8.4电场性质的理解和应用-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第八章　静电场 8.4电场性质的理解和应用 【考点预测】 1. 等量同种电荷、等量异种电荷的电场线、等势面、电场强度的叠加 2.电场中力学平衡、加速、减速问题 3.电场中的一般的曲线运动 4.电场中的功能关系 【方法技巧与总结】 一、共线的三个自由电荷的平衡问题有关特点 1．三个自由电荷的平衡规律 “三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上； “两同夹异”——正、负电荷相互间隔； “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． 2．只要其中两个点电荷平衡，第三个点电荷一定平衡，只需根据平衡条件对其中的任意两个电荷列式即可． 注意：在三个共线点电荷的平衡问题中，若仅让其中一个电荷平衡，则只需要确定其位置即可，对其电性和所带电荷量没有要求． 二、非共线力作用下带电体的平衡 分析静电力作用下点电荷的平衡问题时，方法仍然与力学中分析物体的平衡方法一样，具体步骤如下： (1)确定研究对象：如果有几个物体相互作用时，要依据题意，用“整体法”或“隔离法”选取合适的研究对象． (2)对研究对象进行受力分析，此时多了静电力(F＝)． (3)根据F合＝0列方程，若采用正交分解，则有Fx＝0，Fy＝0. (4)解方程求出未知量． 三、电场线与带电粒子的运动轨迹 1．带电粒子做曲线运动时，合力指向轨迹曲线的内侧，速度方向沿轨迹的切线方向． 2．分析思路： (1)由轨迹的弯曲情况结合电场线确定静电力的方向； (2)由静电力和电场线的方向可判断带电粒子所带电荷的正负； (3)由电场线的疏密程度可确定静电力的大小，再根据牛顿第二定律F＝ma可判断带电粒子加速度的大小． 四、电场中的功能关系 1．合外力做的功等于物体动能的变化量，即W合＝ΔEk. 2．静电力做功等于带电体电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp. 3．只有静电力做功时，带电体电势能与机械能的总量不变，即Ep1＋E机1＝Ep2＋E机2. 【题型归纳目录】 题型一：电场强度的叠加 题型二：电势和电势能 题型三：电势差与电场强度的关系 题型四：静电现象 【题型一】电场强度的叠加 【典型例题】 例1．（2023·江苏·模拟预测）已知均匀带电薄壳外部空间电场与其上电荷全部集中在球心时产生的电场一样，内部空间的电场处处为0．如图所示为一带电量为，半径为r的均匀带电球壳，以球心为坐标原点，建立轴，其中A点为壳内一点，B点坐标为，静电力常量为k，下列说法正确的是（    ） A．将的试探电荷由壳内A点移到O点，试探电荷的电势能减小 B．在圆心O处放一个电量为的点电荷，球壳外表面带电量仍为 C．在处取走极小的一块面积，O点场强大小为 D．在圆心O正上方处取走极小一块面积，B点场强大小为 练1．（2023·黑龙江齐齐哈尔·统考三模）半径为R的绝缘圆环固定放置，圆心为O，环上均匀分布着电荷量为Q的负电荷．如图所示，在A、B两处分别取走弧长为的圆弧，圆环上剩余电荷的分布不变，、分别是A、B间两段圆弧的中点，已知，静电力常量为k，则圆环上剩余电荷在O点产生的场强的大小和方向为（    ）    A．，由O指向 B．，由O指向 C．，由O指向 D．，由O指向 【题型二】电势和电势能 【典型例题】 例2．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考一模）电鳗是放电能力极强的淡水鱼类，具有“水中高压线”的称号。电鳗体内从头到尾都有一些类似小型电池的细胞，这些细胞就像许多叠在一起的叠层电池，这些电池（每个电池电压约0.15伏）串联起来后，在电鳗的头和尾之间就产生了很高的电压，此时在电鳗的头和尾的周围空间产生了类似于等量异种点电荷（O为连线的中点）的强电场。如图所示，虚线为该强电场的等势线分布，实线ABCD为以O点为中心的正方形，点A和D、点B和C分别在等势线上。则下列说法正确的是（　　）    A．电鳗的头部带正电 B．A点与B点的电场强度相同 C．B点与D点的电场强度相同 D．负电荷沿正方形对角线从C点向A点运动过程中，电势能减小 练2．（2023·广东·模拟预测）电子束焊接机是一种先进的焊接技术。电子束焊接机中的电场线分布如图中虚线所示，其中K为阴极，A为阳极，两极之间的距离为d，在两极之间加上电压为U的高压电。现有一电子在K极附近由静止被加速运动到A极。不考虑电子的重力，已知电子电量为e，下列说法中正确的是（　　）    A．A、K之间的电场强度为，且为匀强电场 B．电子沿电场线由K极到A极时电势能逐渐增大 C．电子在K极附近受到的电场力比在A极附近要小 D．电子由K极板加速到达A极板时获得的动能大于eU 【题型三】电势差与电场强度的关系 【典型例题】 例3．（2022·浙江绍兴·统考一模）如图所示，网球拍形状的电蚊拍有三层金属导电网，外面两层较疏的金属网连接电路中