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•专题七静电场命题地区年份考查内容及题号电场的性质带电粒子在电场中的运动电容器和电容课标全国2011T17T202012T182013T15(Ⅰ)、T18(Ⅱ)T16(Ⅰ)、T24(Ⅱ)山东2011T212012T19T23(1)2013T19T23(1)命题地区年份考查内容及题号电场的性质带电粒子在电场中的运动电容器和电容广东2011T212012T202013T15江苏2011T8T18T22012T1T22013T3、T6安徽2011T18、T202012T202013T20命题地区年份考查内容及题号电场的性质带电粒子在电场中的运动电容器和电容浙江20112012T19T202013T20福建20112012T152013海南2011T1、T32012T32013T1•说明：以下物理概念、规律的叙述中，在后面的()内正确的打“√”，错误的打“×”．•2．电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，线的疏密表示电场强度的大小．()1．电场强度是表示电场力的性质的物理量，描述电场的强弱，放入电场中某点的试探电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度，即E＝Fq，E为矢量．()•3．电荷在电场中具有势能，叫做电势能，电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功，是标量，具有相对性．()4．电势是描述电场的能的性质的物理量，电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势，即φ＝Epq，是个标量．()5．电场中两点间电势的差值叫电势差，也叫电压，即UAB＝φA－φ或UAB＝WABq，是标量．()6．电容器的电容是表示电容器储存电荷本领的物理量，其大小与两极板间的电势差成正比，与电容器所带的电荷量成反比，即C＝UQ.()7．电荷守恒定律：电荷既不能创生，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中总电荷数不变．()8．库仑定律仅适用于真空中的点电荷．()9．关于匀强电场电势差和电场强度的关系：E＝Ud上式只适用于匀强电场，它表明在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差．()10．平行板电容器的电容的决定式：C＝4πkSεrd.()11．带电粒子在匀强电场中的偏转规律．如图1所示．①在垂直于场强方向上，粒子做匀速直线运动：vx＝v0，x＝v0t图1②在平行于场强方向上粒子做初速度为零的匀加速直线运动：a＝qEm，vy＝qEmt，y＝12qEmt2③离开电场时，粒子在板间的运动时间为t＝lv0沿电场力方向上的位移(偏移量)为y＝Uql22mv20d偏转角为φ，tanφ＝Uqlmv20d()答案1.√2.√3.√4.√5.√6.×(订正：电容器所带的电荷量与两极板间的电势差的比值叫电容即C＝QU)7.√8.√9.√10．×(订正：C＝εrS4πkd)11.√•1．两相同的金属球，带不同的电荷量，两球接触后再分开，所带电荷量有何特点？•提示：分开后两球带等量同种电荷．•易错：接触前若两球带异种电荷，不知接触时异种电荷先中和，剩余的净电荷再均分．2．电场强度是描述电场力的性质的物理量，它有三个表达式：E＝Fq，E＝kQr2和E＝Ud，这三个公式有何区别？如果空间某点存在多个电场，如何求该点的场强？电场的方向如何确定？提示：(1)区别①电场强度的定义式E＝Fq，适用于任何电场，E由场源电荷和点的位置决定，与F、q无关．②真空中点电荷所形成的电场E＝kQr2，其中Q为场源电荷，r为某点到场源电荷的距离．•易混：混淆三个公式的适用范围．•易错：场强叠加时应用代数运算法则．③匀强电场中场强和电势差的关系式E＝Ud，其中d为两点沿电场方向的距离．