2015年高考试题中的叠加电场例析

２０１６年第５期　河北理科教学研究　考试指导　２０　１　５年高考试题中的　叠加电场例析　考试指导　浙江温州市第二外国语学校　徐海龙３２５０００　浙江永嘉县上塘中学　钱呈祥３２５１００　摘要：电场强度和电势是描述电场力和能的性质的两个重要物理量，是高考中多次出现的　考查内容，其中由若干个带电体所形成的静电场的电场强度和电势分布特点既是高考的重点，又　是学生考试中拿分的难点，本文对２０１５年各地高考中相关物理试题进行深入剖析．　关键词：高考物理；叠加电场；模型思想；对称思想；等效思想　近年来高考物理经常考查叠加电场问　题是如何从教材中的基本模型进行拓宽、变　题．所谓的叠加电场，即在同一区域内存在多　形、改换而来，旨在抛砖引玉，引起同仁们的　于一个场源电荷产生的电场．各个场源电荷　重视与探究．　产生的电场是独立的、互不影响的。如果有几　【２０１５山东题　个点电荷同时存在，它们产生的电场就相互　１８】直角坐标系　’Ｈ（Ｏ，ａ）　叠加，形成合电场，这时某点的场强等于各个　ｘＯｙ中，　，Ⅳ两　Ｍ　ｏ　Ｎ　电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量　点位于　轴上，Ｇ，　　ＩＧ（ｏ，－ａ）　和，由于场强是矢量，故欲求出各个电荷在某　日两点坐标如图，　图１　点受电场力的矢量和需用平行四边形法则．　，Ⅳ两点各固定　叠加电场的电势等于各个电荷单独存在时在　一负点电荷，一电量为Ｑ的正点电荷置于。　该点产生的电势的标量和（代数和）．电势叠　点时，Ｇ点处的电场强度恰好为零．静电力常　加原理和电场叠加原理从定量的角度很好的　量用ｋ表示．若将该正点电荷移到Ｇ点，则　解决了多个点电荷系形成的静电场的电势分　日点处场强的大小和方向分别为　布问题电场强度问题，通过这部分学习内容，　Ａ．　，沿ｙ轴正向　Ｂ＂　４ａ　，沿，，轴负向　可以更好的帮助学生理解电势和电场强度，进　而提高学生在高考当中的解题能力，同时也为　ｃ．　，沿　轴正向　Ｄ＂　４ａ，沿ｙ轴负向　学生进入大学阶段的学习打下良好基础．　解析：因正电荷在０点时，Ｇ点的场强　本文笔者根据自身多年从事高中物理教　为零，则可知两负电荷在Ｇ点形成的电场的　育的实践经验，通过２０１５年各地高考真题的　剖析，阐述以叠加电场求解为背景的高考试　合场强为Ｅ合＝ｋ　；若将正电荷移到Ｇ点，　・４８・　２０１６年第５期　河北理科教学研究　＝　考试指导　则正电荷在日点的场强为Ｅ。＝｜ｊ｝　两负电荷连线的中点，ｄ点在正电荷的正上　方，ｃ，ｄ到正电荷的距离相等，则　丢　，因两负电荷在Ｇ点的场强与在Ｈ点　Ａ．ｆｔ点的电场强度比ｂ点的大　ｉ的场强等大反向，则Ｈ点的合场强为Ｅ：　Ｅ合一Ｅ１＝３ｋＱ４２，。方向沿ｙ轴负向；故选Ｂ．　【２０１５安徽题２０】已知均匀带电的无穷　大平面在真空中激发电场的场强大小为　０，　其中　为平面上单位面积所带的电荷量，￡　为常量．如图所示的平行　板电容器，极板正对面积　＋　为｜ｓ，其间为真空，带电荷　＋　量为Ｑ．不计边缘效应时，　＋　极板可看作无穷大导体　＋　板，则极板间的电场强度　图２　大小和两极板间相互的静　电引力大小分别为　Ａ．　和　Ｂ．　和　ｃ　Ｑ　和　ＤＱ　和　．ｅ。