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电场是电学的基础,主要研究静电场的基本性质及带电粒子在静电场中的运动问题,本章内容与电学知识相联系,一直是高考的热点和重点近年高考试题主要集中在两个方面:一是电场的描述,主要考查对基本概念、定义的理解,物理规律的确切含义和使用条件,相关知识点的区别与联系等二是电场中能量问题,通常将本章知识与牛顿运动定律、功能关系等知识进行综合考查,重点考查同学们分析问题和解决问题的能力,以及处理较为复杂问题的方法
由于本章知识点多,在学习中往往感到杂乱无序为了帮助同学们理清思路,提高复习效率,现结合高考要求,将本章的高频考点总结如下,希望对大家的复习有所帮助
考点一库仑力作用下的平衡问题
考点解读:
库仑定律的表达式为F=kq1q2r2,其适用条件是真空中两静止点电荷之间相互作用的静电力库仑定律与平衡问题联系比较密切,因此关于静电力的平衡问题是高考的热点内容,题型多以选择题为主对于这部分内容,需要注意以下几点:一是明确库仑定律的适用条件;二是知道完全相同的带电小球接触时电荷量的分配规律;三是进行受力分析,灵活应用平衡条件
考点解读:
电场叠加原理:多个点电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和,这种关系叫电场强度的叠加,电场强度的叠加遵守平行四边形定则
点评: 电场强度是矢量,叠加时遵守平行四边形定则,分析电场叠加问题的一般步骤是:(1)确定要分析计算的位置;(2)分析该处存在的几个分电场,先计算出各个分电场电场强度的大小,判断其方向;(3)利用平行四边形定则作出矢量图,根据矢量图求解
考点三电场线的分布特点及应用
考点解读
1.特点
(1)不闭合:电场线起始于正电荷(或无穷远处),终止于无穷远处(或负电荷),即电场线不能形成闭合曲线
(2)不中断、不相交:在没有电荷的空间,电场线不中断,两条电场线也不能相交
(3)不是电荷在电场中的运动轨迹:只有当电场线为直线、电荷初速度为零或初速度平行于电场线、电荷仅受电场力作用时,电荷的运动轨迹才与电场线重合
2.应用
(1)表示场强的方向
电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致
(2)比较场强的大小
电场线的疏密程度反映了场强的大小,即电场的强弱;同一电场中,电场线越密的地方场强越大,电场线越疏的地方场强越弱
(3)判断电势的高低
在静电场中,顺着电场线的方向电势越来越低
3.特别提醒:(1)电场线是人为引入的,不是客观存在的;(2)虽然电场线是用来描述电场的强弱和方向的,但只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况;(3)沿电场线的方向电势虽然越来越低,但场强不一定越来越小
例3如图3所示,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 ( )
(A) 粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
(B) M点的电势高于N点的电势
(C) 粒子带正电
(D) 粒子在M点的动能大于在N点的动能
解析:电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密集,场强越大M点所在区域电场线比N点所在区域电场线疏,所以M点的场强小,粒子在M点受到的电场力小,故选项(A)错误 沿电场线方向,电势逐渐降低;从总的趋势看,电场线的方向是从M到N的,所以M点的电势高于N点的电势,故选项(B)正确如图4所示,用“速度线与力线”的方法,在粒子运动的始点M作上述的两条线,显然电场力的方向与电场线的方向基本一致,所以粒子带正电,选项(C)正确; “速度线与力线”夹角为锐角,所以电场力做正功,粒子的电势能减小,由能量守恒知其动能增加,故选项(D)错误
点评: 正确分析电场中的“拐弯现象”,当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线、等势线都不重合的曲线时,这种现象简称为“拐弯现象”,其实质为“运动与力”的关系通常只有电场力,有时也要考虑重力的作用,一般要综合性地运用“牛顿运动定律、功和能”的知识分析求解(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向),从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向,是题意中相互制约的三个方面,若已知其中的任一个,可顺次向下分析判定各待求量;若三个都不知(三不知),则要用“假设法”分别讨论各种情况,有时各种情景的讨论结果是归一的 (3)一般为定性分析,有时涉及简单计算
考点四电场力做功及电场中的功能关系
考点解读
1.功能关系
(1)若只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变
