高考物理二轮复习 专题五 带电粒子在电场中的运动课件

专题五 带电粒子在电场中的运动 考情分析 201520162017 带电粒子 在电场中 的运动 T2：静电现象 T7：匀强电场、 电场力 T8：电场强度、 电势 T3：电场强度 、电场线、等 势面、电势 T4：带电粒子在平行 板电容器中的直线运 动 T8：双电荷的x 图象 命题题解读读 本专题共8个考点，其中静电现象电荷守恒定律，库仑定律， 电场线、电势能、电势、等势面，电场强度、点电荷的场强 、电势差，带电粒子在匀强电场中的运动，电容等考点为高 频考点。从近三年命题情况看，其特点为： (1)注重基础、联系实际。如以库仑定律、电容器等基础知识 命题考查理解能力；以静电现象、静电透镜等结合实际问题 倡导学以致用。 (2)突出方法。如以电场叠加、电场线命题，凸显对称思想； 以静电场中的图象命题，考查学生的推理能力。 整体难难度中等，命题题指数，复习习目标标是达B必会 。 1.(2017江苏苏清江中学期中)真空中两个点电荷的相互作用力为F ，若把其中一个电荷的带电量减少一半，同时把它们之间的距 离减少一半，则它们之间的作用力变为( ) A.2F B. 4F C.8FD.无法确定 答案 A 2.(多选选)(2017南京、盐盐城模拟拟)下列选项中所描述的a、b两 点的电场强度和电势均相同的是( ) 图图1 A.离正点电荷等距的任意两点a、b，如图甲所示 B.两个等量异种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距 的两点a、b，如图乙所示 C.两个等量同种点电荷连线上，与连线中点等距的两点a、 b，如图丙所示 D.静电场中达到静电平衡时的导体内部任意两点a、b，如 图丁所示 解析 图图甲中a、b两点的电势电势 相等，电场电场 强度大小相等但方向 不同，A错误错误 ；图图乙中，两个等量异种点电电荷连线连线 的中垂线为线为 等 势线势线 ，a、b两点的电场电场 强度大小相等，方向均与等量异种点电电 荷的连线连线 平行且向左，所以a、b两点的电势电势 和电场电场 强度均相同 ，B正确；图图丙中，根据对对称性，a、b点电势电势 相等，电场电场 强度大 小相等但方向相反，C错误错误 ；图图丁中，导导体达到静电电平衡时时，导导 体内部电势处处电势处处 相等，电场电场 强度处处为处处为 零，D正确。 答案 BD 3.(2016江苏苏常州市检测检测 )复印机的核心部件是有机光导体鼓， 它是在一个金属圆柱表面涂覆一层有机光导体OPC(没有光照时 OPC是绝缘体，受到光照时变成导体)制成的。复印机的基本工 作过程是：(1)在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间 加上高电压，金属丝附近空气发生电离，使转动鼓体均匀带上 正电；(2)文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像，鼓上形 成 “静电潜像”；(3)鼓体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电 荷的墨粉吸引到鼓体带电部位；(4)鼓体继续转动经过复印纸 ，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上。以下说法正确的是( ) 图图2 A.步骤(1)中发生了静电感应现象 B.步骤(2)中发生了局部导电现象 C.步骤(3)中发生了静电平衡现象 D.步骤(4)中发生了静电屏蔽现象 解析 步骤骤(1)过过程不是静电电感应现应现 象，选项选项 A错误错误 ；步骤骤(2) 过过程发发生了局部导电现导电现 象，选项选项 B正确；步骤骤(3)中有电电荷的移 动动，没有发发生静电电平衡现现象，选项选项 C错误错误 ；步骤骤(4)中不是静电电 屏蔽现现象，选项选项 D错误错误 。 答案 B 4.(多选选)(2017江苏苏南通中学模拟拟)如图3所示，在两等量异种点 电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在 直线平行于两电荷的连线，且a与c关于MN对称、b点位于MN上 ，d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是( ) 图图3 A.b点场强大于d点场强 B.b点场强小于d点场强 C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差 D.