易错点16 电场力、电场能的性质-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练（原卷版）

这是一份易错点16 电场力、电场能的性质-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练（原卷版），共8页。试卷主要包含了电荷，库仑定律，电势高低及电势能大小的判断方法，电场线等内容，欢迎下载使用。
易错点16 电场力、电场能的性质易错总结一、电荷、电荷守恒定律1、两种电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。2、元电荷：一个元电荷的电量为1．6×10－19C，是一个电子所带的电量。说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。3、起电：使物体带电叫起电，使物体带电的方式有三种①摩擦起电，②接触起电，③感应起电。4、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，系统的电荷总数是不变的．二、库仑定律1.内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。2.公式：F=kQ1Q2／r2       k＝9．0×109N·m2／C2   3．适用条件：（1）真空中；  （2）点电荷．点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就可以把带电体视为点电荷．（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r）。点电荷很相似于我们力学中的质点．注意：①两电荷之间的作用力是相互的，遵守牛顿第三定律②使用库仑定律计算时，电量用绝对值代入，作用力的方向根据“同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引”的规律定性判定。三、电势高低及电势能大小的判断方法1．比较电势高低的方法(1)沿电场线方向，电势越来越低．(2)判断出UAB的正负，再由UAB＝φA－φB，比较φA、φB的大小，若UAB>0，则φA>φB，若UAB<0，则φA<φB.2．电势能大小的比较方法做功判断法电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方．特别提醒　其他各种方法都是在此基础上推理出来的，最终还要回归到电场力做功与电势能的变化关系上．四、电场线、等势面及带电粒子的运动轨迹问题1．几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面(实线)图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂线上的电势为零等量同种正点电荷的电场连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高2.带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负；(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等；(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况．五、匀强电场中电势差与电场强度的关系1．在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U＝Ed，其中d为两点沿电场线方向的距离．由公式U＝Ed可以得到下面两个结论：结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝，如图6甲所示．结论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．2．在非匀强电场中，不能用U＝Ed进行计算，但可以进行定性分析，一般沿电场线方向取相同的长度d，线段处于场强较大的区域所对应的电势差U较大．     解题方法一、用功能关系分析带电粒子的运动1．功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变；(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变；(3)除重力外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．(4)所有力对物体所做功的代数和，等于物体动能的变化．2．电场力做功的计算方法                 (1)由公式W＝Flcos α计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为：W＝qElcos α.(2)由W＝qU来计算，此公式适用于任何形式的静电场．(3)由动能定理来计算：W电场力＋W其他力＝ΔEk.(4)由电势能的变化来计算：WAB＝EpA－EpB.二、静电场中涉及图象问题的处理方法和技巧1．主要类型：(1)v－t图象；(2)φ－x图象；(3)E－t图象．2．应对策略：(1)v－t图象：根据v－t图象的速度变化、斜率变化(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．(2)φ－x图象：①电场强度的大小等于φ－x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零．②在φ－x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向．③在φ－x图象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，然后作出判断．(3)E－t图象：根据题中给出的E－t图象，确定E的方向，再在草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．【易错跟踪训练】  易错类型1：对物理概念理解不透彻1．（2019·河南）关于电场的认识和理解，下列说法正确的是（    ）A．沿着电场线的方向，电场强度越来越小B．电荷在电场中某点的受力方向就是该点电场强度的方向C．带电粒子在电场中的运动轨迹就是电场线D．带电粒子所受电场力为零时，其电势能可能不为零2．（2020·金昌市第一中学高三月考）下列是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中正确的是A．电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零电势能位置时静电力做的功B．根据电容的定义式，电容器的电容与所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比C．根据电场强度的定义式，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比D．