资源简介

(共14张PPT)
专题七　
电场的性质和带电粒子在电场中的运动
考向1　电场的力的性质
研透真题·破题有方
(2020·全国Ⅱ卷)如图,竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环水平直径上的两个点,c、d为竖直直径上的两个点,它们与圆心的距离均相等。则
(　　)
A.a、b两点的场强相等
B.a、b两点的电势相等
C.c、d两点的场强相等
D.c、d两点的电势相等
　A、B、C　把带等量异种电荷的绝缘细圆环的上、下半圆视为等量异种电荷,由等量异种电荷形成的电场的规律,可得a、b两点的场强大小相等,方向相同,均向下,A正确;由于具有对称性,a、b两点电势一定相等,B正确;c、d两点的场强大小相等,方向相同,C正确;c点的电势比d点电势高,D错误。
【真题解码】
(1)审题破题眼:
(2)情境化模型:
(3)命题陷阱点:
陷阱1:认为场强大小相等就是场强相等。
电场中某两点场强相等,说明这两点场强大小相等,方向相同。
陷阱2:认为场强相等的地方电势也相等。
场强相等的地方电势不一定相等,电势相等的地方场强不一定相等,电势和场强没有必然关系。
必备知能·融会贯通
【核心必备】求解电场强度的三种形式
【考场秘技】求解非典型电场中的电场强度的方法
　某些问题中,可灵活应用“对称法”“补偿法”或“微元法”。
(1)对称法:利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点,可以使复杂电场的叠加计算大为简化。
(2)补偿法:将有缺口的带电圆环补全为圆环,或将半球面补全为完整的球面。
(3)微元法:可将带电圆环、带电平面等分成许多微元电荷,每个微元电荷可看成点电荷,再利用公式和场强叠加原理求出合场强。
1.(电场力作用下静态分析)如图所示,三个质量均为m的带电小球(球A、球B和
球C)被三根不可伸长的绝缘细绳(绳①、绳②和绳③)系于O点,三球平衡时绳②
处于竖直方向,且悬点O、球A、球B和球C所在位置正好组成一个边长为a的正方
形。已知球A、球B和球C均带正电,电荷量分别为q1、q2和q3,若mg=
,静电力
常量为k,重力加速度为g,则下列说法正确的是
(　　)
A.q1和q3可以不相等
B.绳①和绳②的拉力之比为1∶
C.绳②的拉力为2mg
D.q1∶q2=2∶1
多维猜押·制霸考场
1.B　因绳②竖直,可知电荷q1、q3对q2的库仑力相等,因距离相等可知q1、q3带
电量必然相等,选项A错误;因为mg=
,且q1=q3,则FCA=
=
mg,对A受力
分析可知绳①的拉力T1=
mgcos45°+mgcos45°=
mg,对ABC整体受力分
析可得T2+2T1cos45°=3mg,解得T2=
mg,则
T1∶T2=1∶
,选项B正确,C错误;
对球B,设A对B以及C对B的库仑力均为F,则T2=mg+2Fcos45°,解得F=
,又
k
=F=
,结合mg=
可得q1∶q2=2
∶1,选项D错误。
2.(电场力作用下的运动)(多选)如图所示,竖直平面内的xOy坐标系中,x轴上固定一个点电荷Q,y轴上固定一根光滑绝缘细杆(细杆的下端刚好在坐标原点O处),将一个重力不计的带电圆环(可视为质点)套在杆上,从P处由静止释放,圆环从O处离开细杆后恰好绕点电荷Q做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是(　　)
A.圆环沿细杆从P运动到O的过程中,加速度一直增大
B.圆环沿细杆从P运动到O的过程中,速度先增大后减小
C.若只增大圆环所带的电荷量,圆环离开细杆后仍能绕
点电荷Q做匀速圆周运动
D.若将圆环从杆上P点上方由静止释放,其他条件不变,
圆环离开细杆后不能绕点电荷Q做匀速圆周运动
2.C、D　圆环运动到O点且未离开细杆时库仑力沿x轴正方向,与细杆对圆环的
支持力平衡,加速度为零,则A错误;因为圆环到O点前,库仑力沿y轴负方向的分
量大小始终不为0,故一直加速,速度增加,B错误;设P、O两点间电势差为U,由动
能定理有qU=
mv2,由牛顿第二定律有
,联立有
,即圆环是否
做圆周运动与q无关,C正确;若从P点上方释放,则U变大,不能做匀速圆周运动,D
正确。
3.(求解电场强度)(多选)如图,真空中三个完全相同的带电小球A、B、C(均视
为点电荷)均由轻质绝缘细线悬挂在O点,整个系统静止时,三小球在水平面构成
等边三角形,M为三角形的中心。已知小球所带电荷量均为+q,M到A、B、C的距
离均为L,细线与OM夹角均为30°。已知选取无穷远处电势为0时,真空中电荷量
为Q的点电荷周围的电势表达式为φ=k
(其中r为到点电荷的距离),下列说法
正确的是
(　　)
A.小球所受重力为
k
B.M点的电场强度为3k
C.带电小球A产生的电场在M点的电势为k
D.电荷量为+q0的试探电荷在M点具有的电势能为3k
3.C、D　带电小球A受到B、C库仑力的合力为F,合成如图根据几何关系可知F=
,则对A球受力分析,根据平衡条件可知G=
,各小球
受力情况均相同,所以小球的重力为
,故A错误;M处于△ABC的中心,根据场
强的叠加法则可知M点场强为0,故B错误;A在M处产生的电势为φ=
,
故C正确;三个小球在M点产生的总电势为φM=3φ=3k
,则电势能为Ep=q0φM=