(2)若只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变
(3)除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化
(4)所有力对物体所做的功,等于物体动能的变化
2.电场力做功的计算方法
由于本章知识点多,在学习中往往感到杂乱无序为了帮助同学们理清思路,提高复习效率,现结合高考要求,将本章的高频考点总结如下,希望对大家的复习有所帮助
考点一库仑力作用下的平衡问题
考点解读:
库仑定律的表达式为F=kq1q2r2,其适用条件是真空中两静止点电荷之间相互作用的静电力库仑定律与平衡问题联系比较密切,因此关于静电力的平衡问题是高考的热点内容,题型多以选择题为主对于这部分内容,需要注意以下几点:一是明确库仑定律的适用条件;二是知道完全相同的带电小球接触时电荷量的分配规律;三是进行受力分析,灵活应用平衡条件
考点解读:
电场叠加原理:多个点电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和,这种关系叫电场强度的叠加,电场强度的叠加遵守平行四边形定则
点评: 电场强度是矢量,叠加时遵守平行四边形定则,分析电场叠加问题的一般步骤是:(1)确定要分析计算的位置;(2)分析该处存在的几个分电场,先计算出各个分电场电场强度的大小,判断其方向;(3)利用平行四边形定则作出矢量图,根据矢量图求解
考点三电场线的分布特点及应用
考点解读
1.特点
(1)不闭合:电场线起始于正电荷(或无穷远处),终止于无穷远处(或负电荷),即电场线不能形成闭合曲线
(2)不中断、不相交:在没有电荷的空间,电场线不中断,两条电场线也不能相交
(3)不是电荷在电场中的运动轨迹:只有当电场线为直线、电荷初速度为零或初速度平行于电场线、电荷仅受电场力作用时,电荷的运动轨迹才与电场线重合
2.应用
(1)表示场强的方向
电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致
(2)比较场强的大小
电场线的疏密程度反映了场强的大小,即电场的强弱;同一电场中,电场线越密的地方场强越大,电场线越疏的地方场强越弱
(3)判断电势的高低
在静电场中,顺着电场线的方向电势越来越低
3.特别提醒:(1)电场线是人为引入的,不是客观存在的;(2)虽然电场线是用来描述电场的强弱和方向的,但只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况;(3)沿电场线的方向电势虽然越来越低,但场强不一定越来越小
例3如图3所示,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 ( )
(A) 粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
(B) M点的电势高于N点的电势
(C) 粒子带正电
(D) 粒子在M点的动能大于在N点的动能
解析:电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密集,场强越大M点所在区域电场线比N点所在区域电场线疏,所以M点的场强小,粒子在M点受到的电场力小,故选项(A)错误 沿电场线方向,电势逐渐降低;从总的趋势看,电场线的方向是从M到N的,所以M点的电势高于N点的电势,故选项(B)正确如图4所示,用“速度线与力线”的方法,在粒子运动的始点M作上述的两条线,显然电场力的方向与电场线的方向基本一致,所以粒子带正电,选项(C)正确; “速度线与力线”夹角为锐角,所以电场力做正功,粒子的电势能减小,由能量守恒知其动能增加,故选项(D)错误
点评: 正确分析电场中的“拐弯现象”,当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线、等势线都不重合的曲线时,这种现象简称为“拐弯现象”,其实质为“运动与力”的关系通常只有电场力,有时也要考虑重力的作用,一般要综合性地运用“牛顿运动定律、功和能”的知识分析求解(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向),从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向,是题意中相互制约的三个方面,若已知其中的任一个,可顺次向下分析判定各待求量;若三个都不知(三不知),则要用“假设法”分别讨论各种情况,有时各种情景的讨论结果是归一的 (3)一般为定性分析,有时涉及简单计算
考点四电场力做功及电场中的功能关系
考点解读
1.功能关系
(1)若只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变
(2)若只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变
(3)除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化
(4)所有力对物体所做的功,等于物体动能的变化
2.电场力做功的计算方法