2024年高二物理寒假提升（人教版）第2天 靜電場及其能量問題 (原卷版)

第2天靜電場及其能量問題（復(fù)習(xí)篇）目錄考點聚焦：核心考點+高考考點，有的放矢重點速記：知識點和關(guān)鍵點梳理，查漏補缺難點強化：難點內(nèi)容標(biāo)注與講解，能力提升學(xué)以致用：真題經(jīng)典題+提升專練，全面突破核心考點聚焦1、庫侖定律2、電場強度3、電勢和電勢能4、電勢差5、電勢差與電場強度6、電容器和電容7、帶電粒子在電場中的運動高考考點聚焦?？伎键c真題舉例電勢電勢能2021年高考全國乙卷電場強度電場力做功2022年高考全國乙卷電勢能、電勢、帶電粒子在電場中的運動2023年高考全國乙卷…………一、庫侖力作用下的平衡問題(1)四步解決庫侖力作用下的平衡問題：電場強度的疊加與計算1.電場強度的三個計算公式電場強度的疊加與計算的方法疊加法：多個點電荷在空間某處產(chǎn)生的電場強度為各電荷在該處所產(chǎn)生的電場強度的矢量和。對稱法：利用空間上對稱分布的電荷形成的電場具有對稱性的特點，使復(fù)雜電場的疊加計算問題大為簡化。三、有關(guān)電場線的問題1.兩種等量點電荷的電場強度及電場線的比較比較等量異種點電荷等量同種點電荷電場線分布圖電荷連線上的電場強度沿連線先變小后變大O點最小,但不為零O點為零中垂線上的電場強度O點最大,向外逐漸減小O點最小,向外先變大后變小關(guān)于O點對稱位置的電場強度A與A'、B與B'、C與C'等大同向等大反向2.“電場線+運動軌跡”組合模型模型特點:當(dāng)帶電粒子在電場中的運動軌跡是一條與電場線不重合的曲線時,這種現(xiàn)象簡稱為“拐彎現(xiàn)象”,其實質(zhì)為“運動與力”的關(guān)系。運用牛頓運動定律的知識分析:(1)“運動與力兩線法”——畫出“速度線”(運動軌跡在某一位置的切線)與“力線”(在同一位置電場線的切線方向且指向軌跡的凹側(cè)),從二者的夾角情況來分析帶電粒子做曲線運動的情況。(2)“三不知時要假設(shè)”——電荷的正負、電場的方向、電荷運動的方向,是題目中相互制約的三個方面。若已知其中一個,可分析判定各待求量;若三個都不知(三不知),則要用“假設(shè)法”進行分析。3.電場線的應(yīng)用四、電勢高低及電勢能大小的判斷1．電勢高低的判斷“四法”判斷方法方法解讀電場線方向法沿電場線方向電勢逐漸降低場源電荷正負法取無窮遠處電勢為零，正電荷周圍電勢為正值，負電荷周圍電勢為負值；越靠近正電荷處電勢越高，越靠近負電荷處電勢越低電勢能大小法同一正電荷的電勢能越大的位置處電勢越高，同一負電荷的電勢能越大的位置處電勢越低靜電力做功法根據(jù)UAB＝eq\f(WAB,q)，將WAB、q的正負號代入，由UAB的正負判斷φA、φB的高低2．電勢能的大小判斷“四法”判斷方法方法解讀公式法將電荷量、電勢及正負號一起代入公式EpA＝qφA計算，EpA＞0時值越大，電勢能越大；EpA＜0時絕對值越大，電勢能越小電勢高低法同一正電荷在電勢越高的地方電勢能越大；同一負電荷在電勢越低的地方電勢能越大靜電力做功法靜電力做正功，電勢能減??；靜電力做負功，電勢能增加能量守恒法在電場中，若只有靜電力做功時，電荷的動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化而且其和守恒，動能增加，電勢能減小；反之，動能減小，電勢能增加【例1】如圖所示，已知帶電小球A、B的電荷量分別為QA、QB，A球固定，B球用長為L的絕緣絲線懸掛在O點，靜止時A、B相距為d。若A球電荷量保持不變，B球緩慢漏電，不計兩小球半徑，則下列說法正確的是（）A．絲線對B球的拉力逐漸變小B．A球?qū)球的庫侖力逐漸變小C．當(dāng)AB間距離減為時，B球的電荷量減小為原來的D．當(dāng)AB間距離減為時，B球的電荷量減小為原來的【例2】均勻帶電球體在球的外部產(chǎn)生的電場與一個位于球心的、電荷量相等的點電荷產(chǎn)生的電場相同。如圖所示，半徑為的球體上均勻分布著正電荷，在過球心的直線上有、、三個點，，。若以為直徑在球內(nèi)挖一球形空腔，球的體積公式為，則、兩點的電場強度大小之比為（）A． B．C．D．【例3】（2022年高考全國乙卷）如圖，圓心為O的圓處于勻強電場中，電場方向與圓平面平行，ab和cd為圓的兩條直徑，。將一電荷量為q的正點電荷從a點移到b點，電場力做功為W（）；若將該電荷從d點移到c點，電場力做功也為W。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、c兩點的電勢相等B．電場強度方向由a指向dC．a(chǎn)、O兩點間的電勢差大于D．將該電荷從d點移到圓周上不同點時，電場力做功最大值為W一、單選題1.如圖所示，△ABC是邊長為a的等邊三角形，O點是三角形的中心，在三角形的三個頂點分別固定三個電荷量均為q的點電荷（電性已在圖中標(biāo)出），若要使放置在O點處的電荷不受電場力的作用，則可在三角形所在平面內(nèi)加一勻強電場。靜電力常量為k，對于所加勻強電場的電場強度的大小和方向，下列說法正確的是（）A．大小為，方向由B指向O B．大小為，方向由O指向BC．大小為，方向由B指向O D．大小為，方向由O指向B2.如圖所示，實線表示某電場中的四個等勢面，它們的電勢分別為1、2、3和4，相鄰等勢面間的電勢差相等，一帶負電的粒子，重力不計，在該電場中運動的軌跡如虛線所示，a、b、c、d是其運動軌跡與等勢面的四個交點，則可以判斷（）A．4等勢面上各點場強處處相同B．四個等勢面的電勢關(guān)系是C．粒子從a運動到d的過程中靜電力一直做負功D．粒子在a、b、c、d四點的速度大小關(guān)系是va＜vb＜vc＝vd3.如圖所示，真空中兩個靜止的點電荷電量的絕對值分別為q1、q2，激發(fā)的電場的電場線分布如圖，圖中P、Q兩點關(guān)于點電荷q1水平對稱，P、Q兩點的電勢分別為P、Q，一個帶電粒子（僅在電場力作用下）沿虛線軌跡從M移動至N。下列說法正確的是（）A．B．C．q1、q2連線的延長線上有一點電場強度為零，這一點在q1的左側(cè)D．在粒子從M移動至N的過程中它的電勢能先變大后變小4．如圖所示，A、B、C、D是真空中正四面體的四個頂點，所有棱長都為，則該正四面體處于勻強電場中，電場方向與三角形所在平面平行，已知A、B和C點的電勢分別為、和。該正四面體的外接球面上的電勢最低值、最高值分別為（）A．、 B．0、C．、 D．、多選題5.（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）在O點處固定一個正點電荷，P點在O點右上方。從P點由靜止釋放一個帶負電的小球，小球僅在重力和該點電荷電場力作用下在豎直面內(nèi)運動，其一段軌跡如圖所示。M、N是軌跡上的兩點，OP>OM，OM=ON，則小球（