3k
,故D正确。专题七　电场的性质和带电粒子在电场中的运动
考向1　电场的力的性质
(2020·全国Ⅱ卷)如图,竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环水平直径上的两个点,c、d为竖直直径上的两个点,它们与圆心的距离均相等。则
(　　)
A.a、b两点的场强相等
B.a、b两点的电势相等
C.c、d两点的场强相等
D.c、d两点的电势相等
(1)审题破题眼:
(2)情境化模型:
(3)命题陷阱点:
陷阱1:认为场强大小相等就是场强相等。
电场中某两点场强相等,说明这两点场强大小相等,方向相同。
陷阱2:认为场强相等的地方电势也相等。
场强相等的地方电势不一定相等,电势相等的地方场强不一定相等,电势和场强没有必然关系。
求解电场强度的三种形式
求解非典型电场中的电场强度的方法
　某些问题中,可灵活应用“对称法”“补偿法”或“微元法”。
(1)对称法:利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点,可以使复杂电场的叠加计算大为简化。
(2)补偿法:将有缺口的带电圆环补全为圆环,或将半球面补全为完整的球面。
(3)微元法:可将带电圆环、带电平面等分成许多微元电荷,每个微元电荷可看成点电荷,再利用公式和场强叠加原理求出合场强。
1.(电场力作用下静态分析)如图所示,三个质量均为m的带电小球(球A、球B和球C)被三根不可伸长的绝缘细绳(绳①、绳②和绳③)系于O点,三球平衡时绳②处于竖直方向,且悬点O、球A、球B和球C所在位置正好组成一个边长为a的正方形。已知球A、球B和球C均带正电,电荷量分别为q1、q2和q3,若mg=,静电力常量为k,重力加速度为g,
则下列说法正确的是
(　　)
A.q1和q3可以不相等
B.绳①和绳②的拉力之比为1∶
C.绳②的拉力为2mg
D.q1∶q2=2∶1
2.(电场力作用下的运动)(多选)如图所示,竖直平面内的xOy坐标系中,x轴上固定一个点电荷Q,y轴上固定一根光滑绝缘细杆(细杆的下端刚好在坐标原点O处),将一个重力不计的带电圆环(可视为质点)套在杆上,从P处由静止释放,圆环从O处离开细杆后恰好绕点电荷Q做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是
(　　)
A.圆环沿细杆从P运动到O的过程中,加速度一直增大
B.圆环沿细杆从P运动到O的过程中,速度先增大后减小
C.若只增大圆环所带的电荷量,圆环离开细杆后仍能绕点电荷Q做匀速圆周运动
D.若将圆环从杆上P点上方由静止释放,其他条件不变,圆环离开细杆后不能绕点电荷Q做匀速圆周运动
3.(求解电场强度)(多选)如图,真空中三个完全相同的带电小球A、B、C(均视为点电荷)均由轻质绝缘细线悬挂在O点,整个系统静止时,三小球在水平面构成等边三角形,M为三角形的中心。已知小球所带电荷量均为+q,M到A、B、C的距离均为L,细线与OM夹角均为30°。已知选取无穷远处电势为0时,真空中电荷量为Q的点电荷周围的电势表达式为φ=k(其中r为到点电荷的距离),下列说法正确的是
(　　)
A.小球所受重力为k
B.M点的电场强度为3k
C.带电小球A产生的电场在M点的电势为k
D.电荷量为+q0的试探电荷在M点具有的电势能为3k
专题七　电场的性质和带电粒子
在电场中的运动
考向1
///研透真题·破题有方///
　A、B、C　把带等量异种电荷的绝缘细圆环的上、下半圆视为等量异种电荷,由等量异种电荷形成的电场的规律,可得a、b两点的场强大小相等,方向相同,均向下,A正确;由于具有对称性,a、b两点电势一定相等,B正确;c、d两点的场强大小相等,方向相同,C正确;c点的电势比d点电势高,D错误。
///多维猜押·制霸考场///
1.B　因绳②竖直,可知电荷q1、q3对q2的库仑力相等,因距离相等可知q1、q3带电量必然相等,选项A错误;因为mg=,且q1=q3,则FCA==mg,对A受力分析可知绳①的拉力T1=mgcos45°+mgcos45°=mg,对ABC整体受力分析可得T2+2T1cos45°=3mg,解得T2=mg,则
T1∶T2=1∶,选项B正确,C错误;对球B,设A对B以及C对B的库仑力均为F,则T2=mg+2Fcos45°,解得F=,又k=F=,结合mg=可得q1∶q2=2∶1,选项D错误。
2.C、D　圆环运动到O点且未离开细杆时库仑力沿x轴正方向,与细杆对圆环的支持力平衡,加速度为零,则A错误;因为圆环到O点前,库仑力沿y轴负方向的分量大小始终不为0,故一直加速,速度增加,B错误;设P、O两点间电势差为U,由动能定理有qU=mv2,由牛顿第二定律有=,联立有=,即圆环是否做圆周运动与q无关,C正确;若从P点上方释放,则U变大,不能做匀速圆周运动,D正确。
3.C、D　带电小球A受到B、C库仑力的合力为F,合成如图
根据几何关系可知F=k=k,则对A球受力分析,根据平衡条件可知G==k,各小球受力情况均相同,所以小球的重力为k,故A错误;M处于△ABC的中心,根据场强的叠加法则可知M点场强为0,故B错误;A在M处产生的电势为φ=k=k,故C正确;三个小球在M点产生的总电势为φM=3φ=3k,则电势能为Ep=q0φM=3k,故D正确。

展开更多......

收起↑