热点06 静电场“点线面迹”模型-2024年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

热点06静电场“点线面迹”模型 1、 高考静电场命题热点：某点的电场强度、电势、电荷在某点具有的电势能，电场线、等势线、等势面、运动轨迹，受力分析，静电力做功问题。 2、 常见模型：孤立点电荷电场、等量异种同种电荷电场、等量同种同种电荷电场、非等量两个电荷、多个电荷电场，匀强电场、辐射性电场。 【模型一】孤立点电荷的电场模型 (1)正(负)点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外(内)部。 (2)离点电荷越近电场线越密(场强越大)。 (3)以点电荷为球心作一球面，则电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小相等，但方向不同。 (4)点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度：E＝. (5)等势面是球面 【模型二】等量同种和异种点电荷的电场模型 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 连线中点O处的场强 连线上O点场强最小，指向负电荷一方 为零 连线上的场强大小(从左到右) 沿连线先变小，再变大 沿连线先变小，再变大 沿中垂线由O点向外场强大小 O点最大，向外逐渐减小 O点最小，向外先变大后变小 关于O点对称的A与A′、B与B′的场强 等大同向 等大反向 等势面 等量异种 等量同种 中垂线是等势面且电势为零，关于中垂线左右对称的点电势绝对值相等，关于连线对称的点电势相等。 中点电势在中垂线上最大，连线中间最小；关于中垂线、连线对称的点电势相等。 【模型三】匀强电场中电势差与电场强度的关系--电势均匀分布模型 1．公式E＝的三点注意 (1)只适用于匀强电场． (2)d为某两点沿电场强度方向上的距离，或两点所在等势面之间的距离． (3)电场强度的方向是电势降低最快的方向． 2．纵向拓展 推论1　匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势，φC＝，如图甲所示． 推论2　匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，如图乙所示． 3．横向拓展 公式E＝只能适用于匀强电场的定量计算，但在非匀强电场中，可以用该式进行定性判断． 【模型四】电场线、等势线(面)及带电粒子的运动轨迹模型 1.根据运动轨迹判断粒子的受力及运动情况 ①确定受力方向的依据 a．曲线运动的受力特征：带电粒子受力总指向曲线的凹侧； b．电场力方向与场强方向的关系：正电荷的受力方向与场强方向相同，负电荷则相反； c．场强方向与电场线或等势面的关系：电场线的切线方向或等势面的法线方向为电场强度的方向。 ②比较加速度大小的依据：电场线或等差等势面越密⇒E越大⇒F＝qE越大⇒a＝越大。 ③判断加速或减速的依据：电场力与速度成锐角(钝角)，电场力做正功(负功)，速度增加(减小)。 2.分析电场的特点和性质问题的一般思路 (1)电场强度 ①根据电场线的疏密程度进行判断。 ②根据等差等势面的疏密程度进行判断。 ③根据E＝k结合矢量合成进行判断或计算。 (2)电势 ①根据沿电场线方向电势逐渐降低进行判断。 ②根据φ＝进行判断或计算。 ③空间存在两个或两个以上的电场时，根据电势的叠加求代数和进行判断或计算。 (3)电势能 ①根据Ep＝φq进行判断或计算。注意判断或计算时Ep、φ、q均带正、负号，且Ep、φ的正、负号表示大小。 ②根据电场力做功进行判断或计算。若电场力对电荷做正功，电势能减少，反之则增加，且WAB＝－ΔEp。 ③根据能量守恒定律进行判断或计算。电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程，若只有电场力做功，电荷的电势能与动能相互转化，而总和应保持不变，即当动能增加时，电势能减少，反之则增加，且ΔEk＝－ΔEp。 （建议用时：60分钟） 一、单选题 1．（2024·甘肃·统考一模）如图，水平带电平面上方有一质量为、带电量为的点电荷，当它在点时所受合力为零。点与平面的垂直距离为和分别为静电力常量和重力加速度，则与点对称的点处的电场强度为（　　）    A． B． C． D． 2．如图所示，边长为a的等边位于竖直平面内，BC边水平，顶点A在BC边上方，电荷量分别为q、q、三个带正电的点电荷分别固定在三角形的A、B、C三个顶点上。已知静电力常量为k，则BC边中点D处的电场强度大小为（　　） A． B． C． D． 3．如图所示，真空中正三角形三个顶点固定三个等量电荷，其中A、B带正电，C带负电，O、M、N为AB边的四等分点，下列说法正确的是（　　） A．M、N两点电场强度相同 B．M、N两点电势相同 C．正电荷在M点电势能比在O点时要小 D．负电荷在N点电势能比在O点时要大 4．如图所示，有三个点电荷、和分别位于等边的三个顶点上，、都是正电荷，所受、两个电荷的静电力的合力为，且与连线垂直。图中虚曲线是以点为圆心、间距为半径的一段圆弧，垂直于交圆弧于。下列