(2)用叠加原理求该点的场强若空间的电场是由几个“场源”共同激发的，则空间中某点的电场强度等于每个“场源”单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和——叠加原理．(3)几个方向：正电荷的受力方向；负电荷受力的反方向；电场线的切线方向；电势降低最快的方向．•3．电场线是如何描述电场性质的？在什么条件下电荷只在电场力的作用下，其运动轨迹与电场线重合？•提示：(1)电场线从以下几个方面描述电场的性质•①电场线每一点的切线方向表示该点的电场强度方向．•②在同一电场里，电场线越密的地方，场强越大，电场线稀疏的地方场强越小．•③沿电场线的方向，电势越来越低．•(2)条件：只有当电场线为直线，点电荷初速度为零或初速度方向与电场线方向一致，且只受电场力作用时，点电荷的运动轨迹才会与电场线重合．也就是说点电荷在这种条件下才会沿电场线运动．•易错：不能准确掌握六种典型电场的电场线分布特点而判断错误．•误区：把电场线当做带电粒子在电场中的运动轨迹．•4．电场力做功有什么特点？电场力做功与电荷的电势能变化有什么关系？如何求解电场力的功？•提示：(1)电场力做功的特点•电荷在电场中任意两点间移动时，它的电势能的变化量是确定的，因而移动电荷做功的值也是确定的，所以，电场力移动电荷所做的功，与电荷移动的路径无关，仅与始末位置的电势差有关，这与重力做功十分相似．•(2)电场力做功与电荷电势能的变化关系•电场力对电荷做正功时，电荷电势能减少；电场力对电荷做负功时，电荷电势能增加，电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值．(3)电场力做功的计算及应用①W＝Flcosθ，常用于匀强电场，即F＝qE恒定．②WAB＝qUAB，适用于任何电场，q、UAB可带正负号运算，结果的正负可反映功的正负，也可带数值运算，但功的正负需结合移动电荷的正负，A、B两点电势的高低另行判断．③功能关系：电场力做功的过程就是电势能和其他形式的能相互转化的过程，如图，且W＝－ΔE其他．电势能E电W0W0其他形式的能E其他易错：①不能确定电场力做功的正负．②不能把电场中的功能关系与力学规律相融和．•5．电势叠加时遵守的法则是什么？在静电场中如何判断不同位置电势的高低？提示：(1)法则：代数运算法则．(2)判断电势高低的方法①根据电场线的方向判断电场线由高电势面指向低电势面，或沿电场线方向电势降低最快．②由UAB＝WABq将WAB和q带符号代入，根据UAB的正负判断A、B两点电势的高低．当UAB0时，φAφB；当UAB0时，φAφB.•③根据电场力做功来判断•正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向低电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处．对于负电荷，情况正好相反．•④根据电势能判断．正电荷在电势高处电势能较大；负电荷在电势低处电势能较大．•易错：不能正确选择零电势点．•易失分：不能熟练掌握六种典型电场的等势面分布特点．•6．为什么不用电势能来描述电场的能的性质？在静电场中如何判电荷在不同位置电势能的大小？•提示：(1)原因：因电势能Ep＝qφ的大小不但跟该点的电势有关，还跟电荷所带的电荷量有关，故不能用电势能来描述电场的能的性质．•(2)电荷具有电势能的大小的判断方法•(ⅰ)场源电荷判断法•①场源电荷为正，离场源电荷越近，正检验电荷电势能越大，负检验电荷电势能越小．•②场源电荷为负，离场源电荷越近，正检验电荷电势能越小，负检验电荷电势能越大．•(ⅱ)电场线法•①正电荷顺着电场线方向移动，电势能逐渐减小，逆着电场线方向移动，电势能逐渐增大．•②负电荷顺着电场线方向移动，电势能逐渐增大，逆着电场线方向移动，电势能逐渐减小．•(ⅲ)做功正负判断法•无论正、负电荷在什么样的电场中，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；电场力做负功，即电荷克服电场力做功，电荷的电势能一定增大．•易错：不能把动能定理和功能关系应用于静电场中．•7．带电粒子在电场中只受电场力作用做一般曲线运动时，如何判断动能、电势能的变化？