试探电荷q在a点的电势能小于在c点的电势能 解析 在两等量异号电电荷连线连线 上，中间间点电场电场 强度最小；在两 等量异号电电荷连线连线 的中垂线线上，中间间点电场电场 强度最大；所以b点 场场强小于d点场场强，选项选项 A错误错误 ，B正确；由对对称性可知，a、b两 点的电势电势 差等于b、c两点间间的电势电势 差，故选项选项 C正确；因a点的 电势电势 高于c点的电势电势 ，故试试探电电荷q在a点的电势电势 能大于在c点 的电势电势 能，选项选项 D错误错误 。 答案 BC (1)由轨迹向合外力的方向弯曲，确定粒子所受电场力方向； (2)根据粒子电性判断电场线方向； (3)根据“沿电场线方向电势降低”判断电势高低； (4)根据公式Epq(代入正负号)判断电势能大小； (5)根据电场力做功的正负判断电势能的变化或动能的变化； (6)根据电场线或等差等势面疏密判断场强大小，再根据牛顿第 二定律可以判断加速度大小。 由电场电场 中的“点、线线、面、迹”判断相关问题问题 【例1】 (2017无锡锡模拟拟)如图4所示，示波管的聚焦电场是由电 极A1、A2、A3、A4形成的，实线为电场线，虚线为等势线，x轴 为该电场的中心轴线。一个电子从左侧进入聚焦电场，曲线 PQR是它的运动轨迹，则( ) 图图4 A.电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度 B.电场中P点的电势比Q点的电势低 C.电子从P运动到R的过程中，电场力对它先做正功后做负功 D.若电子沿着x轴正方向以某一速度进入该电场，电子有可能做 曲线运动 解析 由电场线电场线 分布的疏密程度可知，电场电场 中Q点的电场电场 强度大 于R点的电场电场 强度，选项选项 A错误错误 ；沿电场电场 方向电势电势 越来越低，选选 项项B正确；电电子从P运动动到R的过过程中，电场电场 力对对它一直做正功， 选项选项 C错误错误 ；若电电子沿着x轴轴正方向以某一速度进进入该电场该电场 ，电电 子一定做直线线运动动，选项选项 D错误错误 。 答案 B 【变变式1】 (2017江苏苏如东东高级级中学学情调调研)如图5，P是固定 的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的电场 中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的 三个点。若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大 小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc，则( ) 图图5 A.aaabac，vavcvb B.aaabac，vbvcva C.abacaa，vbvcva D.abacaa，vavcvb 答案 D 1.平行板电电容器动态问题动态问题 的分析思路 平行板电电容器及其动态动态 分析问题问题 2.平行板电容器问题的一个常用结论：电容器充电后断开电源， 在电容器所带电荷量保持不变的情况下，电场强度与极板间的 距离无关。 【例2】 (2017江苏苏清江中学高三第四次月考)如图6所示，平行 板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电计 所带电荷量很少，可被忽略。一带负电油滴被固定于电容器中 的P点。现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离 ，则( ) 图图6 A.平行板电容器的电容将变大 B.静电计指针张角变小 C.带电油滴的电势能增加 D.若先将上极板与电源正极的导线断开，再将下极板向下移动一 小段距离，则带电油滴所受电场力不变 答案 D 【变变式2】 (2017江苏苏省淮安、宿迁、连连云港、徐州苏苏北四市 联联考)在研究影响平行板电容器电容大小因素的实验中，一已充 电的平行板电容器与静电计连接如图7所示。现保持B板不动， 适当移动A板，发现静电计指针张角减小，则A板可能是( ) 图图7 A.右移B.左移 C.上移D.下移 答案 A 1.vt图图象：根据vt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，进而确定电场强度的方向、电势的高低及电势能的变化 。 