高考物理 黄金易错点专题汇编 专题07 电场与带电粒子在电场中的运动(1).doc

2014年高考物理 黄金易错点专题汇编 专题07 电场与带电粒子在电场中的运动1.a、b、c三点在同一直线上，abbc 12，b点位于a、c之间，在b处固定一电荷量为q的点电荷。当在a处放一电荷量为q的点电荷时，它所受到的电场力为f；移去a处电荷，在c处放一电荷量为2q的点电荷，其所受电场力为 () af/2 bf/2 cf df 2.一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容c和两极板间的电势差u的变化情况是 () ac和u均增大 bc增大，u减小 cc减小，u增大 dc和u均减小 3图中虚线为一组间距 相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点 电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场， 实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹， a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒 子 () a带负电 b在c点受力最大 c在b点的电势能大于在c点的电势能 d由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化 4 n(n1)个电荷量均为q(q0)的小球，均匀分布在半径为r的圆周上，示 意如图所示，若移去位于圆周上p点的 一个小球，则圆心o点处的电场强度大小为 _，方向_。(已知静电力常量为k) 5两个固定的等量异号点电荷所产生电场的 等势面如图中虚线所示，一带负电的 粒子以某一速度从图中a点沿图示方向进 入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中() a做直线运动，电势能先变小后变大 b做直线运动，电势能先变大后变小 c做曲线运动，电势能先变小后变大 d做曲线运动，电势能先变大后变小 6.反射式速调管是常用的微波器件之一， 它利用电子团在电场中的振荡来产生微 波，其振荡原理与下述过程类似。如图 所示，在虚线mn两侧分别存在着 方向相反的两个匀强电场，一带电微粒 从a点由静止开始，在电场力作用下沿直 线在a、b两点间往返运动。已知电场强度的大小分别是e12.0103 n/c和e24.0103 n/c，方向如图所示，带电微粒质量m1.01020 kg ，带电荷量q1.0109c，a点距虚线mn的距离d11.0 cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应。求： (1)b点距虚线mn的距离d2； (2)带电微粒从a点运动到b点所经历的时间t。 7. 如图所示的直角坐标系中，在直 线x2l0到y轴区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场，其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向，x轴下方的电场方向沿y轴正方向。在电场左边界上a(2l0，l0)到c(2l0，0)区域内，连续分布着电荷量为q、质量为m的粒子。从某时刻起由a点到c点间的粒子，依次连续以相同的速度v0沿x轴正方向射入电场。若从a点射入的粒子，恰好从y轴上的a(0，l0)沿x轴正方向射出电场，其轨迹如图虚线所示。不计粒子的重力及它们间的相互作用。 (1)求匀强电场的电场强度e； (2)求在ac间还有哪些位置的粒子，通过电场后也能沿x轴正方向运动？ 8. 如图所示为电源(有内阻)， 三个可变电阻r1、r2、r3，开关s与平行板 电容器c组成的电路，当s闭合、电路稳定 时，一带电液滴悬浮在两极板间静止不动， 现要使液滴向上移动，则下列方法可行的是() a只增大r1，其他不变 b只增大r2，其他不变 c只减小r3，其他不变 d只增大a、b两极板间距离，其他不变 9. 将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷分别用d、u、e和q表示。