内容正文:
专题三 场的性质及应用
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(新)高考二轮复习·物理
第1讲 电场的性质及应用
要点❶ 描述电场性质的物理量
1.电场强度:E=,适用于任何电场,变形得F=Eq,用于计算电场力.
2.电势:φ=,变形得Ep=qφ.
3.电势差:UAB=,变形得电场力做功计算式WAB=qUAB.
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2.电势与电势差的关系:UAB=φA-φB,UBA=φB-φA
若令φB=0,则φA=UAB.
3.电场力做功与电势能变化的关系
WAB=EpA-EpB或WAB=-ΔEp.
要点❷ 各物理量间的关系
1.匀强电场中场强与电势差的关系:E=或U=Ed.
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要点❸ 电场线与等势面的关系
1.电场线总是与等势面垂直,且从电势高的等势面指向电势低的等势面.
2.电场线越密的地方,等差等势面也越密.
3.沿等势面移动电荷,电场力不做功;沿电场线移动电荷,电场力一定做功.
要点❹ 平行板电容器的两类动态分析方法
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高考命题1 电场的性质
命题角度❶ 点电荷电场的性质
[典例1] [2022全国乙卷](多选)如图所示,两对等量异号点电荷+q、-q(q>0)固定于正方形的4个顶点上.L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点,O为内切圆的圆心,M为切点.则 ( )
A.L和N两点处的电场方向相互垂直
B.M点的电场方向平行于该点处的切线,方向向左
C.将一带正电的点电荷从M点移动到O点,电场力做正功
D.将一带正电的点电荷从L点移动到N点,电场力做功为零
[思路点拨] 四个点电荷可分为两组等量同种点电荷或两组等量异种点电荷.
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[解析] 两个正电荷在N点产生的场强方向由N指向O,N点处于两负电荷连线的中垂线上,则两负电荷在N点产生的场强方向由N指向O,则N点的合场强方向由N指向O;同理可知,两个负电荷在L处产生的场强方向由O指向L,L点处于两正电荷连线的中垂线上,两正电荷在L处产生的场强方向由O指向L,则L处的合场强方向由O指向L;由于正方形两对角线垂直平分,则L和N两点处的电场方向相互垂直,故A正确.正方形底边的一对等量异号电荷在M点产生的场强方向向左,而正方形上方的一对等量异号电荷在M点产生的场强方向向右,由于M点离上方一对等量异号电荷距离较远,则M点的场强方向向左,故B正确.由图可知,M和O点位于两等量异号电荷的等势线上,即M和O点电势相等,所以将一带正电的点电荷从M点移动到O点,电场力做功为零,故C错误.由图可知,L点的电势低于N点电势,则将一带正电的点电荷从L点移动到N点,电场力做功不为零,故D错误.
[答案] AB
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命题角度❷ 均匀带电体电场的性质
[典例2] [2022湖南卷]如图所示,四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四条长边a、b、c、d上.移去a处的绝缘棒,假定另外三根绝缘棒电荷分布不变.关于长方体几何中心O点处电场强度方向和电势的变化,下列说法正确的是( )
A.电场强度方向垂直指向a,电势减小
B.电场强度方向垂直指向c,电势减小
C.电场强度方向垂直指向a,电势增大
D.电场强度方向垂直指向c,电势增大
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[思路点拨] (1)移去a前,由对称性可知O点的场强为零;移去a后,可等效为c棒在O点的场强.
(2)假设把试探电荷从O点移到无穷远处,电场力做功W=qU=qφ0,所以φ0=,移去a棒后,电场力做功减少,所以电势降低.
[解析] 根据对称性可知,移去a处的绝缘棒后,电场强度方向垂直指向a,再根据电势的叠加原理,单个点电荷在距其r处的电势为φ=k(取无穷远处电势为零).现在撤去a处的绝缘棒后,q减小,则O点的电势减小.故选A.
[答案] A
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高分技法
电场强度的计算方法
(1)定义式法
定义式法就是首先根据力学规律(物体平衡条件、牛顿运动定律、动能定理或动量定理)求出带电物体在电场中受到的电场力F,然后由电场强度的定义式E=求出电场强度E.
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(2)点电荷场强公式法
中学阶段绝大多数情况下只讲点电荷在真空中的电场分布情况,故可直接用点电荷的场强公式E=k求解,其方向由场源电荷的正负确定,场源电荷为+Q时,E的方向沿半径r向外;场源电荷为-Q时,E的方向沿半径r向内.若要求多个点电荷产生电场的场强,则可先分别求出各个点电荷产生电场的场强,然后利用矢量叠加法求出合场强.
(3)物理思想方法
对于较复杂的求电场强度的问题可用物理思想方法分析解决,如“微元法”“对称性分析法”“补偿法”等.
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