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1、新課標2013年高考考前預測核心考點專項突破
庫侖定律
【核心內容解讀】真空中兩個點電荷之間的作用力與兩個電荷的電荷量乘積成正比,與它們之間距離的二次方成反比。庫侖定律是靜電場中的重要定律,利用庫侖定律解答選擇題可采用比例法。兩個完全相同的帶同號電荷的金屬小球接觸后電荷量平分;兩個完全相同的帶異號電荷的金屬小球接觸后,先中和后平分。
預測題1. 使兩個完全相同的金屬小球(均可視為點電荷)分別帶上-3Q和+5Q的電荷后,將它們固定在相距為a的兩點,它們之間庫侖力的大小為F1?,F(xiàn)用絕緣工具使兩小球相互接觸后,再將它們固定在相距為2a的兩點,它們之間庫侖力的大小為F2。則F1與F2之比為(
2、 )
A.2∶1 B.4∶1 C.16∶1 D.60∶1
解析:由庫侖定律得F1=15kQ2/a2,兩小球相互接觸后每個小球帶電量Q,固定在相距為2a的兩點時,它們之間庫侖力的大小為F2= kQ2/(2a)2,F(xiàn)1∶F2=60∶1。選項D正確。
答案:D
【名師點評】此題以異號點電荷接觸后再放回原處為情景,意在考查電荷守恒定律和庫侖定律。
預測題2.半徑相同的兩個金屬小球A、B帶有等量的電荷,相隔較遠的距離,兩球之間的吸引力大小為F,今用第三個半徑相同的不帶電的金屬小球先后與A、B兩球接觸后移開,這時A、B兩球之間作用力的大小是
3、
(A)F/4 (B)3F/4 (C)F/8 (D) 3F/8
解析:設金屬小球A、B帶有等量的電荷Q,第三個半徑相同的不帶電的金屬小球先與A接觸,電量平分,各帶Q/2;后與B球接觸,先中和后電量平分,各帶Q/4;移開,由庫侖定律,F(xiàn)’=k= F/8,選項C正確。
答案:C
【名師點評】此題以三個小球相互接觸切入,意在考查電荷守恒定律和庫侖定律。
預測題3.如圖所示,將兩個擺長均為l的單擺懸于O點,擺球質量均為m,帶電量均為q(q>0)。將另一個帶電量也為q(q>0)的小球從O點正下方較遠處緩慢移向O點,當三個帶電小球分別
4、處在等邊三角形abc的三個頂點上時,擺線的夾角恰好為120°,則此時擺線上的拉力大小等于( )
A. B.
C. D.
解析:對a球受力分析,設擺線上的拉力為F,由平衡條件,
在豎直方向,F(xiàn)cos60°+k cos30°=mg,
在水平方向,F(xiàn)cos30°=k(1+cos60°),聯(lián)立解得F=mg。
答案:B
【名師點評】此題考查帶電小球的平衡問題。
核心考點二、電場線
預測題1.在光滑絕緣的水平桌面上,存在著方向水平向右的勻強電場,電場線如圖中實線所示。一帶正電、初速度不為零的小球從桌面上的A點開始運動,到C點時,突然受到一個外加的水平恒力F作用而繼續(xù)
5、運動到B點,其運動軌跡如圖中虛線所示,v表示小球在C點的速度。則下列判斷中正確的是 ( )
A. 小球在A點的電勢能比在B點的電勢能小
B. 恒力F的方向可能水平向左
C. 恒力F的方向可能與v方向相反
D. 在 A、B兩點小球的速率不可能相等
解析:小球由A到B運動,電場力做功,電勢能減小,小球在A點的電勢能比在B點的電勢能大,選項A錯誤;由運動軌跡可知,恒力 F的方向可能水平向左,選項B正確C錯誤;若小球由A到B運動過程中,電場力做功與恒力做功相等,則在 A、B兩點小球的速率相等,選項D錯誤。
答案: B
【名師點評】分析解答時要注意應用帶電粒子所受合外力方向指向軌跡彎曲的
6、方向。
預測題2.一對等量正點電荷電場的電場線(實線)和等勢線(虛線)如圖所示,圖中A、B兩點電場強度分別是EA、EB,電勢分別是φA、φB,負電荷q在A、B時的電勢能分別是EPA、EPB,下列判斷正確的是( )
A.EA>EB,φA>φB ,EP A< EPB
