专题3 微专题1 电场的性质(专题微讲PPT)-【赢在微点·考前顶层设计】2025年高考物理大二轮专题复习

赢在微点 考前顶层设计 物理 专题三 电场和磁场 专 题 知 识 突 破 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 微专题一　电场的性质 专题三　电场和磁场 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.理解电场的性质，会比较场强大小，电势高低，电势能大小，会分析和计算静电力做功。 2.会通过电场中的图像分析问题。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 电场的性质 赢在微点 物理 大二轮 考点1 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 6 1.用类比法理解电场中的概念 电场中的概念较多，有些概念不易理解，可与熟知的重力场中的概念类比，增强记忆，加深理解，事半功倍。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.电场强度、电势高低、电势能大小的判断 (1)电场强度的判断。 ①场强方向是正电荷受电场力的方向，也是电场线上某点的切线方向； ②电场的强弱可用电场线的疏密程度判断。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)电势高低的比较。 ①根据电场线方向判断：沿着电场线方向电势降低； ②根据电势的定义φ=判断：将+q从电场中的某点移到无穷远处，电场力做功多，则该点的电势高； ③根据电势差Uab=φa-φb判断：若Uab>0，则φa>φb；反之则φa<φb。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)电势能变化的判断。 ①根据电场力做功判断：Wab=-ΔEp，即电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加； ②根据电势高低判断：正电荷在电势高的位置电势能大；负电荷在电势高的位置电势能小； ③根据能量守恒判断：例如在只有电场力做功的情况下，动能增加，电势能一定减少；动能减少，电势能一定增加。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度1　电场的叠加 [例1]　(2024·河北卷)如图，真空中有两个电荷量均为q(q>0)的点电荷，分别固定在正三角形ABC的顶点B、C。M为三角形ABC的中心，沿AM的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆，电荷量为。已知正三角形ABC的边长为a，M点的电场强度为0，静电力常量为k，顶点A处的电场强度大小为(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A. B.(6+) C.(3+1) D.(3+) 由点电荷的场强公式和场强叠加原理可知，两点电荷在M点产生的电场强度大小为E=·cos 60°=，方向沿MA方向，又M点的电场强度为0，所以细杆在M处产生的电场强度大小也为E= ， 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 方向沿AM方向，由对称性可知细杆在A处产生的电场强度大小也为E=，方向沿MA方向，又由点电荷的场强公式和场强叠加原理可知，两点电荷在A处产生的电场强度大小为E'=cos 30°= ，方向沿MA方向，所以A处的电场强度大小为EA=E+E'=(3+ )，D项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度2　电场强度、电势高低、电势能大小的判断 [高考典题剖析]　(多选题)(2023·海南卷)如图所示，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.负电荷在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 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【命题立意】　本题以等量正电荷产生的电场和负电荷产生电场为素材创设探究电场力的性质和能的性质的问题情境，考查点电荷产生的电场、电场的叠加、电势及电势的叠加、电势能等知识点。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【关键能力】　本题主要考查理解能力、模型建构能力和推理论证能力。 (1)理解能力。 关键表述 物理量及其关系 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 A、B带等量正电荷，C处于AB连线的中垂线上 O、M、N为AB边的四等分点 O为AB连线的中点，M、N关于O点对称 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)模型建构能力。 研究对象、物理量 物理模型 M、N两点的电场 A、B两电荷在M、N两点产生的电场强度大小相等，方向相反，点电荷C在M、N两点产生的电场强度大小相等，方向分别沿MC、NC指向C点 M、N两点的电势 A、B两电荷在M、N两点产生的电势相等，点电荷C在M、N两点产生的电势相等，叠加后也相等 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)推理论证能力。 ①电场强度大小的比较。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 ②电势和电势能大小的比较。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间  【答案】　BC 【失分剖析】　(1)不能建构为一对等量正电荷形成电场与负电荷产生电场的叠加。 (2)不能利用电场力做功与电势能变化的关系判断电势能大小关系。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度3　电场线、等势线和运动轨迹 [例2]　(2023·全国甲卷)在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场 ，可以使发散的电子束聚集。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 电子做曲线运动时应满足电场力指向轨迹的凹侧，只有A项符合题意，其他均不符合。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 电场中的图像问题 赢在微点 物理 大二轮 考点2 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 24 电场中几种常见的图像 (1)v-t图像：根据v-t图像中速度的变化、斜率的绝对值的变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化情况。