2025版高考物理一轮总复习考点突破第9章静电场第22讲电场力的性质考点3电场线的理解和应用

考点3电场线的理解和应用(基础考点·自主探究)1．电场线的应用2．等量同种和等量异种电荷的电场强度空间分布的比较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点为零，向外先变大后变小关于O点对称的A与A′、B与B′、C与C′的场强等大同向等大反向3.电场线、带电粒子运动轨迹判断(1)判断速度方向：带电粒子轨迹的切线方向为该点处的速度方向。(2)判断电场力(或场强)的方向：带电粒子所受电场力方向(仅受电场力作用)指向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的正、负判断场强的方向。(3)判断电场力做功的正、负及电势能的增、减：若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加。【跟踪训练】(电场线的应用)如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，带电荷量大小分别为q和2q，两点电荷间的距离为2r，P、Q两点关于两电荷连线对称，静电力常量为k。由图可知(D)A．P、Q两点的电场强度相同B．M点的电场强度小于N点的电场强度C．右边的小球带电荷量为－2qD．两点电荷连线的中点处的电场强度大小为3keq\f(q,r2)[解析]电场线的疏密表示电场强度的大小，根据题图可知，P点电场强度大小等于Q点电场强度大小，但是两点电场强度的方向不同，则电场强度不相同，故A错误；同理，M点的电场线较N点密集，可知M点的电场强度大于N点的电场强度，故B错误；根据电场线的方向可知，右边的小球带负电，但是带电荷量小于左边球的带电荷量，故右边的小球带电荷量为－q，故C错误；依据点电荷的电场强度公式E＝keq\f(Q,r2)及叠加原则，则两点电荷连线的中点处的电场强度大小为E合＝keq\f(2q,r2)＋keq\f(q,r2)＝3keq\f(q,r2)，故D正确。(等量异种点电荷电场线的分布)如图所示为两个等量点电荷的电场线，图中A点和B点、C点和D点皆关于两电荷连线的中点O对称，若将一电荷放在此电场中，则以下说法正确的是(D)A．电荷在O点受力最大B．电荷沿直线由A运动到B的过程中，电场力先增大后减小C．电荷沿直线由A运动到B的过程中，电势能先增大后减小D．电荷沿直线由C运动到D的过程中，电场力先增大后减小[解析]根据电场线的疏密特点可知，在直线CD上，O点的电场强度最大，而在直线AB上，O点的电场强度最小，因此电荷在O点受力不是最大，故A项错误；根据电场线的疏密可知，电荷沿直线从A运动到B的过程中，电场强度先减小后增大，则电场力也先减小后增大；同理电荷沿直线从C运动到D的过程中，电场强度先增大后减小，则电场力也先增大后减小，故B项错误，D项正确；电荷沿直线由A运动到B的过程中，无法确定电场力做功的正负，因此无法确定电势能的变化，故C项错误。(等量同种点电荷电场的电场线的应用)(多选)如图所示，两个带等量负电荷的小球A、B(可视为点电荷)被固定在光滑的绝缘水平面上，P、N是在小球A、B连线的中垂线上的两点，且PO＝ON。现将一个电荷量很小的带正电的小球C(可视为质点)从P点由静止释放，在小球C向N点运动的过程中，下列关于小球C的说法可能正确的是(AD)A．速度先增大，再减小B．速度一直增大C．加速度先增大再减小，过O点后，加速度先减小再增大D．加速度先减小，再增大[解析]在A、B连线的中垂线上，从无穷远处到O点，电场强度先变大后变小，到O点变为零，若P、N相距很远，则小球C沿A、B连线的中垂线运动时，小球C的加速度先变大后变小，速度不断增大，在O点时加速度变为零，速度达到最大；由O点到N点时，速度变化情况与另一侧速度的变化情况具有对称性。如果P、N相距很近，则加速度先减小，再增大，故A、D正确，B、C错误。(电场线与带电粒子运动轨迹)(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(A)[解析]电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，A正确；电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，对电子受力分析有可见与电场力的受力特点相互矛盾，B错误；