高考物理二轮复习 专题三 电场和磁场 第1讲 电场性质和带电粒子在电场中的运动课件.ppt

第1讲电场性质和带电粒子在电场中的运动 专题三电场和磁场 考点一电场基本性质的理解 考点三带电粒子在电场中的曲线运动 考点二带电粒子在电场中的直线运动 真题研究 1 2017 浙江11月选考 6 电场线的形状可以用实验来模拟 把头发屑悬浮在蓖麻油里 加上电场 头发屑就按照电场的方向排列起来 如图1所示 关于此实验 下列说法正确的是a a图是模拟两等量同种电荷的电场线b b图一定是模拟两等量正电荷的电场线c a图中的a b应接高压起电装置的两极d b图中的a b应接高压起电装置的两极 答案 图1 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 2 2016 浙江10月学考 8 如图2为某一电场的电场线 m n p为电场线上的三个点 m n是同一电场线上的两点 下列判断正确的是a m n p三点中n点的场强最大b m n p三点中n点的电势最高c 负电荷在m点的电势能大于在n点的电势能d 正电荷从m点自由释放 电荷将沿电场线运动到n点 答案 解析 图2 解析电场线的疏密反映了电场的强弱 所以n点场强最大 选项a正确 顺着电场线的方向 电势降低 m点的电势最高 选项b错误 根据ep q m p n可知 负电荷在m点电势能小于在n点的电势能 选项c错误 正电荷从m点静止释放 电荷在电场力的作用下运动 但是运动轨迹并不沿电场线 选项d错误 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 3 2016 浙江4月学考 13 如图3所示 真空中有两个点电荷q1 9 0 10 8c和q2 1 0 10 8c 分别固定在x坐标轴上 其中q1位于x 0处 q2位于x 6cm处 在x轴上a 场强为0的点有两处b 在x 6cm区域 电势沿x轴正方向降低c 质子从x 1cm运动到x 5cm处 电势能升高d 在0 x 6cm和x 9cm的区域 场强沿x轴正方向 答案 解析 图3 沿电场方向电势降低 b错 质子带正电 在电势高处电势能大 c错 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 4 人教版选修3 1p9第3题改编 真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球a和b 均可看做点电荷 分别固定在两处 两球间静电力为f 现用一个不带电的同样的金属小球c先与a接触 再与b接触 然后移开c 再使a b间距离增大为原来的2倍 则它们间的静电力为 答案 模拟训练 5 2017 稽阳联谊学校8月联考 如图4所示 实线表示电场线 虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹 m n是运动轨迹上的两点 则a m点的电势比n点的电势低b 粒子在m点的加速度比在n点的加速度大c 粒子一定是从m点运动到n点d 粒子在m点的电势能比在n点的电势能大 图4 解析由沿电场线方向电势降低知m点的电势高于n点的电势 a错误 根据电场线疏密程度可知n点场强大 所以加速度也大 b错误 根据轨迹看不出运动方向 c错误 根据轨迹可知带电粒子受力与电场线方向一致 因此粒子带正电荷 正电荷在电势高的地方电势能大 d正确 1 2 3 4 5 6 7 答案 解析 6 如图5所示 b为线段ac的中点 如果在a处放一个 q的点电荷 测得b处的场强eb 48n c 则a ec 24n cb ec 12n cc 若要使eb 0 可在c处放一个 q的点电荷d 把q 10 9c的点电荷放在c点 则其所受电场力的大小为6 10 9n 图5 解析由真空中点电荷的场强公式e 知a错误 b正确 根据场的叠加及点电荷产生的场强方向知 应在c处放一等量同种电荷 c错误 f qec 1 2 10 8n d错误 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 7 2017 台州市9月选考 如图6甲所示 一条电场线与ox轴重合 取o点电势为零 ox方向上各点的电势 随x变化的情况如图乙所示 若在o点由静止释放一电子 且电子仅受电场力的作用 则a 电场的方向沿ox正方向b 电子沿ox正方向运动c 电场的场强沿ox方向增大d 电子的电势能将增大 1 2 3 4 5 6 7 答案 图6 规律总结 带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法 1 某点速度方向即为该点轨迹的切线方向 2 从轨迹的弯曲方向判断受力方向 轨迹向合外力方向弯曲 从而分析电场方向或电荷的正负 3 结合轨迹 速度方向与电场力的方向 确定电场力做功的正负 从而确定电势能 电势和电势差的变化等 真题研究 1 2017 浙江11月选考 19 如图7所示 amb是一条长l 10m的绝缘水平轨道 固定在离水平地面高h 1 25m处 a b为端点 m为中点 轨道mb处在方向竖直向上 大小e 5 103n c的匀强电场中 一质量m 0 1kg 电荷量q 1 3 10 4c的可视为质点的滑块以初速度v0 6m s在轨道上自a点开始向右运动 经m点进入电场 从b点离开电场 已知滑块与轨道间的动摩擦因数 0 2 g 10m s2 求滑块 1 到达m点时的速度大小 1 2 3 4 答案 解析 图7 答案4m s 解析在am阶段对物体的受力分析如下 1 2 3 4 2 从m点运动到b点所用的时间 解析进入电场之后 eq 0 65n 受力分析如右 根据运动学公式vb2 vm2 2a x 解得vb 3m s 1 2 3 4 答案 解析 3 落地点距b点的水平距离 答案1 5m 解得t 0 5s落地点距b点的水平距离x vbt 1 5m 1 2 3 4 答案 