下列说法正确的是 () a保持u不变，将d变为原来的两倍，则e变为原来的一半 b保持e不变，将d变为原来的一半，则u变为原来的两倍 c保持d不变，将q变为原来的两倍，则u变为原来的一半 d保持d不变，将q变为原来的一半，则e变为原来的一半 易错起源1、电场的性质 例1 如图所示，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 () ab点场强大于d点场强 bb点场强小于d点场强 ca、b两点的电势差等于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 电场强度、电势、电势能的判断方法1.电场强度（1）根据电场线的疏密程度进行判断，电场线越密电场强度越大。（2）根据等势面的疏密程度进行判断。等差等势面越密处电场强度越大。（3）根据，a越大处电场强度越大。2.电势（1）沿电场线方向电势降低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，且电场线垂直于等势面。（2）根据电场力做功公式判断。当已知q和wab时，由公式wabquab，即uab判定。（3）根据电势能判断，正电荷在电势能高的地方电势高，负电荷在电势能高的地方电势反而低。电场力做正功，电荷(无论正电荷还是负电荷)从电势能较大处移向电势能较小处；反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小处移向电势能较大处。 易错起源2、带电粒子在电场中的直线运动 例2如图所示， abcd为固定在竖直平面内的轨道，ab段光 滑水平，bc段为光滑圆弧，对应的圆心角 37，半径r2.5 m，cd段平直倾斜且粗 糙，各段轨道均平滑连接，倾斜轨道所在区域有场强大小为e2105 n/c、方向垂直于斜轨向下的匀强电场。质量m5102 kg、电荷量q1106 c的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在c点以速度v03 m/s冲上斜轨。以小物体通过c点时为计时起点，0.1 s以后，场强大小不变，方向反向。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数0.25。设小物体的电荷量保持不变，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。 (1)求弹簧枪对小物体所做的功； (2)在斜轨上小物体能到达的最高点为p，求cp的长度。 处理带电粒子在电场中的运动问题，首先要注意区分不同的物理过程，弄清在不同的过程中粒子的受力情况和运动情况。在解题时主要可以从以下两条线索展开： (1)力和运动的关系根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等，这条线索通常适用于受恒力作用下做匀变速直线运动的情况。 (2)功和能的关系根据电场力对带电粒子所做的功引起带电粒子能量的变化，利用动能定理研究全过程中能的转化，研究带电粒子的速度变化、经历的位移等。这条线索也适用于非匀强电场。 易错起源3、 带电粒子在电场中的偏转 例3如图所示，水平放置的平 行板电容器，原来两板不带电，上极板接 地，它的极板长l0.1 m，两板间距离d 0.4 cm，有一束由相同微粒组成的带电粒 子流以相同的初速度从两板中央平行于极板射入，由于重力作用粒子能落到下极板上，已知粒子质量m2.0106 kg，电荷量q1.0108 c，电容器电容c1.0106 f，若第一个粒子刚好落到下极板中点o处，取g10 m/s2。求： (1)则带电粒子入射初速度的大小； (2)两板间电场强度为多大时，带电粒子能刚好落在下极板右边缘b点； (3)落到下极板上带电粒子总的个数。 对于带电粒子在电场中做曲线运动的问题，一般以类平抛运动模型较多，解决此类问题又常以运动的合成与分解方法处理。通过对带电粒子的运动和受力的分析，借助运动的合成与分解，寻找两个方向的分运动，再应用牛顿运动定律或运动学规律求解。同时还要注意，当带电粒子从一个电场区域进入到另一个电场区域时，要注意分析带电粒子的运动变化规律及两区域电场交界处有关联的物理量，因为这些关联量是解决问题的重要突破口。 