2024年高考物理大一轮复习：主题6 电场

这是一份2024年高考物理大一轮复习：主题6 电场，共7页。试卷主要包含了主要研究方法，图解电场线的应用，电势的两个结论，静电力做功的求解方法，电场中的曲线运动的分析等内容，欢迎下载使用。
主题六　电　场 规律方法提炼1.主要研究方法(1)理想化模型。如点电荷、匀强电场。(2)比值定义法。电场强度、电势的定义方法是定义物理量的一种重要方法。(3)类比的方法。电场和重力场的类比；电场力做功与重力做功的类比；电势能与重力势能的类比；带电粒子在匀强电场中的运动和平抛运动的类比。2.图解电场线的应用3.电势的两个结论(1)沿电场线方向电势降低最快，但是电势降低的方向不一定是电场方向。(2)在匀强电场中，沿同一方向，相等距离上电势变化量相同。4.静电力做功的求解方法(1)由功的定义式W＝Flcos α来求；(2)利用结论“电场力做功等于电荷电势能变化量的负值”来求，即W＝－ΔEp；(3)利用WAB＝qUAB来求。5.电场中的曲线运动的分析采用运动合成与分解的思想方法；带电粒子在组合场中的运动实际是类平抛运动和匀速圆周运动的组合，一般类平抛运动的末速度就是匀速圆周运动的线速度。1.(多选)如图1所示的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定(　　)图1A.粒子带正电B.粒子带负电C.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D.粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力解析　带电粒子做曲线运动，所受电场力的方向指向运动轨迹的凹侧，又由于正电荷所受电场力的方向与该点电场线的切线方向相同，故带电粒子带正电，选项A正确，B错误；此电场为非匀强电场，从电场线的疏密程度能够判断出场强的大小，N点处电场线比M点处密集，则N点场强大于M点场强，同一带电粒子在N点受到的电场力大于在M点受到的电场力，C错误，D正确。答案　AD2.如图2所示，在真空中有两个带正电的点电荷，分别置于M、N两点。M处正电荷的电荷量大于N处正电荷的电荷量，A、B为M、N连线的中垂线上的两点。现将一负点电荷q由A点沿中垂线移动到B点，在此过程中，下列说法正确的是(　　)图2A.q的电势能逐渐减小B.q的电势能逐渐增大C.q的电势能先增大后减小D.q的电势能先减小后增大解析　负电荷从A到B的过程中，电场力一直做负功，电势能逐渐增大，所以A、C、D错误，B正确。答案　B3.用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图3所示)。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若(　　)图3A.保持S不变，增大d，则θ变大B.保持S不变，增大d，则θ变小C.保持d不变，减小S，则θ变小D.保持d不变，减小S，则θ不变解析　由C＝和C＝可得U＝·。保持S、Q不变，增大d，则U增大，静电计指针的偏角θ增大；保持Q、d不变，减小S，则U增大，静电计指针的偏角θ增大。答案　A4.(多选)如图4所示，图中虚线A、B、C、D表示匀强电场的等势面，一带正电的粒子只在电场力的作用下，由a点运动到b点，轨迹如图中实线所示，下列说法中正确的是(　　)图4A.等势面A电势最低B.粒子从a运动到b，动能减小C.粒子从a运动到b，电势能减小D.粒子从a运动到b的过程中电势能与动能之和不变解析　电场线与等势面垂直，正电荷所受电场力的方向与场强方向相同，曲线运动所受合力指向曲线的凹侧，则电场力的方向向右，电场线的方向向右，如图所示。顺着电场线电势降低，等势面A电势最高，故A项错误；粒子从a运动到b，只受电场力，电场力的方向与运动方向成锐角，电场力做正功，粒子的电势能减小，动能增加，粒子的电势能与动能之和不变，故B项错误，C、D项正确。