B.EA>EB,φA<φB ,EPA< EPB
C.EA< EB,φA>φB ,EPA> EPB
D.EA EPB
解析:根據電場線疏密表示電場強度的大小,可知EA>EB,根據順著電場線方向電勢逐漸降低,可知φA>φB ,負電荷q所在處電勢越高電勢能越小,EP A<
7、 EPB 。所以選項A正確。
答案:A
【名師點評】電場線與等勢面垂直。在兩個等量同號點電荷連線上中點的電場強度為零,在連線的中垂線上,關于連線中點對稱有兩點電場強度最大,且方向相反。
預測題3.圖為一頭大一頭小的導體周圍等勢面和電場線(帶有箭頭為電場線)示意圖,已知兩個相鄰等勢面間的電勢之差相等,則( )
A.a點和d點的電場強度一定相同
B.a點的電勢一定低于b點的電勢
C.將負電荷從c點移到d點,電場力做正功
D.將正電荷從c點沿虛線移到e點,電勢能先減小后增大
解析:由圖可知,a點和d點的電場強度方向不同,選項錯誤;根據順著電場線方向電勢逐漸降低,a點的電勢一定
8、低于b點的電勢,選項B正確;由于c、d兩點處于同一等勢面,將負電荷從c點移到d點,電場力不做功,選項C錯誤;將正電荷從c點沿虛線移到e點,電勢能先增大后減小,選項D錯誤。
答案:B
【名師點評】帶電導體為一等勢體,電場線方向與導體表面垂直。
核心考點三、等勢面
預測題1.如圖所示,虛線a、b、c代表電場中三個等勢面,相鄰等勢面之間的電勢差相等,即Uab = Ubc,實線為一帶正電的質點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡,P、Q是這條軌跡上的兩點,據此可知 ( )
A.三個等勢面中,a的電勢最高
B.帶電質點在P點具有的電勢能比在Q點具有的電勢能大
C.
9、帶電質點通過P點時的動能比通過Q點時大
D.帶電質點通過P點時的加速度比通過Q點時大
解析:根據帶正電的質點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡,可知質點所受電場力方向由a等勢面指向c等勢面,電場線垂直等勢面由a指向c,三個等勢面中,a的電勢最高,選項A正確;帶電質點在P點具有的電勢能比在Q點具有的電勢能大,選項B正確;由質點電勢能和動能之和保持不變可得帶電質點通過P點時的動能比通過Q點時小,選項C錯誤;根據圖中P點處的等電勢差的等勢面比Q點處密,P點處電場強度比Q點處大,帶電質點通過P點時所受電場力比通過Q點時大,帶電質點通過P點時的加速度比通過Q點時大,選項D正確。
答案:BAD
10、
【名師點評】等電勢差的等勢面密處電場強度大,疏處電場強度小;等距等勢面電勢差大處電場強度大,電勢差小處電場強度小。
預測題2.如圖所示,實線為電視機顯像管主聚焦電場中的等勢面。a、b、c、d為圓上的四個點,則下列說法中正確的是
A.a、b、c、d 四點電勢不等,但電場強度相同
B.一電子從b點運動到c點,電場力做的功為0.6eV
C.若一電子從左側沿中心軸線穿越電場區(qū)域,將做加速度先增加后減小的加速直線運動
D.一束電子從左側平行于中心軸線進入電場區(qū)域,將會從右側平行于中心軸線穿出
解析:a、b、c、d 四點電勢不等,但電場強度大小相等,方向不相同,選項A錯誤;一電子從b點運
11、動到c點,電場力做的功為e(0.80-0.20)V=0.6eV,選項B正確;若一電子從左側沿中心軸線穿越電場區(qū)域,將做加速度先增加后減小的加速直線運動,選項C正確;一束電子從左側平行于中心軸線進入電場區(qū)域,從右側穿出時將散開,選項D錯誤。
答案:BC
【名師點評】此題以電視機顯像管主聚焦電場中的等勢面切入,意在考查對等勢面的理解和帶電粒子在電場中的運動。
核心考點四、場強圖象與電勢圖象
