū)間，圖線的斜率先增加后減小，所以電場強度先增大后 減小，根據(jù)F=Ee,質(zhì)

25、子受到的電場力先增大后減小，B錯誤；在一x00區(qū)間質(zhì)子受到的電場力方向向左，與運動方向相反，電場力做負功，電勢能增加，C錯誤，D正確。答案D題型4 Ep-x圖像問題1 .日-x圖像反映了電勢能隨位移變化的規(guī)律。2 .圖線的切線斜率大小等于電場力大小。3 .可用于判斷場強、動能、加速度等隨位移的變化情況。4 例4（多選）一帶負電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運動，其電勢能日隨位移x變化的關(guān)系如圖所示， 其中CHX2段是對稱的曲線，X2 X3段是直線，則下列說法正確的是（）A. Xi處電場強度為零B. Xi、X2、X3 處電勢 6 1、（）2、6 3 的關(guān)系為 6 1> 6 2> 6

26、 3 C.粒子在CH X2段做勻變速運動，X2X3段做勻速直線運動 D. X2X3段對應(yīng)勻強電場A 6解析根據(jù)電勢能與電勢的關(guān)系5= q 6及電場強度大小與電勢的關(guān)系E=g得E=ZA X1 A EpA Ep-,由數(shù)學知識可知 Ep-X圖像切線的斜率大小等于-,X1處切線斜率為零，則 X1qx xx x處電場強度為零，故 A正確；由題圖可看出在 O-X1段圖像切線的斜率不斷減小，由 A項分 析知電場強度減小，粒子所受的電場力減小，加速度減小，做非勻變速運動；X1X2段圖像切線的斜率不斷增大，電場強度增大，粒子所受的電場力增大，做非勻變速運動；X2X3段斜率不變，則電場強度大小和方向均不變，對應(yīng)勻

27、強電場，粒子所受的電場力不變，做勻變速直 線運動，故C錯誤，D正確；根據(jù)粒子帶負電，即 q<0,則電勢能越大，粒子所在處的位置電 勢越低，所以有（） 1> （） 2> （1） 3,故B正確。答案ABD集訓沖關(guān)1. （2021 本溪模擬）電場中有一條電場線與 x軸重合，x軸上各點的 電場強度與位置的關(guān)系如圖所示，一質(zhì)子只在電場力作用下自坐標原點由靜止釋放沿x軸正方向運動，已知 Oa= ab=bc= d, b點電勢（）b=0。則 下列結(jié)論正確的是（）A.質(zhì)子沿x軸做勻速直線運動B.質(zhì)子在a、c兩點的電勢能相等C.質(zhì)子在a、b、c三點的動能之比為 2 ： 3 ： 4D.坐標原點O的電勢為3Eod解析：選C由E-x圖像和F= qE可知質(zhì)子沿x軸先做勻加速直線運動， 后做加速度減小 的加速直線運動，最后做加速度增大的加速直線運動，故 A錯誤；質(zhì)子一直做加速直線運動， 電場力做正功，電勢能減小，故B錯誤； 由題圖可知E-x圖像所包圍的面積表示兩點間的電3.3勢差大小，因此 Lba= Eod, 10b=2E）d, U0= 2Eod,由動能定理則有 Eka=qUoa= qE）d, Ekb=qU