高考物理二轮复习 专题整合高频突破 专题三 电场和磁场1 电场 带电粒子在电场中的运动课件.ppt

第1讲电场带电粒子在电场中的运动 2 网络构建 要点必备 3 网络构建 要点必备 1 电场力的性质 1 电场强度的定义式 2 真空中点电荷的电场强度公式 3 匀强电场的电场强度与电势差的关系式 2 电场能的性质 1 电势的定义式 2 电势差的定义式 uab 3 电势差与电势的关系式 4 电场力做功与电势能的关系式 uab a b wab epa epb 4 1 2 3 4 1 多选 2017全国 卷 在一静止点电荷的电场中 任一点的电势 与该点到点电荷的距离r的关系如图所示 电场中四个点a b c和d的电场强度大小分别为ea eb ec和ed 点a到点电荷的距离ra与点a的电势 a已在图中用坐标 ra a 标出 其余类推 现将一带正电的试探电荷由a点依次经b c点移动到d点 在相邻两点间移动的过程中 电场力所做的功分别为wab wbc和wcd 下列选项正确的是 a ea eb 4 1b ec ed 2 1c wab wbc 3 1d wbc wcd 1 3 c 5 1 2 3 4 解析由题图知 ra rb rc rd 1 2 3 6 电场强度 故ea eb 4 1 a项正确 ec ed 4 1 故b项错误 根据uab a b 由题图知 uab ubc ucd 3 1 1 由做功wab quab 故wab wbc 3 1 c正确 wbc wcd 1 1 d项错误 考点定位 点电荷电场 电场力做功命题能力点 侧重考查理解能力 分析综合能力解题思路与方法 根据电势差和电势的关系及电场力做功的计算公式可以求得正确答案 6 1 2 3 4 2 2016全国 卷 一平行板电容器两极板之间充满云母介质 接在恒压直流电源上 若将云母介质移出 则电容器 a 极板上的电荷量变大 极板间电场强度变大b 极板上的电荷量变小 极板间电场强度变大c 极板上的电荷量变大 极板间电场强度不变d 极板上的电荷量变小 极板间电场强度不变 d 7 1 2 3 4 考点定位 平行板电容器命题能力点 侧重考查理解能力 8 1 2 3 4 3 2016全国 卷 关于静电场的等势面 下列说法正确的是 a 两个电势不同的等势面可能相交b 电场线与等势面处处相互垂直c 同一等势面上各点电场强度一定相等d 将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面 电场力做正功 b 解析电场中电势相同的点组成的面叫等势面 电场线与等势面垂直 且电势相同的点电场强度不一定相同 电场强度相同的点电势也不一定相同 电场中某处电势只能是一个值 如果两等势面相交 就有两个值 故选项a c错误 b正确 负电荷从电势高处移向电势低处电场力做负功 所以选项d错误 9 1 2 3 4 考点定位 电势 等势面 电场强度 电场力做功命题能力点 侧重考查理解能力方法技巧 记住并理解相关的物理概念是正确解决本题的关键 10 1 2 3 4 4 2016全国 卷 如图 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 a aa ab ac va vc vbb aa ab ac vb vc vac ab ac aa vb vc vad ab ac aa va vc vb d 11 1 2 3 4 考点定位 点电荷的电场 带电粒子在电场中的运动命题能力点 侧重考查理解能力解题思路与方法 解题关键是掌握点电荷的电场分布规律 能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系 要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒 12 1 2 3 4 命题规律研究及预测分析高考试题可以看出 匀强电场和点电荷的电场是常考的两种电场 电场线 等势面 电场强度和电势是电场中常考的概念 平行板电容器的动态分析也是考查的重点 主要以选择题为主命题 2018年备考过程中要尤其注意点电荷和匀强电场中的电场线 等势面的特点及关系 13 考点一 考点二 考点三 电场性质的理解与应用 h 解题策略策略1 电势高低的比较 1 根据电场线方向 沿着电场线方向 电势越来越低 2 根据电势的定义式 即将 q从电场中的某点移至无穷远处电场力做功越多 则该点的电势越高 3 根据电势差uab a b 若uab 0 则 a b 反之 a b 策略2 电势能变化的判断 1 根据电场力做功判断 若电场力对电荷做正功 电势能减少 反之则增加 即wab ep 2 根据能量守恒定律判断 电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程 若只有电场力做功 