高考必备15-电场（1）-2021年高三物理重点模型训练

高考必备 模型+例题+方法+练习 电 场 目 录 三个自由电荷平衡 3 电场中“三线” 4 电势高低判定问题 8 电势能高低的判断问题 11 求电场力做功的4种方法 17 电场强度与电势的叠加 19 等量电荷模型 24 电场中的图象 35 电场中φ-x图象 35 电场中E-x图象 35 电场中的V-t图象 37 利用“等分法”求电势模型 46 动态电容器 53 利用等效解决电场中的问题 59 带电粒子在电场中的运动 63 加 速 模 型 63 偏 转 模 型 65 复合场组合场中的运动 74 示波管原理 76 交变电场 76 利用对称性原理的模型 83 三个自由电荷平衡 【模型】电场中在一条直线上的电荷仅在电场力作用下的平衡问题 【典例】（2019·南城县第二中学高一月考）两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示．A处为带电荷量为＋Q1的正电荷，B处为带电荷量为－Q2的负电荷，且Q1＝4 Q2，另取一个可以自由移动的点电荷P，放在AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则（ ） A．P为负电荷，且放于A右方 B．P为负电荷，且放于B右方 C．P为正电荷，且放于B右方 D．P为正电荷，且放于A、B之间 【答案】C 【解析】假设P放在Q1Q2之间，那么Q1对P的电场力和Q2对P的电场力方向相同，P不能处于平衡状态．假设P放在Q1左边，那么Q1对P的电场力大于Q2对P的电场力，P不能处于平衡状态．则P只能放在Q2右边，要使整个系统处于平衡状态，则P只能带正电；故选C. 【名师点拨】我们可以去尝试假设P带正电或负电，根据平衡条件求解它应该放在什么地方，能不能使整个系统处于平衡状态，不行再继续判断． 【思想方法】 (1)条件：每个点电荷所受合力为零． (2)平衡规律 “两同夹异”——正、负电荷相互间隔；“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷． 【练习】如图，a、b、c为处在真空中三个带电小球，b小球带正电，电荷量为Q，用绝缘支架固定，a、c两小球用绝缘细线悬挂，当三小球处于平衡状态时，悬挂a小球的细线向左倾斜，悬挂c小球的细线竖直。三者的球心等高。且a、b和b、c之间距离相等。则下列断正确的是（ ） A．a小球带正电，电荷量一定为2Q B．a小球带负电，电荷量一定为4Q C．c小球带正电，电荷量一定为2Q D．c小球带正电，电荷量一定为4Q 【答案】B 【解析】根据受力平衡条件可知，因b球带正电，c处的合场强为零，则a一定带负电；悬挂a小球的细线向左倾斜，说明电场力向左，所以a处的合场强向右，所以c球一定带负电。 对c小球进行分析，a、c间的距离是b、c间的两倍，由库仑定律，则有： 解得：Qa=4Q 对a小球进行分析，由库仑定律，则有： 解得：Qc＞4Q A．a小球带正电，电荷量一定为2Q，与结论不相符，选项A错误； B． a小球带负电，电荷量一定为4Q，与结论相符，选项B正确； C．c小球带正电，电荷量一定为2Q，与结论不相符，选项C错误； D．c小球带正电，电荷量一定为4Q，与结论不相符，选项D错误。 电场中“三线” 【模型】电场中的电场线、运动轨迹、等势面三者之间的相关问题。 【典例】如图所示，三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面，电势值分别为10 V、20 V、30 V，实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，下列说法正确的是(　　)． A．粒子在三点所受的电场力不相等 B．粒子必先过a，再到b，然后到c C．粒子在三点所具有的动能大小关系为Ekb>Eka>Ekc D．粒子在三点的电势能大小关系为Epc<Epa<Epb 【答案】D 【解析】根据电场线与等势面垂直，沿着电场线电势逐渐降低，可知粒子带负电，电场为匀强电场，则粒子在三点所受的电场力相等．因速度方向未知，则粒子不一定必先过a，再到b，然后到c，也可以反之；粒子无论是先从a到b再到c，还是先从c到b再到a，电场力均先做负功，再做正功，动能先减少后增加，电势能先增加后减少，故D正确． 【思想方法】 一、曲线运动条件，曲线运动的受力方向。（力与速度不在一条线上，轨迹切线代表运动方向，曲线弯折内侧是受力大致方向） 二、电场线中受力方向，等势面的方向。（电场线的切线是正电荷受力分析，或是负电荷受力的反方向；等势面垂直于电场线） 三、电场力做功与路径无关，电场力做功电势能变化。 【练习1】下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线的关系说法中正确的是 A．带电粒子在电场中运动，如只受电场力作用，其加速度方向一定与电场线方向相同 B．带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合 C．带电粒子只受电场