解析：由题意，单块极板产生的电场强度　为Ｅ。＝　，根据电场的叠加原理，极板间　的电场强度大小Ｅ＝２Ｅ。＝　，选项Ｂ，ｃ　错误；由于一块极板在另一块极板处产生的　电场强度处处相同，借用微元和累加的思想，　所以另一块极板所受电场力为Ｆ：ＱＥ。：　２　，故选项Ａ错，答案为Ｄ．　【２０１５江苏题８】两个相同的负电荷和一　个　电荷附近的电场线分布如图所示．Ｃ时　Ｂ．口点的电势比ｂ点的高　Ｃ．ｃ点的电场强度比ｄ点的大　Ｄ．ｃ点的电势比ｄ点的低　解析：由图知，　ｔｉｆ点处的电场线比　ｂ点处的电场线密　集，Ｃ点处的电场线　比ｄ点处的电场线　密集，所以选项Ａ，　ｃ正确；势线，与ｂ点所在　过０点画等　图３　电场线的交点在ｂ点沿电场线的方向上，所　以ｂ点的电势高于口点的电势，故Ｂ错误；同　理可得ｄ点的电势高于ｃ点的电势，故Ｄ　正确．　【２０１５海南题　７】如图，两电荷量　・ｂ　分别为Ｑ（Ｑ＞　Ｏ）和一Ｑ的点电　●－－　Ｑ　ａ　Ｏ　—Ｑ　荷对称地放置在　轴上原点０的　图４　两侧，口点位于　轴上０点与点电荷Ｑ之间，ｂ位于Ｙ轴０点　上方．取无穷远处的电势为零，下列说法正确　的是　Ａ．ｂ点的电势为零，电场强度也为零　Ｂ．正的试探电荷在Ⅱ点的电势能大于零，所　受电场力方向向右　Ｃ．将正的试探电荷从０点移到Ⅱ点，必须克　服电场力做功　・４９・　２０１６年第５期　河北理科教学研究　考试指导　Ｄ．将同一正的试探电荷先后从０，ｂ点移到　口异种电荷，选项Ａ错误；两个带电小球均静　点，后者电势能的变化较大　解析：因为等量异种电荷在其连线的中　止，故　，Ⅳ所受的合力均为０，故选项ｃ错　误；若　带正电，Ⅳ带负电，电场力方向和库　垂线上的电场方向为水平指向负电荷，所以　仑力方向相同，则两球　，Ⅳ均不能保持静　止，要相互靠近，不符题意，故只能Ｍ带负　电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等　势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂　线的电势为零，故ｂ点的电势为零，但是电场　强度不为零，Ａ错误；等量异种电荷连线上，　电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平向　右，在中点０处电势为零，０点左侧电势为　正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处　电势能为正，故Ｂ正确；将正的试探电荷从０　点移到口点，０点的电势低于口点的电势，电　场力做负功，所以必须克服电场力做功，ｃ正　确；０点和ｂ点的电势相等，所以先后从０，ｂ　两点移到０点，电场力做功相等，电势能变化　相同，Ｄ错误．　【２０１５广东题　一　２１】如图８所示的　水平匀强电场中，　将两个带电小球　和Ⅳ分别沿图　图５　示路径移动到同　一水平线上的不同位置，释放后，　，Ⅳ保持　静止，不计重力，则　Ａ．　的带电量比Ⅳ大　Ｂ．　带负电荷，Ⅳ带正电荷　ｃ．静止时　受到的合力比Ⅳ大　Ｄ．