静电场电场 中的三类图类图 象问题问题 2.x图图象 (1)电场强度的大小等于x图线的斜率大小，电场强度为零 处，x图线存在极值，其切线的斜率为零。 (2)在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.Ex图图象 (1)反映了电场强度随位移变化的规律。 (2)E0表示场强沿x轴正方向；E0表示场强沿x轴负方向。 (3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示 电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定。 【例3】 (多选选)(2017江苏盐苏盐 城中学模拟拟)两个点电荷Q1和Q2固定 在x轴上O、D两点，两者之间连线上各点电势高低如图8中曲线 所示(OBBD)，取无穷远处电势为零，由图可知( ) 图图8 A.B点电场强度为零 B.Q1为负电荷，Q2为正电荷 C.Q1电荷量一定大于Q2电荷量 D.将电子沿x轴从A点移到C点，电场力一直做正功 解析 因为为x图线图线 的斜率等于电场电场 强度大小，所以B点电场电场 强度不为为零，选项选项 A错误错误 ；因B点左侧电势为负侧电势为负 ，右侧电势为侧电势为 正，故可知Q1为负电为负电 荷，Q2为为正电电荷，选项选项 B正确；因电势为电势为 零 的位置离D点较较近，故Q1电电荷量一定大于Q2电电荷量，选项选项 C正确； 将电电子沿x轴轴从A点移到C点，电势电势 一直升高，电势电势 能降低，则电则电 场场力一直做正功，选项选项 D正确。 答案 BCD 【变变式3】 (2017江苏苏省泰州中学高三上学期摸底考试试)如图9甲 所示，直线上固定两个正点电荷A与B，其中B带Q的电荷量， C、D两点将A、B连线三等分，现有一个带负电的粒子从C点开 始以某一初速度向右运动，不计粒子所受的重力，并且已知该 粒子在C、D间运动的速度v与时间t的关系图象如图乙所示，则 A点电荷的电荷量可能是( ) 图图9 A.5QB.3Q C.2QD.Q 答案 A 1.带电带电 粒子(或带电带电 体)在电场电场 中做直线线运动动 带电带电 粒子在电场电场 中的运动问题动问题 分 析 2.带电带电 粒子在电场电场 中的偏转规转规 律 3.带电带电 粒子在交变电场变电场 中运动动分析 三种情况 带电粒子做单向直线运动(牛顿运动定律求解) 带电粒子做往返运动(分段研究) 带电粒子做偏转运动(根据交变电场特点分段 研究) 两个关系 力和运动关系；功能关系 分析关键 注意粒子运动的周期性和对称性特征，确定与物 理过程相关的临界条件 【例4】 (2017江苏苏徐州、宿迁、连连云港、淮安四市高三模拟拟) 如图10甲所示，极板A、B间电压为U0，极板C、D间距为d，荧光 屏到C、D板右端的距离等于C、D板的板长。A板O处的放射源连 续无初速地释放质量为m、电荷量为q的粒子，经电场加速后 ，沿极板C、D的中心线射向荧光屏(荧光屏足够大且与中心线 垂直)，当C、D板间未加电压时，粒子通过两板间的时间为t0； 当C、D板间加上图乙所示电压(图中电压U1已知)时，粒子均能 从C、D两板间飞出，不计粒子的重力及相互间的作用。求： 图图10 (1)C、D板的长度L； (2)粒子从C、D板间飞出时垂直于极板方向偏移的最大距离； (3)粒子打在荧光屏上区域的长度。 【变变式4】 (多选选)(2017江苏苏省如东东高级级中学高三上学期第二 次学情调调研)如图11甲所示，两个平行金属板P、Q正对竖直放置 ，两板间加上如图乙所示的交流电压，t0时，P板比Q板电势 高U0，在两板的正中央M点有一电子在电场力作用下由静止开始 运动(电子所受重力可忽略)，已知电子在04t0时间内未与两 板相碰，则( ) 图图11 A.t02t0时间内电子的电势能增加 B.在3t0时刻电子的机械能最小 C.2t03t0时间内电子运动的速度方向向左，且速度大小逐渐减 小 D.3t04t0时间内电子运动的速度方向向右，且速度大小逐渐减 小 解析 根据电场电场 的变变化情况和运动动学知识识可知：在0t0时间时间 内 ，P板比Q板电势电势 高U0，电场电场 方向水平向右，电电子所受电场电场 力方 向向左，加速度方向也向左，所以电电子向左做匀加速直线线运动动； 在t02t0时间时间 内，P板比Q板电势电势 低U0，电场电场 强度方向水平向左 ，电电子所受电场电场 力方向向右，加速度方向也向右，电电子向右做 匀减速直线线