）

A．在運動過程中，電勢能先增加后減少B．在P點的電勢能大于在N點的電勢能C．在M點的機械能等于在N點的機械能D．從M點運動到N點的過程中，電場力始終不做功6、如圖所示，實線為兩個點電荷、產(chǎn)生的電場的電場線，虛直線cd為、連線的垂直平分線，O為垂足，c、d兩點在垂直平分線上且關(guān)于、連線對稱。一電子只在電場力的作用下從a點沿虛曲線途經(jīng)O點運動到b點。下列說法正確的是（）A．的電荷量小于的電荷量B．c、d兩點的電勢相同，場強相同C．電子過O點時的加速度大于過a點時的加速度D．電子在O點時的電勢能小于在a點時的電勢能三、解答題7．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）如圖，等邊位于豎直平面內(nèi)，AB邊水平，頂點C在AB邊上方，3個點電荷分別固定在三角形的三個頂點上。已知AB邊中點M處的電場強度方向豎直向下，BC邊中點N處的電場強度方向豎直向上，A點處點電荷的電荷量的絕對值為q，求（1）B點處點電荷的電荷量的絕對值并判斷3個點電荷的正負；（2）C點處點電荷的電荷量。

8．（2019上·山西·高三統(tǒng)考期末）如圖所示，ABCD是半徑為R的四分之三光滑絕緣圓形軌道，固定在豎直面內(nèi)。以軌道的圓心O為坐標(biāo)原點，沿水平直徑AC方向建立x軸，豎