移动过程中匀强电场对Ｍ做负功　解析：由于电场中Ｍ，Ⅳ都保持静止，以　，Ⅳ整体为研究对象，它们均受到水平匀　强电场的电场力扭作用，根据平衡条件，两　力方向相反，可判断出Ｍ，Ⅳ一定带等量的　・５０・　电，Ⅳ带正电，选项Ｂ正确；根据电势能　＝口　，由于　带负电，沿电场线方向电势降　低，在移动　过程中电势能增加，电场力对　做负功（或者由功Ｗ＝ｑＥｓｃｏｓＯ，０为电场　力和位移的方向夹角为钝角，Ｗ＜０，做负　功），选项Ｄ正确．　【上海题８】两个正、负点电荷周围电场　线分布如图所示，Ｐ，Ｑ为电场中两点，则　Ａ．正电荷由Ｐ静止释放能运动到Ｑ　Ｂ．正电荷在Ｐ的加速度小于在Ｑ的加速度　ｃ．负电荷在Ｐ的电势能高于在Ｑ的电势能　Ｄ．负电荷从Ｐ移动到Ｑ，其间必有一点电势　能为零．　解析：正电荷　在Ｐ点静止释放　时，会沿电场线的　切线方向运动，所　以不能运动到Ｑ　点，故Ａ错误；Ｐ　点的电场线密集，　图６　所以电场力大，加速度也大，故Ｂ错误；因为　沿着电场线的方向电势逐渐降低，Ｐ点的电　势高于Ｑ点的电势，所以负电荷在Ｐ的电势　能低于在Ｑ的电势能，故ｃ错误；正电荷附　近Ｐ点的电势高于０，负电荷附近Ｑ点的电　势低于０，所以负电荷从Ｐ移动到Ｑ，其间必　有一点电势能为零，负电荷在该点的电势能　也为零，故Ｄ正确．　（下转第５６页）　２０１６年第５期　河北理科教学研究　考试指导　过滤，从题给信息可知，ＨＦ的沸点１９．５℃，　降低温度，使ＨＦ转化为液态而分离．（４）令　ＬｉＰＦ　的物质的量为　，则ＬｉＦ为ｎ—　，样　品质量为Ｗ　ｇ，则有１５２ｘ＋２６（ｎ—　）＝ｗ，　（ｗ一２６ｎ）　—＿＿ｉ　ｍ０Ｊ‘　（２）ＮａＢＨ　是一种重要的储氢载体，能　与水反应生成ＮａＢＯ　，且反应前后Ｂ的化合　价不变，该反应的化学方程式为　，反应消耗１　ｍｏｌＮａＢＨ　时转移　．　的电子数目为　答案：（１）反应物、溶剂、方程式为ＳｉＯ，　解析：（１）氢气的燃烧产物是水；（２）反应　前后Ｂ元素的化合价不变，均是＋３价，因此　＋４ＨＦ—＋４Ｈ２Ｏ　（４）　ＳｉＦ４十十Ｈ２Ｏ、ＮａＨＣＯ３．（２）ＰＦ５　Ｈ３ＰＯ４＋５ＨＦ．（３）过滤、冷凝．　ｍｏ１．　反应前ＮａＢＨ　中氢元素的化合价是一１价．　水中氢元素的化合价是＋１价，因此反应中　还有氢气生成，反应的化学方程式为：ＮａＢＨ　考点：化学工艺，物质的性质，分离与提　纯，化学计算．　３．２（２０１４・年重庆卷１１）氢能是最重要的　新能源．储氢作为氢能利用的关键技术，是当　＋２Ｈ２Ｏ——ＮａＢＯ２＋４Ｈ２十．ＮａＢＨ４中氢元　素的化合价从一１价升高到０价，因此１ｍｏｌ　ＮａＢＨ　在反应中失去４ｍｏｌ电子，其数目为　４Ｎ＾或２．４０８×１０　；　前关注的热点之一．　（１）氢气是清洁能源，其燃烧产物为　．　－答案：（１）水或Ｈ２Ｏ．（２）ＮａＢＨ４＋２Ｈ２Ｏ　ＮａＢＯ２＋４Ｈ２十；４ＮＡ或２．４０８×１０　。　（上接第５０页）　２０１５年高考出现的一类题目，考查叠加　电场，要求考生注意领会相关物理思想方法：　模型思想、对称思想、等效思想、微元思想和　转化思想．物理思想是物理方法的灵魂，物理　物理思想，才能在物理思想的引领下探寻物　理问题的解决途径．叠加电场问题能够很好　地考查学生的信息收集、处理能力，分析、解　决问题的能力．“年年考电场，题题有新意；招　招不离本，方法最重要”，这是历年静电场类　叠加电场求解的真实写照．　问题是物理思想的载体，是践行物理思想的　行为基地．只有深刻挖掘物理问题所蕴含的　・５６・