預測題1.空間存在一沿x軸方向的靜電場,電場強度E隨x變化的關系如圖所示,圖線關于坐標原點旋轉對稱,A、B是x軸上關于原點對稱的兩點。電子在該電場中僅受電場力作用,則( )
A.電子在A
12、、B兩點的電勢能相等
E
B
x
A
O
B.電子在A、B兩點的加速度方向相反
C.電子從A點由靜止釋放后的運動軌跡可能是曲線
D.取無窮遠處電勢為零,則O點處電勢亦為零
【解析】由于A、B是x軸上關于原點對稱的兩點,A點電場強度為負值,B點電場強度為正值,由U=Ed可知電場強度E隨x變化的圖象與x軸所夾的面積表示電勢差。所以A、B兩點等電勢,電子在A、B兩點的電勢能相等,選項A正確;A、B兩點的電場強度大小相等,方向相反,電子在A、B兩點所受電場力大小相等,方向相反,由牛頓第二定律可知,電子在A、B兩點的加速度方向相反,選項B正確;的加速度方向相反。電子從A點由靜止釋放后,
13、在AB之間在靜電力的作用下將做簡諧運動,其運動軌跡為直線,選項C錯誤;取無窮遠處電勢為零,則O點處電勢一定大于零,選項D錯誤。
【答案】AB
【名師點評】此題給出的電場強度E隨x變化的關系圖,實質是沿x軸關于坐標原點O對稱放置的兩個等量負電荷的沿x軸方向的靜電場場強E隨x變化的關系圖。
預測題2.兩電荷量分別為q1和q2的點電荷放在x軸上的O、M兩點,兩電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關系如圖所示,其中A、N兩點的電勢為零,ND段中C點電勢最高,則
A.C點的電場強度大小為零
B.A點的電場強度大小為零
C.NC間場強方向指向x軸正方向
D.將一負點電荷從N點移到D點,電場力先
14、做正功后做負功
解析:根據沿電場線方向,電場強度等于電勢變化與位移變化的比值,即E=△φ/△x,C點的電場強度大小為零,A點的電場強度大小不為零,選項A正確B錯誤;根據電勢從N到C電勢升高,NC間場強方向指向x軸負方向,選項C錯誤;將一負點電荷從N點移到D點,電場力先做正功后做負功,選項D正確。
答案:AD
【名師點評】此題給出的沿x軸方向電勢φ隨x變化的關系圖象,描述的是處于坐標原點的正電荷q1和處于M點的負電荷q2的電場電勢圖象。根據C點的電場強度大小為零,q1>q2.。
核心考點五、空間電場問題
預測題1.在空間直角坐標系O-xyz中,有一四面體C-AOB,C、A、O、B為
15、四面體的四個頂點,且O(0,0,0)、A(L,0,0)、B(0,L,0)、 C(0,0,L),D(2L,0,0)是x軸上一點,在坐標原點O處固定著+Q的點電荷,下列說法正確的是
A.A、B、C三點的電場強度相同
B.電勢差UOA =UAD
C.將一電子由C點分別移動到A、B兩點,電場力做功相同
D.電子在A點的電勢能大于在D點的電勢能
【解析】由于A、B、C三點到+Q的點電荷距離相同,所以A、B、C三點的電場強度大小相同,方向不同,選項A錯。根據點電荷電場的特征,電勢差UOA >UAD ,選項B錯。A、B、C三點處于同一等勢面上,將一電子由C點分別移動到A、B兩點,電場力做功相同
16、,選項C正確;由于A點電勢高于D點,電子在A點的電勢能小于在D點的電勢能,選項D錯。
【答案】C
【名師點評】此題考查電場強度、電勢差、電勢能、電場力做功等知識點的掌握及學生空間想象能力。
預測題2.如圖所示的勻強電場E的區(qū)域內,由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作為頂點構成一正方體空間,電場方向與面ABCD垂直。下列說法正確的是
A.AD兩點間電勢差UAD與AA'兩點間電勢差UAA'相等
B.帶正電的粒子從A點沿路徑A→D→D'移到D'點,電場力做正功
C.帶負電的粒子從A點沿路徑A→D→D'移到D'點,電勢能減小
D.帶電粒子沿對角線AC'與沿路徑A→B→C',從A點到C'點電場力做功相同