电荷的电势能与动能相互转化 而总和应保持不变 即当动能增加时 电势能减少 14 考点一 考点二 考点三 典题1 多选 如图所示 一带正电的点电荷固定于o点 两虚线圆均以o为圆心 两实线分别为带电粒子m和n先后在电场中运动的轨迹 a b c d e为轨迹和虚线圆的交点 不计重力 下列说法正确的是 a m带负电荷 n带正电荷b m在b点的动能小于它在a点的动能c n在d点的电势能等于它在e点的电势能d n在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功 abc 15 考点一 考点二 考点三 解析由曲线运动特点可知 m受到了引力作用 n受到了斥力作用 o点的点电荷带正电 故m带负电荷 n带正电荷 选项a正确 由点电荷电场特点可知 a c e b d 故m从a点到b点电场力对其做负功 动能减小 选项b正确 由ep q 可知 n在d点的电势能等于它在e点的电势能 故选项c正确 n从c点运动到d点的过程中 电场力做正功 故选项d错误 16 考点一 考点二 考点三 典题2 2017河南商丘模拟 如图甲所示 半径为r 均匀带正电的球体 ab为过球心o的直线上的两点 且oa 2r ob 3r 球体的空间产生球对称的电场 电场强度大小沿半径方向分布情况如图乙所示 图中e0已知 e r曲线下o r部分的面积等于2r 3r部分的面积 则下列说法正确的是 a a点的电势低于b点的电势b a点的电场强度小于b点的电场强度c 从球面到a点的电势差小于ab两点间的电势差d 电荷量为q的正电荷沿直线从a点移到b点的过程中 电场力做功 d 17 考点一 考点二 考点三 解析球体带正电 电场线方向沿半径向外 故a点的电势高于b点的电势 a错误 因为a距o点半径为2r b距o点距离为3r 从e r图可看出2r处的电场强度大于3r处的电场强度 即ea eb b错误 根据u ed可知图象的面积表示电势差 从e r图可知r 2r围成的面积大于2r 3r围成的面积 即从球面到a点的电势差大于ab两点间的电势差 c错误 因为曲线下o r部分的面积等于2r 3r部分的面积 即o r间的电势差等于2r 3r间的电势差 即等于ab间的电势差 故电场力做功为w uq re0 q d正确 18 考点一 考点二 考点三 bd 19 考点一 考点二 考点三 20 考点一 考点二 考点三 规律方法1 电场强度 电场力是矢量 合成时遵守平行四边形定则 2 电势的高低可以根据沿电场线方向电势降低来判断或者由离正 负场源电荷的距离来确定 21 考点一 考点二 考点三 与平行板电容器有关的电场问题 m 典题4 2017山西重点中学联考 平行板电容器充电后与静电计连接如图所示 已知静电计指针张角随着电容器两极间的电势差的增大而增大 现保持电容器的电荷量不变 且电容器n板位置不动 下列说法中正确的是 a 将m板向左平移 则静电计指针张角减小b 将m板向右平移 则静电计指针张角增大c 将m板竖直向下平移 则静电计指针张角减小d 将m板竖直向上平移 则静电计指针张角增大 d 22 考点一 考点二 考点三 23 考点一 考点二 考点三 典题5 多选 如图所示 两块正对平行金属板m n与电源相连 n板接地 在距两板等距离的p点固定一个带负电的点电荷 如果m板向上平移一小段距离 则 a 点电荷受到的电场力变小b m板带的电荷量增加c p点的电势升高d 点电荷在p点具有的电势能增加 ad 24 考点一 考点二 考点三 思维发散上述典题5中 如果将平行金属板m n与电源断开 将n板向上平移一小段距离 带负电的点电荷p具有的电势能将如何变化 答案变大 25 考点一 考点二 考点三 规律方法平行板电容器的动态问题分析对电容器的动态讨论 首先要知道电容器问题的两种情况 电容器的电荷量一定或电容器两板间的电势差一定 其次要掌握三个基本公式 同时 记住一个特殊的结论 即电容器的电荷量一定时 电容器两板间的电场强度大小与两板间距无关 26 考点一 考点二 考点三 带电粒子在电场中的运动 h 解题策略基本思路 1 两分析 一是对带电粒子进行受力分析 二是分析带电粒子的运动状态和运动过程 初始状态及条件 直线运动还是曲线运动等 2 建模型 建立正确的物理模型 加速还是偏转 恰当选用规律或其他方法 如图象 找出已知量和待求量之间的关系 注意问题 一是除明显暗示外 带电小球 液滴 尘埃等的重力不可忽略 电子 质子 粒子等带电粒子的重力可以忽略 二是可根据带电粒子的运动状态判断是否考虑重力 27 考点一 考点二 考点三 典题6如图所示 平行板电容器两极板的间距为d 极板与水平面成45 角 上极板带正电 一电荷量为q q 0 的粒子在电容器中靠近下极板处 以初动能ek0竖直向上射出 不计重力 极板尺寸足够大 若粒子能打到上极板 则两极板间电场强度的最大值为 b 28 考点一 考点二 