(讲义)第1章 静电场 章末综合提升-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

主题1　电场强度及其叠加 1．场强的公式 E＝ E＝ 2．电场的叠加 (1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和。 (2)运算法则：平行四边形定则。 (3)注意事项： ①弄清场源电荷是正电荷还是负电荷。 ②弄清求哪一点的场强，各场源电荷在该点产生场强的大小和方向。 ③明确场强是矢量，矢量的合成满足平行四边形定则。 【典例1】　如图所示，一个绝缘圆环，当它的均匀带电且电荷量为＋q时，圆心O处的电场强度大小为E，现使半圆ABC均匀带电＋2q，而另一半圆ADC均匀带电－2q，则圆心O处电场强度的大小和方向为(　　) A．2E，方向由O指向D B．4E，方向由O指向D C．2E，方向由O指向B D．0 A　[当圆环的均匀带电，电荷量为＋q时，圆心O处的电场强度大小为E，当半圆ABC均匀带电＋2q时，由如图所示的矢量合成可得，在圆心处的电场强度大小为E，方向由O到D；当另一半圆ADC均匀带电－2q时，同理，在圆心处的电场强度大小为E，方向由O到D；根据矢量的合成法则，圆心O处的电场强度的大小为2E，方向由O到D，选项A正确，B、C、D错误。] [一语通关]　 1场源电荷不是点电荷时不能应用E＝直接求电场强度。 2电场强度叠加时要先确定各分电场强度的大小和方向。 主题2　电场线及其应用 1．电场线的应用 (1)判断电场强度的大小： 电场线越密的地方电场强度越大，电场线越疏的地方电场强度越小。 (2)判断电场力的方向： 电场线上某点的切线方向为电场强度的方向。正电荷所受的电场力方向与电场强度方向相同，负电荷所受的电场力方向与电场强度方向相反。 2．电场线与电荷运动的轨迹 (1)电荷运动的轨迹与电场线一般不重合。若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合： ①电场线是直线。 ②电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行。 (2)由粒子运动轨迹判断粒子运动情况： ①粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切。 ②由电场线的疏密判断加速度大小。 ③由电场力做功的正负判断粒子动能的变化。 【典例2】　(多选)图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，下列说法正确的是(　　) A．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力 B．粒子在M点的加速度小于在N点的加速度 C．粒子在M点的速度小于在N点的速度 D．粒子从M点到N点做的是变加速运动 BCD　[从题图中可以看出，M点处的电场线较疏，而N点处的电场线较密，所以粒子在M点所受的电场力要小于在N点所受的电场力，则粒子在M点的加速度小于在N点的加速度，所以A错误，B正确；因粒子只受电场力作用，由题图可以看出，电场力对其做正功，所以粒子的动能增加，速度增大，故C正确；由于粒子在运动过程中受到的电场力是个变力，所以粒子所做的运动是变加速运动，D正确。] [一语通关]　 可根据电场线分布的疏密程度判断粒子电场力和加速度的变化情况，根据电场力做功正负，判断速度变化情况，如电场线方向已知，也可判断粒子的带电性。 主题3　电场中的五类图像问题 电场中五类图像的特点与应用 v­t图像 根据v­t图像中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化，确定电场的方向、电势高低及电势能变化 φ­x图像 ①电场强度的大小等于φ­x图像的斜率大小，电场强度为零处，φ­x图像存在极值，其切线的斜率为零； ②在φ­x图像中可以直接判断各点电势的高低，并可根据电势高低关系确定电场强度的方向； ③在φ­x图像中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB，进而分析WAB的正负，然后做出判断 E­t图像 根据题中给出的E­t图像，确定E的方向，再在草稿纸上画出对应电场线的方向，根据E的大小变化，确定电场的强弱分布 E­x图像 ①反映了电场强度随位移变化的规律； ②E>0表示场强沿x轴正方向，E<0表示场强沿x轴负方向； ③图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定 Ep­x图像 ①反映了电势能随位移变化的规律； ②图线的切线斜率大小等于电场力大小； ③进一步判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况 【典例3】　电荷量为q1和q2的两点电荷分别固定在x轴上的O、C两点，规定无穷远处电势为零，一带正电的试探电荷在x轴上各点具有的电势能随x的变化关系如图所示。其中，试探电荷在B、D两点处的电势能均为零；在DJ段中H点处电势能最大。则(　　) A．q1的电荷量小于q2的电荷量 B．G点处电场强度的方向沿x轴正方向 C．若将一带负电的试探电荷自G点释放，仅在电场力作用下一定能到达D点 D．若将一带负电的试探电荷从D点