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)φ-x图像：①电场强度的大小等于φ-x图线的斜率绝对值；②在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系大致确定电场强度的方向；③在φ-x图像中分析电荷移动时做功的正负，可用WAB=qUAB分析WAB的正负，然后做出判断。 (3)E-x图像：①根据给出的E-x图像，确定E的方向，根据E的大小变化，确定电场的强弱分布；②图线与横轴所围面积在数值上表示电势差。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (4)Ep-x图像：①由Ep-x图像可以判断某一位置电势能的大小，进而确定电势能的变化情况，根据电势能的变化可以判断静电力做功情况，结合带电粒子的运动可以确定静电力的方向；②Ep-x图像的斜率k====-F静电，即图像的斜率绝对值和正负分别表示静电力的大小和方向。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度1　v-t图像 [例1]　图甲是电场中的一条电场线，M、N是电场线上的两点。电子仅在电场力作用下从M点运动到N点，其运动的v-t图像如图乙所示。M、N点电场强度分别为EM和EN，电子在M、N点电势能分别为EpM和EpN。下列说法正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.EM>EN，EpM>EpN B.EM>EN，EpM<EPN C.EM<EN，EpM>EpN D.EM<EN，EpM<EpN 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据v-t图像的切线斜率表示加速度，可知电子在M点的加速度大于在N点的加速度，则在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力，则M点的电场强度大于N点的电场强度，即有EM>EN，由v-t图像可知电子的动能增加，则电场力对电子做正功，电子的电势能减少，即有EpM>EpN，A项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度2　φ-x图像 [例2]　(2024·湖南卷)真空中有电荷量为+4q和-q的两个点电荷，分别固定在x轴上-1和0处。设无限远处电势为0，x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 无限远处电势为0，根据点电荷的电势公式φ=k可知，正半轴上，电荷量为+4q的点电荷在x处产生的电势为φ1=k，电荷量为-q的点电荷在x处产生的电势为φ2=-k，x正半轴上在x处的电势φx=k-k，可知在x=处电势为0，在x=0处电势接近负无穷大，则D项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度3　E-x图像 [例3]　(多选题)某静电场的电场线沿x轴，其电场强度E随x的变化规律如图所示，设x轴正方向为静电场的正方向，在坐标原点有一电荷量为q的带电粒子仅在电场力作用下由静止开始沿x轴正向运动，下列说法正确的是(　　) A.粒子带正电 B.粒子运动到x0处速度最大 C.粒子不可能运动到3x0处 D.在0~3x0区域内，粒子获得的最大动能为qE0x0 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 带电粒子由静止开始沿x轴正向运动，结合题图可知，开始粒子沿x轴正向运动时电场方向沿x轴正方向，所以带电粒子带正电，A项正确；带电粒子从原点到3x0，由动能定理可知，qE0-×qE0+×qE0×x0=Ek，解得Ek=qE0x0，粒子可以运动到3x0处，且在3x0处动能最大，最大动能为qE0x0，B、C两项错误，D项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度4　Ep-x图像 [例4]　(多选题)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中O~x2段是对称的曲 线，x2~x3段是直线。下列说法正确的是(　　) A.x1处电场强度为零 B.从x2到x3，电场强度逐渐增大 C.x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1>φ2>φ3 D.粒子在O~x2段做匀变速运动，在x2~x3段做匀 速直线运动 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 Ep-x图像的斜率表示电场力(也是合外力)，图线在x1处的斜率为零，则电场力为零，电场强度为零，A项正确；从x2到x3，斜率不变，电场力不变，电场强度不变，B项错误；由φ=，由图像得0<Ep1< Ep2<Ep3，联立解得0>φ1>φ2>φ3，C项正确；在O~x2段，粒子受到的电场力变化，加速度变化，不是匀变速运动；在x2~x3段，电场力恒定，粒子做匀变速直线运动，D项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.(多选题)(2024·福州模拟)如图所示，虚线表示两个固定的等量异种点电荷形成的电场中的等势线。一带电粒子以某一速度从图中a点沿实线abcde运动。若粒子只受静电力作用，下列判断正确的是(　　) A.粒子带负电 B.速度先减小后增大 C.电势能先减小后增大 D.经过b点和d点时的速度大小和 方向均相同 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势线的特点可知，题图中的等势线中，正电荷在上方，负电荷在下方，从粒子运动轨迹看出，轨迹向上弯曲，可知带电粒子受到了向上的力的作用，所以粒子带负电，A项正确；粒子从a→b→c过程中，电场力做负功，c→d→e过程中，电场力做正功，粒子在静电场中电场力先做 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 负功后做正功，电势能先增大后减小，速度先减小后增大，B项正确，C项错误；由于b、d两点处于同一个等势面上，所以粒子在b、d两点的电势能相同，粒子经过b点和d点时的速度大小相同，但方向不同，D项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.真空中有一静止、半径为r0的均匀带正电的球体，场强E沿半径r方向分布情况如图所示，图中E0、r0、r1、r2以及静电力常量k都是已知量，下列说法正确的是(　　) A.r0处电势最高 B.r1、r2两处的电场强度方向相反 C.r1、r2两处的电势差等于E0(r2-r1) D.利用已知量可求出球体所带的电荷量 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 由题图可知，场强E沿半径r方向始终大于0，r1、r2两处的电场强度方向相同，电势沿着场强方向逐渐降低，故r0处不是电势最高处，可知球心处的电势最高，A、B两项错误；在E-r图像中，曲线与坐标轴所围成的面积表示电势差的大小，故可得r1、r2两处的电势差大于E0(r2-r1)，C项错误；根据r2处的场强为E0，有E0=k,解得Q=，D项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 本部分内容讲解结束 把握高考微点，实现素能提升，完成专题精练8 $$