•提示：如果只有电场力做功，则动能和电势能之间相互转化，动能(Ek)和电势能(Ep)的总和守恒，即：•①ΔEp＝－ΔEk.•②电场力做正功，电势能减少，动能增加．•③电场力做负功，电势能增加，动能减少．•易错：不能正确利用粒子速度及电势能的变化确定电场力的做功情况．•8．如何分析平行板电容器两类基本问题？提示：平行板电容器的两类问题①电键保持闭合，则电容器两端的电压恒定(等于电源电动势)，这种情况下带电荷量Q＝CU∝C，而C＝εrS4πkd∝εrSd，E＝Ud∝1d.②充电后断开电键，保持电容器带电荷量Q恒定，这种情况下C∝εrSd，U∝dεrS，E∝1εrS.易错：(1)不会用控制变量法分析问题．(2)未抓住平行板电容器各物理量之间的制约关系．•9．带电粒子在匀强电场中分别满足什么条件可以做加速直线运动和匀变速偏转运动？处理带电粒子在电场中运动的方法有哪些？提示：(1)加速——匀强电场中，带电粒子的受力方向与运动方向共线、同向．处理方法：①牛顿运动定律和运动学方程相结合．②功能观点：qU＝12mv22－12mv21(2)偏转——带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场．(3)处理方法：类似平抛运动的分析方法．沿初速度方向的匀速直线运动：x＝v0t沿电场力方向的初速度为零的匀加速直线运动；y＝12at2＝12qEmxv02＝qUx22mdv20偏转角tanθ＝vyv0＝qUxmdv20易错：不能把电学量与力学规律有机联系起来.•猜想一对电荷及其守恒定律、库仑定律的考查•命题依据：该部分内容在高考中不属于高频考点，考查的形式以选择题为主，预计2014年高考中该部分内容命题的形式仍将以选择题为主，重点考查库仑定律的适用条件和库仑定律的运用．常与受力分析、物体的平衡等知识结合考查．下面设计的考题应用割补法和对称法求库仑力．具有某一角度的创新性，是较好的一道预测题．•试题设计•1．如图2所示，A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，A点处的电荷量为－q，其余各点处的电荷量均为＋q，则圆心O处电荷量为q1的正点电荷所受电场力()．A．大小为kqq1r2，方向沿OA方向B．大小为kqq1r2，方向沿AO方向C．大小为2kqq1r2，方向沿OA方向D．大小为2kqq1r2，方向沿AO方向图2解析利用割补法和对称性可知，若A点放电荷量为＋q的点电荷，那么O处电荷量为q1的正点电荷所受库仑力之和为0.所以，O点处的点电荷所受的电场力大小为2kqq1r2，方向沿OA方向，故C正确．答案C•猜想二对静电场的力的性质和能的性质的考查•命题依据：由近三年各地高考试题分析可知，该部分内容为高频考点，单独命题时以选择题的形式出现，难度中等．预计2014年高考命题形式仍以选择题为主，会从新的角度、新的背景材料进行考查．下面设计的试题以带电粒子仅在电场力的作用下沿x轴运动为背景，结合v2-x图象，来判断x轴上场强分布和电势的变化情况是一道有新意的预测题．•试题设计•2．一带正电的检验电荷，仅在电场力作用下沿x轴从x＝－∞向x＝＋∞运动，其速度的二次方v2随位置x变化的图象如图3所示．在x＝x1和x＝－x1处，图线切线的斜率绝对值相等且最大．则在x轴上()．图3•A．在x＝x1和x＝－x1两处，电场强度相同•B．在x＝x1和x＝－x1两处，电场强度最大•C．在x＝0处电势最高•D．从x＝x1运动到x＝＋∞的过程中，电荷的电势能逐渐增大•解析根据题意，检验电荷的动能和电势能之和保持不变，在x＝x1和x＝－x1两处，动能和电势能均随x的变化改变最快，电势随x的变化改变也最快，这两处的电场强度大小相等，方向相反，且达到最大，故A错，B对；正电荷在x＝0处速度最小，电势能最大，故电势能先增大后减小，x＝0处电势最高，故C对，D错．•答案BC•猜想三对带电粒子在电场中运动的考查•命题依据：通过近几年高考试题分析知，该部分内容是高考的热点和高频考点．试题类型以选择题和计算题为主，综合性较强，难度中等偏上．预计2014年高考命题将考查电场与生产技术、生活实际、科学研究等方面相联系的题目．同时，下面设计的试题，以等量同种电荷形成的电场为背景．不仅从新的角度