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【每日检测】电场——高考物理核心考点过关检测
本卷对应《电场》晨读暮诵与默写小纸条的全部考点,用于课后知识巩固与自我梳理。建议先遮住答案自测,再对照末尾解析订正,重点吃透"点电荷是理想化模型、不同于元电荷""E=F/q 是定义式、与检验电荷无关,E=kQ/r² 是决定式、Q 是场源电荷""电场线不是运动轨迹""电势为零场强不一定为零、场强为零电势也不一定为零""U=Ed 只适用于匀强电场且 d 是沿电场方向的距离""平行板电容器断开电源 Q 不变、始终连接 U 不变"六大易错点。
电场
① 电荷:元电荷 e=1.60×10⁻¹⁹ C(最小电荷量、电荷量子化);点电荷=理想化模型;电荷守恒;三种起电(摩擦/接触/感应),实质是得失电子
② 库仑定律:F=kQ₁Q₂/r²,k=9.0×10⁹ N·m²/C²;适用条件:真空中、点电荷
③ 电场强度:E=F/q(定义式、任何电场、与 q 无关);点电荷 E=kQ/r²(决定式、Q 为场源电荷);叠加为矢量和(平行四边形);方向=正电荷受力方向
④ 电场线:不闭合、不相交、疏密表大小、切线表场强方向、沿电场线电势降低、与等势面垂直
⑤ 静电平衡:内部 E=0;整体为等势体(表面等势面);表面场强垂直表面;电荷只分布外表面、尖锐处密度大
⑥ 电场力做功:与路径无关;W=qEd(匀强)、W=qUAB(任何);WAB=EpA−EpB,做正功电势能减小
⑦ 电势能:电荷与电场共有、相对量;电场力做正功→电势能减
⑧ 电势:φ=Ep/q,标量、相对量;电势差 UAB=φA−φB=WAB/q
⑨ 匀强电场:U=Ed,d 是沿电场方向的距离;E 方向是电势降低最快的方向
⑩ 带电粒子:加速 qU=½mv²(动能定理);偏转=类平抛,tanθ=qUl/(mv₀²d)、y=qUl²/(2mv₀²d)
⑪ 平行板电容器:断开电源→Q 不变;始终连接→U 不变;E=U/d
1. 点电荷:有一定的____,忽略____和____的一种____模型;只有当带电体的________相对研究距离____时,才能视为点电荷。
2. 元电荷:自然界中____的电荷量,e=____;电子电荷量为____,质子电荷量为____;电子比荷(q/m)约为____。
3. 电荷守恒定律:电荷既不会____,也不会____,只能从____转移到____,或从____转移到____;转移过程中电荷的____保持不变。起电三种方式:____、____、____;物体带电实质是____。
4. 库仑定律:真空中两个____点电荷间作用力 F=____,式中 k=____,叫____;适用条件①____,②____。
5. 电场强度定义式 E=____,单位____或____;点电荷场强 E=____(Q 为____电荷量);方向规定为____在该点所受电场力的方向;叠加遵从____定则。
6. 电场线特点:不____(起于____或无限远,止于无限远或____);不____;密处场强____;切线方向表示____方向;沿电场线方向电势____;与等势面在相交处____。
7. 静电平衡导体:内部场强____,导体是____,表面是____;表面场强方向与表面____;净电荷只分布在____,外表面越____处电荷密度越大。
8. 电场力做功:特点____;计算 W=____(匀强)、W=____(任何电场);与电势能关系 WAB=____,电场力做正功电势能____。
9. 电势 φ=____,是____量、有正负之分,具有____性;电势差 UAB=____=____。匀强电场中 U=____(d 为____距离)。
10. 带电粒子在电场中:加速(不计重力)满足 qU=____;偏转(垂直飞入匀强电场)运动性质为____,偏转角 tanθ=____,侧向位移 y=____。
1. 点电荷是实际存在的带电体,是客观的最小电荷单位。( )
2. 库仑定律适用于任何两个带电体之间的相互作用。( )
3. E=F/q 是电场强度的定义式,适用于任何电场,场强由电场本身决定,与检验电荷无关。( )