静电场中电场强度为零的位置，电势一定为零3．（2019·陕西西安中学高三月考）下列对物理公式的理解正确的是（    ）A．根据公式可知，流过某段导体的电流与通过其某横截面的电荷量成正比，与通电时间成反比B．根据公式可知，流过某段导体的电流与其两端的电压成正比，与导体的电阻成反比C．根据公式可知，匀强电场的电场强度与电场中两点间的电压成正比，与两点间的距离成反比D．根据公式可知，任何电场中某点的电场强度与在该处放置的试探电荷所受的电场力成正比，与试探电荷的电荷量成反比4．（2021·全国高三专题练习）对公式的理解正确的是A．时，B．当时，C．某点电场强度跟点电荷Q无关，只跟该点位置r有关D．以点电荷Q为圆心，r为半径的球面上，各点电场强度相同5．（2021·浙江高三）如图所示为一真空中电场的等势面的分布线（直线也是等势面，且等势面沿直线的垂线对称分布），其中M点为一带正电的点电荷，对此下列说法不正确的是（　　）A．A点电势比直线处的电势高B．若将M换成与原来带电荷量相同的负电荷，则等势面分布线位置不变C．将一带负电的粒子从A点移到B点，则该电子的电势能增加D．若该空间只存在两个点电荷，则另一个电荷不一定是与M点电荷带电量相等的负电荷6．（2012·山东菏泽市·高三月考）下列说法是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中不正确的是（ ）A．根据电场强度定义式，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量q无关B．根据电容的定义式，电容器极板上的电荷量每增加1C，电压就增加1VC．根据电场力做功的计算式，一个电子在1V电压下加速，电场力做功为1eVD．根据电势差的定义式，带电荷量为C的正电荷，从a点移动到b点克服电场力做功为J，则a、b两点的电势差为V7．（2021·福建高三专题练习）如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷、，虚线是以所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断错误的是（　　）A．b、d两点处的电势相同B．四个点中c点处的电势最低C．b、d两点处的电场强度相同D．将一试探电荷沿圆周由a点移至c点，的电势能减小8．（2021·渤海大学附属高级中学高三月考）如图所示，两点电荷Q1、Q2连线延长线上有A、B两点。现将一带正电的试探电荷在A点由静止释放，仅在电场力作用下恰好能在A、B间做往复运动，则下列说法不正确的是（　　）A．A、B两点的场强大小相等，方向相反B．A、B两点的电势一定相等C．试探电荷从A点运动到B点的过程中，电场力先减小后增大D．点电荷Q1带负电、Q2带正电，且Q1的电荷量大于Q2的电荷量  易错类型2：挖掘隐含条件、临界条件不够1．（2019·四川成都市·成都经开区实验中学高三）如图所示，M、N两点分别放置两个等量异种电荷，A为它们连线的中点，B为连线上靠近N的一点，C为连线的中垂线上处于A点上方的一点，同一负电荷放在A、B、C三点时(    )A．放在A点受力最小，放在B点电势能最大B．放在C点受力最小，放在B点电势能最小C．放在B点受力最小，放在C点电势能最大D．放在A点受力最大，放在C点电势能最大2．（2015·黑龙江高三月考）一半径为R的光滑圆环竖直放在水平向右场强为E的匀强电场中，如图所示，环上a、c是竖直直径的两端，b、d是水平直径的两端，质量为m的带电小球套在圆环上，并可沿环无摩擦滑动．现使小球由a点静止释放，沿abc运动到d点时速度恰好为零，由此可知，小球在b点时（ ）A．加速度为零    B．机械能最大C．电势能最大    D．动能最大3．（2019·四川省南充市第一中学高三）在正点电荷Q形成的电场中,一检验电荷q的运动轨迹如图中实线所示,轨迹上a、b、c三点在以Q为圆心的同心圆上,下列说法正确的是A．检验电荷q可能为正电荷,也可能为负电荷B．a、b、c三点中,检验电荷q在c点的动能最小C．a、b、c三点中,a点的电势最高D．a、b、c三点中,检验电荷q在a点的电势能最大4．（2016·江西高三月考）某空间存在一个范围足够大的电场，x轴上各点的电势φ随坐标x变化规律如图，O点是坐标原点．一带电粒子只在电场力作用下沿x轴做直线运动，某时刻经过O点，速度沿+x方向．不考虑粒子的重力，关于电场和粒子的运动，下列说法中正确的是（ ）A．电场一定是沿+x轴方向的匀强电场B．粒子做匀变速直线运动C．粒子可能做周期性的往复运动D．粒子在运动过程中，动能与电势能之和可能不断增大5．（2021·河南新乡·高三月考）如图甲所示，在真空中，两个带电荷量均为的负点电荷P、Q固定于光滑绝缘水平面上，将该平面上一质量、电荷量为的带正电小球（视为质点）从a点由静止释放，小球沿两电荷连线的中垂线运动到两电荷连线的中点O，其从a点运动到O点的图像如图乙中实线所示，其经过b点时对应的图线切线斜率最大，如图中虚线所示，则下列分析正确的是（　　）A．在两电荷的连线上，O点的电场强度最小，电势最低B．b点的电场强度大小为10C．a、b两点间的电势差为45VD．在从a点运动到O点的过程中，小球受到电荷P的作用力先增大后减小6．（2020·全国高三专题练习）在光滑绝缘的水平面上，存在一个水平方向的范围足够大的匀强电场，电场强度大小为E，在水平面上有一个半径为R的圆周，其中PQ为直径，C为圆周上的一点。在O点将一带正电的小球以相同的速率向各个方向水平射出时，小球可以到达圆周的任何点，但小球到达C点时的速度最大。已知PQ与PC间的夹角为θ=30°，则关于该电场强度的方向及PC两点间的电势差大小判断正确的是（　　）A．电场强度的方向为由O指向C，UPC=B．电场强度的方向为由P指向C，UPC=C．电场强度的方向为由O指向C，UPC=3ERD．电场强度的方向为由P指向C，UPC=ER7．（2019·江苏）如图所示，质量为m=2kg带电量为q=+2×10-3C的小物块A与质量不计的绝缘木板B叠放在水平面上，A位于B的最左端且与竖直固定于地面上的挡板P相距S0=3m，已知A与B间的动摩擦因数为，B与地面间的动摩擦因数为 ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A与挡板相撞没有机械能损失，且A带电量始终保持不变．整个装置处在大小为方向水平向右的匀强电场中，现将A、B同时由静止释放，重力加速度g取10m/s2．求：（1）A、B释放时，物块A的加速度大小；（2）若A与挡板不相碰，木板的最小长度L0；（3）若木板长度为L=0．8m，整个过程木板运动的总路程S．8．（2020·安徽安庆·）如图所示，真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。现将一个质量为m，所带电荷量为-q的带电小球从A点以初速度v0竖直向上抛出，过最高点B时的速度大小仍为v0，取A点电势为0，小球在A点的重力势能也为0，重力加速度为g。求：（1）电场场强的大小；（2）B点的电势；（3）小球运动过程中所具有的重力势能和电势能之和最大时的速度大小。