解析 1 2 3 4 2 2016 浙江4月选考 8 密立根油滴实验原理如图8所示 两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接 板间电压为u 形成竖直向下电场强度大小为e的匀强电场 用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小 质量和带电荷量各不相同的油滴 通过显微镜可找到悬浮不动的油滴 若此悬浮油滴的质量为m 则下列说法正确的是a 悬浮油滴带正电b 悬浮油滴的带电荷量为c 增大电场强度大小 悬浮油滴将向上运动d 油滴的带电荷量不一定是电子带电荷量的整数倍 图8 答案 解析 解析油滴悬浮不动 说明其所受的电场力与重力平衡 所以带负电 a错 由eq mg得q 所以b错 如果增大电场强度大小 油滴所受的电场力增大 油滴就会向上加速运动 c对 所有带电体的电荷量都是电子带电荷量的整数倍 d错 1 2 3 4 1 2 3 4 3 人教版选修3 1p39第2题改编 某种金属板m受到某种紫外线照射时会不停地发射电子 射出的电子具有不同的方向 其速度大小也不相同 在m旁放置一个金属网n 现按图9所示那样在m n之间加一个电压u 发现当u 12 5v时电流表中就没有电流 已知电子的质量me 9 1 10 31kg 问 被这种紫外线照射出的电子 最大速度是多少 结果保留三位有效数字 图9 答案2 10 106m s 答案 解析 模拟训练 1 2 3 4 解析如果电子的动能减少到等于0的时候 电子恰好没有到达n板 则电流表中就没有电流 由w 0 ekm w eu 得 eu 0 ekm mev2 4 如图10所示 水平放置的金属薄板a b间有匀强电场 已知b板电势高于a板 电场强度e 5 105n c 间距d 1 25m a板上有一小孔 m恰好在孔的正上方 距离a板h 1 25m 从m处每隔相等时间间隔由静止释放一个质量m 1 10 3kg的带电小球 第1个带电小球的电量q1 1 10 8c 第n个带电小球的电量qn nq1 取g 10m s2 求 1 第1个带电小球从m处下落至b板的时间 1 2 3 4 图10 答案 解析 1 2 3 4 2 从第几个带电小球起不能抵达b板 1 2 3 4 答案5 答案 解析 3 第 2 问中该带电小球下落过程中机械能的变化量 1 2 3 4 答案 2 08 10 2j 答案 解析 规律总结 带电粒子在电场中直线运动时的两种解题思路 1 应用牛顿运动定律处理带电粒子的直线运动带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场 受到的电场力与速度方向在一条直线上 带电粒子做匀变速直线运动 根据带电粒子的受力情况 用牛顿运动定律和运动学公式确定带电粒子的速度 位移 时间等 2 用动能定理处理带电粒子在电场中的直线运动对带电粒子进行受力分析 确定有哪几个力做功 做正功还是负功 确定带电粒子的初 末状态的动能 根据动能定理列方程求解 真题研究 1 2017 浙江4月选考 8 如图11所示 在竖直放置间距为d的平行板电容器中 存在电场强度为e的匀强电场 有一质量为m 电荷量为 q的点电荷从两极板正中间处静止释放 重力加速度为g 则点电荷运动到负极板的过程 1 2 3 4 5 图11 答案 解析 1 2 3 4 5 2 人教版选修3 1p39第3题 先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场 进入时速度方向与板面平行 在下列两种情况下 分别求出离开时电子偏角的正切值与氢核偏角的正切值之比 1 电子与氢核的初速度相同 1 2 3 4 5 答案 解析 模拟训练 答案见解析 1 2 3 4 5 2 电子与氢核的初动能相同 1 2 3 4 5 答案 解析 答案见解析 1 2 3 4 5 答案 解析 3 2016 绍兴市联考 如图12所示 电荷量之比为qa qb 1 3的带电粒子a b以相等的速度v0从同一点出发 沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中 分别打在c d点 若oc cd 忽略粒子重力的影响 则下列说法不正确的是a a和b在电场中运动的时间之比为1 2b a和b运动的加速度大小之比为4 1c a和b的质量之比为1 12d a和b的位移大小之比为1 1 图12 1 2 3 4 5 4 在如图13所示的空间存在一竖直向上的匀强电场 一质量为m 可视为点电荷的带正电小球从高为h的平台上方水平抛出 落地点距离抛出点的水平距离为x 已知小球所受重力大小等于所受电场力的两倍 小球在落地处恰好没有能量损失地进入光滑圆弧轨道 重力加速度为g 落地点与圆心的连线和过圆心的竖直线之间的夹角为 不计空气阻力 求 1 小球被水平抛出时的初速度大小 1 2 3 4 5 图13 答案 解析 解析小球先做类平抛运动 由牛顿第二定律有 mg qe ma 1 2 3 4 5 根据类平抛运动的规律 两个方向的位移为 2 角度 的正切值 1 2 3 4 5 答案 解析 1 2 3 4 5 5 如图14 静止于a处的离子 经电压为u的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器 从p点垂直于cn进入矩形区域的有界匀强电场 电场方向水平向左 静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场 已知圆弧所在处电场强度为e0 方向如图所示 离子质量为m 电荷量为q 2d 3d 离子重力不计 1 求圆弧虚线对应的半径r的大小 图14 答案 解析 1 2 3 4 5 解析离子在加速电场中加速 根据动能定理 电场力提供向心力 根据牛顿第二定律 1 2 3 4 5 2 若离子恰好能打在nq的中点上 求矩形区域qncd内电场