4. 电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹。( )
5. 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。( )
6. 电势为零的地方,电场强度一定为零;场强为零的地方,电势也一定为零。( )
7. 沿电场线方向电势一定降低,但电场强度不一定减小。( )
8. 电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,等于电势能的减少量。( )
9. 公式 U=Ed 适用于任何电场,d 为两点间的直线距离。( )
10. 等量同种点电荷连线中点处电场强度为零;等量异种点电荷连线中点处电场强度最小但不为零。( )
1. 关于点电荷,下列说法正确的是( )
A. 点电荷是实际存在的带电体,是客观的最小电荷单位
B. 只要带电体的体积很小,就可以看成点电荷
C. 带电体的形状、大小对研究问题的影响可忽略时,可视为点电荷
D. 点电荷就是元电荷
2. 关于库仑定律的适用条件,正确的是( )
A. 适用于任何介质中的带电体
B. 适用于真空中的静止点电荷
C. 适用于匀速运动的点电荷
D. 当 r→0 时仍适用
3. 关于电场强度 E=F/q,下列说法正确的是( )
A. 它是点电荷场强的决定式
B. 场强 E 与检验电荷的电荷量 q 成正比
C. 适用于任何电场,E 由电场本身决定,与 q 无关
D. 其单位是 J/C
4. 关于电场线,下列说法正确的是( )
A. 电场线起始于负电荷、终止于正电荷
B. 电场线不相交
C. 电场线是闭合曲线
D. 沿电场线方向电势升高
5. 关于电势与电场强度的关系,下列说法正确的是( )
A. 电势为零的地方,电场强度一定为零
B. 电场强度为零的地方,电势一定为零
C. 电场强度的方向是电势降低最快的方向
D. 沿电场线方向电场强度一定减小
6. 关于电场力做功与电势能,下列说法正确的是( )
A. 电场力做正功,电势能增加
B. 电场力做功与路径有关
C. W=qUAB 仅适用于匀强电场
D. 电场力做的功等于电势能的减少量
7. 关于公式 U=Ed,下列说法正确的是( )
A. 适用于任何电场
B. d 是两点间的直线距离
C. d 是沿电场方向的距离
D. 非匀强电场中 U 也等于 Ed
8. 平行板电容器充电后与电源断开,再增大两板间距 d,则下列判断正确的是( )
A. 电荷量 Q 减小
B. 板间场强 E 减小
C. 两板间电势差 U 增大
D. 电容 C 增大
1. 库仑力与接触起电:两个相同的金属小球(可视为点电荷),带电量分别为 +Q 和 −Q,相距 r 时库仑力大小为 F。①求 F 的表达式与方向;②若将它们接触后再分开,距离仍为 r,求此时库仑力的大小与方向。
2. 点电荷场强的叠加:真空中两个相同的正点电荷 +Q,相距 L,求连线中点 O 处的电场强度大小与方向。
3. 匀强电场中 U=Ed 的应用:在匀强电场中,A、B、C 三点构成直角三角形,∠A=90°,AB 沿电场方向、AB=d,AC=d(AC 与电场方向垂直)。①求 UAB、UAC、UBC;②若场强 E 未知,但已知 φA>φB>φC 且电势等差分布,说明用"等分法"确定电场方向的步骤。
4. 带电粒子在偏转电场中:电子(质量 m、电荷量 e)以初速度 v₀ 垂直于电场线射入匀强偏转电场,偏转电压为 U,板长为 l,板间距为 d。①证明飞出电场时偏转角满足 tanθ=eUl/(mv₀²d);②求飞出时侧向位移 y。
1. 平行板电容器两类情形(填空):①充电后与电源断开:电荷量 Q____(不变/变化);若增大板间距 d,则板间场强 E____、电势差 U____(填增大/减小/不变,依据 C=εS/4πkd、Q 不变、U=Q/C、E=U/d 推导)。②始终与电源相连:电压 U____;若增大 d,则 E____、电荷量 Q____。
2. 等分法确定电场方向(填空):已知匀强电场中 A、B、C 三点电势 φA>φB>φC,步骤:①找出____和____的连线;②____(按电势差等分);③连接____(等势线);④作____(电场线方向),方向从____指向____。