易错起源4、有关电容器问题的分析方法 例4一个平行板电容器充电后与电源 断开，负极板b接地，p为两极板间一点，如 图所示，用e表示电容器两极板间的电场 强度，u表示两极板间的电压，表示p点的电 势，则下列说法中正确的是 () a若保持b极板不动，将极板a向下移动少许，则u变小， e不变 b若将一玻璃板插入a、b两极板之间，则变大，e变大 c若将a极板向左平行移动少许，则u变小，不变 d若保持a极板不动，将极板b向上移动少许，则u变小， 不变 1问题表述 电容器问题主要包括对电容器电容的理解，平行板电容器电容的决定因素，电容器或与其相联系的电路的动态分析等。其中电容器的动态分析问题主要有两类，一是电容器充电后仍然与电池两极相连，另一类是电容器充电后与电池两极断开。 2解决方案 (1)充电后与电池两极相连 (2)充电后与电池两极断开 对于含电容器的直流电路问题应注意分析电路结构，电路中的电流、电压变化时会引起电容器的充、放电，而充、放电过程非常短暂，可根据正极板电荷变化情况判定电流方向，电容器所带电荷量变化可用qcu计算。电路稳定时，接入电路中的电容器都可视为断路，电容器两端的电压与它所并联的用电器或电阻两端的电压相等。 1取无穷远处电势为零，测得真空中两个点电荷在m、n的连线上的电势分布，取m点为坐标原点，mn方向为x轴正方向，则n点坐标正好在x3a处，连线上各点电势随x变化关系如图所示，以下判断正确的是()a点电荷从m、n一定都是正电荷b点电荷从m、n一定为异种电荷c点电荷从m、n所带电荷量的绝对值之比为21dx2a处的电场强度一定为零2如图所示，在光滑绝缘的水平面上，有一菱形abcd，对角线相交于o点，在顶点b、d处各固定一个点电荷，若将一个带正电的小球从a点静止释放，小球将沿对角线ac做往返运动则()ab、d处固定的是等量的正电荷bb、d处固定的是等量的异种电荷c在a、c的连线上o点电势最低d运动小球在o处的机械能最小3在竖直向下的匀强电场中，有a、b、c、d四个带电质点，各以水平向左、水平向右、竖直向下和竖直向上的速度做匀速直线运动，不计质点间的相互作用力，则有()ac、d带异种电荷ba、b带同种电荷且电势能均不变cd的电势能减小，重力势能增大dc的电势能增大，机械能减小4p、q两个电荷的电场线分布如图所示，c、d为电场中的两点，一个离子从a运动到b(不计重力)，轨迹如图所示则下列判断正确的是()aq带正电bc点电势低于d点电势c离子在运动过程中受到p的吸引d离子从a到b，电场力做正功5如图所示，实线为某孤立点电荷产生的电场中的几条电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点若带电粒子在运动中只受电场力的作用，下列说法中正确的是()a该电场是由负点电荷所激发的电场b电场中a点的电势比b点的电势高c带电粒子在a点的加速度比在b点的加速度大d带电粒子在a点的动能比在b点的动能大6空间有一电场强度方向平行x轴对称分布的电场，其电场强度e随x变化的图象如图所示，电场强度的正方向与x轴正方向相同则下列说法中正确的是()ao点的电势最低bx2点的电势最高cx1和x1两点的电势相等dx1和x3两点的电势相等7阴极射线示波管的聚集电场是由电极a1、a2形成，实线为电场线，虚线为等势线，z轴为该电场的中心轴线，p、q、r为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点，则()a电极a1的电势高于电极a2的电势b电子在p点处的动能大于在q点处的动能c电场中q点的电场强度大于r点的电场强度d电子从p至r的运动过程中，电场力对它一直做正功 8如图所示，在一个匀强电场中有一个四边形abcd，m为ad的中点，n为bc的中点一个电荷量为3107 c带正电的粒子，从a点移动到b点，电场力做功为wab3.0108 j；将该粒子从d点移动到c点，电场力做功为wdc5.0108 j下列结论正确的是()aa、b两点之间的电势差为0.1 vb若将该粒子从m点移动到n点，电场力做功wmn4.0108 jc若将该粒子从m点移动到n点，电场力做功wmn8.0108 jd若a、b之间的距离为1 cm，该电场的场强一定是e10 v/m9如图所示，竖直放置的半圆形绝缘轨道的半径为r，下端与光滑绝缘水平面平滑连接，整个装置处于方向竖直向上的匀强电场质量为m、带电荷量为q的物块(可视为质点)从水平面上的a点以初速度v0水平向左运动，沿半圆形轨道恰好能通过最高点c.已知电场强度大小为e(e，g为重力加速度)(1)试计算物体在运动过程中克服摩擦力做的功；(2)证明物块离开轨道落回水平面的过程中运动的