考点三 29 考点一 考点二 考点三 典题7 多选 2017四川宜宾模拟 如图甲所示 真空中水平放置两块长度为2d的平行金属板p q 两板间距为d 两板间加上如图乙所示最大值为u0的周期性变化的电压 在两板左侧紧靠p板处有一粒子源a t 0时刻开始连续释放初速度大小为v0 方向平行于金属板的相同带电粒子 t 0时刻释放的粒子恰好从q板右侧边缘离开电场 已知电场变化周期 粒子质量为m 不计粒子重力及相互间的作用力 则 ad 30 考点一 考点二 考点三 31 考点一 考点二 考点三 32 考点一 考点二 考点三 1 求金属板ab之间的电势差uab 2 若在粒子p经过o点的同时 在y轴右侧匀强电场中某点由静止释放另一带电微粒q 使pq恰能运动中相碰 假设q的质量是p的2倍 带电情况与p相同 q的重力及p q之间的相互作用力均忽略不计 求粒子q所有释放点的集合 33 考点一 考点二 考点三 34 考点一 考点二 考点三 规律方法带电粒子在电场中运动问题的分析思路 1 首先分析粒子的运动规律 确定粒子在电场中做直线运动还是曲线运动 2 对于直线运动问题 可根据对粒子的受力分析与运动分析 从以下两种途径进行处理 如果是带电粒子受恒定电场力作用下的直线运动问题 应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 如果是非匀强电场中的直线运动 一般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 运动的位移等 35 考点一 考点二 考点三 3 对于曲线运动问题 一般是类平抛运动模型 通常采用运动的合成与分解方法处理 通过对带电粒子的受力分析和运动规律分析 借助运动的合成与分解 寻找两个分运动 再应用牛顿运动定律或运动学方程求解 4 当带电粒子从一个电场区域进入另一个电场区域时 要注意分析带电粒子的运动规律的变化及两区域电场交界处的有关联的物理量 这些关联量往往是解决问题的突破口 36 考点一 考点二 考点三 电场性质的理解与应用1 多选 2017湖南怀化模拟 如图所示 现有一个以o为圆心 以op长为半径的圆 四边形abcd为圆的内接正方形 a b c d分别为正方形的四个边ab bc cd和da的中点 p q分别为弧ab和弧cd的中点 现在a b c d四点分别放上等量的正电荷和负电荷 如图中所示 若取无穷远处电势为零 下列说法正确的是 a o点的电场强度和电势均为零b 把同一正电荷从a点移到c点 电场力做正功c 把同一正电荷从b点移到d点 电场力做功为零d 同一电荷在p q两点所受电场力大小相等 方向相反 bcd 37 考点一 考点二 考点三 解析左右两个电荷和上下两个电荷都是等量异种电荷 pq连线的垂直平分线是一条等势线 并延伸到无穷远 则q点电势与无穷远电势相等 则o点的电势为零 根据电场的叠加可知 o点的场强不为零 故a错误 由四个电荷分布的位置可知 电场线关于pq连线对称 且由a指向c 故正电荷从a点移到c点电场力做正功 故b正确 由四个电荷分布的位置可知 b点与d点电势相等 电势差为零 由w qu分析可知 把一电荷从b点移到d点电场力做功为零 故c正确 根据电场线的对称性可知 p q两点电场线疏密相同 场强大小相等 方向相反 则同一电荷在p q两点所受电场力大小相同 方向相反 故d正确 38 考点一 考点二 考点三 与平行板电容器有关的电场问题2 多选 2017广东揭阳模拟 将平行板电容器两极板之间的距离 电压 电场强度大小 电容和极板所带的电荷量分别用d u e c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c不变 将q变为原来的两倍 则u变为原来的两倍d 保持d c不变 将q变为原来的一半 则e变为原来的一半 acd 39 考点一 考点二 考点三 40 考点一 考点二 考点三 3 2017湖南怀化模拟 如图所示 将平行板电容器两极板分别与电池正 负极相接 两板间一带电液滴恰好处于静止状态 现贴着下板迅速插入一定厚度的金属板 则在插入过程中 a 电路将有逆时针方向的短暂电流b 电容器的带电荷量减小c 带电液滴仍将静止d 带电液滴将向下做加速运动 a 解析插入一金属板相当于极板间距离变小了 根据决定式可知 电容增大 由于电势差不变 则q cu可知 电容器带电量增大 电路中有逆时针方向的短暂电流 故a正确 b错误 电势差不变 d减小 则电场强度增大 带电液滴所受的电场力增大 大于重力 将向上做加速运动 故c d错误 41 考点一 考点二 考点三 带电粒子在电场中的运动4 多选 2017天津和平区模拟 图中虚线为匀强电场中与电场强度方向垂直的等间距平行直线 两粒子m n质量相等 所带电荷的绝对值也相等 现将m n从虚线上的o点以相同速率射出 两粒子