3. 情境填空(真实情境与科技前沿):①静电除尘器利用____使带电颗粒向极板运动;②复印机/激光打印机依据____成像原理;③示波器利用电子在____中的偏转显示信号;④粒子直线加速器利用多级____使粒子反复加速。上述情境共同的关键是把实际问题转化为"电场力→运动"或"电势差→能量"的物理模型。
一、基础填空
1. 电荷量;形状;大小;理想化;形状、大小;小到可忽略 2. 最小;1.60×10⁻¹⁹ C;−e;+e;1.76×10¹¹ C/kg 3. 创生;消灭;一个物体;另一个物体;物体的一部分;另一部分;总量;摩擦起电;接触起电;感应起电;得失电子 4. 静止;kQ₁Q₂/r²;9.0×10⁹ N·m²/C²;静电力常量;真空中;点电荷 5. F/q;N/C;V/m;kQ/r²;场源;正电荷;平行四边形 6. 闭合;正电荷;负电荷;相交;大;场强;降低;垂直 7. 处处为零;等势体;等势面;垂直;导体的外表面;尖锐 8. 与路径无关、只与初末位置有关;qEd;qUAB;EpA−EpB;减小 9. Ep/q;标;相对;φA−φB;WAB/q;Ed;沿电场方向 10. ½mv²(动能增量);类平抛运动;qUl/(mv₀²d);qUl²/(2mv₀²d)
二、判断辨析
1. ×(点电荷是理想化模型,元电荷才是最小电荷量) 2. ×(仅适用于真空中的静止点电荷;r→0 时不能视为点电荷,定律不适用) 3. √ 4. ×(电场线不是轨迹,带电粒子轨迹不一定与电场线重合) 5. √(电场线疏密反映场强大小) 6. ×(二者无必然对应:电势为零处场强不一定为零,场强为零处电势也不一定为零) 7. √(沿电场线电势一定降低,但场强不一定减小,如匀强电场) 8. √ 9. ×(U=Ed 仅适用于匀强电场,d 是沿电场方向的距离) 10. √(等量同种中点 E=0;等量异种中点场强最小但不为零)
三、单项选择
1. C 2. B 3. C 4. B 5. C 6. D 7. C 8. C
解析:1—当带电体形状大小影响可忽略时可视为点电荷,与体积大小无绝对关系;点电荷≠元电荷。2—库仑定律限真空、静止点电荷,r→0 失效。3—E=F/q 是定义式,适用于任何电场,E 由电场本身决定。4—电场线不相交,起于正电荷止于负电荷/无限远,不闭合,沿电场线电势降低。5—E 方向是电势降低最快的方向;电势与场强无一一对应。6—电场力做功与路径无关,等于电势能减少量。7—U=Ed 仅匀强,d 为沿电场方向的距离。8—断开电源 Q 不变,增大 d 则 C=εS/4πkd 减小,U=Q/C 增大,E=U/d=4πkQ/(εS) 不变;故 U 增大。
四、计算与综合分析
1. ①F=kQ·Q/r²=kQ²/r²,方向沿两球连线相互吸引(异种电荷)。②接触后先中和再平分:总电荷 +Q+(−Q)=0,平分后两球均不带电,故库仑力大小 F′=0、无相互作用。 2. 每个 +Q 在 O 点产生的场强大小 E₁=kQ/(L/2)²=4kQ/L²,一个向右、一个向左,方向相反,合场强 EO=0。 3. ①AB 沿电场方向,UAB=E·d=Ed;AC 与电场方向垂直,沿电场方向距离为零,UAC=0;BC 在电场方向投影等于 d,UBC=Ed。②等分法步骤:找最高与最低电势点连线→按电势差等分→连接等势点得等势线→作垂线(电场线),由高电势指向低电势。 4. ①沿初速度方向匀速:t=l/v₀;沿电场方向初速为零匀加速:a=eU/(md),侧向位移 y=½at²=eUl²/(2mdv₀²),飞出时 vy=at=eUl/(mdv₀),故 tanθ=vy/v₀=eUl/(mv₀²d)。②y=eUl²/(2mv₀²d)(或 y=½l·tanθ)。
五、图像与情境
1. ①不变;不变;增大(Q 不变→C 减小→U=Q/C 增大;E=U/d=4πkQ/εS 与 d 无关,故 E 不变)。②不变;减小;减小(U 不变→E=U/d 减小→C 减小时 Q=CU 减小)。 2. 最高电势;最低电势;等分(按电势差等分);等势点;垂线;高电势;低电势。 3. ①电场(或电场力) ②静电(静电成像) ③偏转电场 ④加速电压(或电场)