答案　CD5.(多选)(2019·陕西省榆林市第三次模拟)在图5甲、乙中两点电荷所带电荷量相等，图丙、丁中通电导线电流大小相等，竖直线为两点电荷、两通电导线的中垂线，O为连线的中点。下列说法正确的是(　　)图5A.图甲和图丁中，在连线和中垂线上，O点的场强和磁感应强度都最小B.图甲和图丁中，在连线和中垂线上，关于O点对称的两点场强和磁感应强度都相同C.图乙和图丙中，在连线和中垂线上，O点的场强和磁感应强度都最大D.图乙和图丙中，在连线和中垂线上，关于O点对称的两点场强和磁感应强度都相同解析　在题图甲中根据场强公式：E＝k以及场强的合成可以知道O点场强为零，在图丁中根据安培定则以及场强的合成可以知道O点磁感应强度为零，都是最小的，故选项A正确；图甲和图丁中，在连线和中垂线上，关于O点对称的两点场强和磁感应强度只是大小相等，但是方向不同，故选项B错误；在图乙中，在中垂线上O点场强最大，但是在连线上O点场强最小；在图丙中，在连线上，O点的磁感应强度最小，但在中垂线上，O点的磁感应强度最大，故选项C错误；根据场强的合成，可以知道在图乙和图丙中，在连线和中垂线上关于O点对称的两点场强和磁感应强度大小相等，方向相同，故选项D正确。答案　AD6.(多选)如图6，水平向右的匀强电场中，一带电粒子从A点以竖直向上的初速度开始运动，经最高点B后回到与A在同一水平线上的C点，粒子从A到B过程中克服重力做功2 J，电场力做功3 J，则(　　)图6A.粒子在B点的动能比在A点多1 JB.粒子在C点的电势能比在B点少3 JC.粒子在C点的机械能比在A点多12 JD.粒子在C点的动能为6 J解析　从A→B根据动能定理可得W电AB－mgh＝ΔEk，即ΔEk＝1 J，即粒子在B点的动能比在A点多1 J，故选项A正确；设在A点初速度为v0，粒子在竖直方向只受重力，做加速度为g的匀变速运动，故从A→B和从B→C的时间相等，而水平方向只受到电场力作用，设从A→B的水平分位移为x1，从B→C的水平分位移为x2，则可知＝，则W电BC＝3W电AB＝9 J，由于电场力做正功，则粒子在C点的电势能比在B点少9 J，故选项B错误；根据功能关系可知，从A→C机械能增加量为ΔE＝W电AB＋W电BC＝12 J，由于重力势能不变，故从A→C动能增加12 J，即粒子在C点的机械能比在A点多12 J，故选项C正确；粒子在A点初动能大于0，则粒子在C点的动能大于12 J，故选项C正确，D错误。答案　AC7.如图7所示，轨道ABCDP位于竖直平面内，其中圆弧段CD与水平段AC及倾斜段DP分别相切于C点和D点，水平段BC粗糙，其余都光滑，DP段与水平面的夹角θ＝37°，D、C两点的高度差h＝0.1 m，整个轨道绝缘，处于方向水平向左、电场强度大小未知的匀强电场中，一个质量m1＝0.4 kg、带正电、电荷量未知的小物块Ⅰ在A点由静止释放，经过时间t＝1 s，与静止在B点的不带电、质量m2＝0.6 kg的小物块Ⅱ碰撞并粘在一起后(在碰撞过程中，不计电荷量的损失)，在BC段上做匀速直线运动，到达倾斜段DP上某位置，物块Ⅰ和Ⅱ与轨道BC段的动摩擦因数μ＝0.2，g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：图7(1)物块Ⅰ和Ⅱ在BC段上做匀速直线运动的速度大小；(2)物块Ⅰ和Ⅱ第一次经过圆弧段C点时，物块Ⅰ和Ⅱ对轨道压力的大小。解析　(1)物块Ⅰ和Ⅱ粘在一起在BC段上做匀速直线运动，设电场强度大小为E，物块Ⅰ带电荷量为q，物块Ⅰ与物块Ⅱ碰撞前速度为v1，碰撞后共同速度为v2，则qE＝μ(m1＋m2)gqEt＝m1v1m1v1＝(m1＋m2)v2联立解得v2＝2 m/s。(2)设圆弧段CD的半径为R，物块Ⅰ和Ⅱ经过C点时圆弧段轨道对物块支持力的大小为FN则R(1－cos θ)＝hFN－(m1＋m2)g＝(m1＋m2)解得FN＝18 N，由牛顿第三定律可得物块Ⅰ和Ⅱ对轨道压力的大小为18 N。答案　(1)2 m/s　(2)18 N