高考物理二轮复习 第一部分 专题4 第一讲带电粒子在电场中的运动精品课件.ppt

第1讲带电粒子在电场中的运动 1 电场强度e和电势 的关系 1 电场强度是矢量 电势是标量 可由电场强度的方向确定电荷在电场中所受电场力的方向 电场中某点的电势高低具有相对性 与选取的零电势点有关 2 电场强度与电势无直接关系 电场强度大 或小 的地方电势不一定高 或低 零电势可以人为选取 而场强是否为零则由电场本身决定 但电场强度e与电势 也有一定的关系 电场强度的方向是电势降落最快的方向 在匀强电场中 电势差u 2 1 ed d是两点间距离在场强方向上的投影 3 电场线和等势面是形象地描述电场的两种方法 电场线与场强的关系 电场线越密的地方表示场强越大 电场线上每一点的切线方向表示该点的场强方向 电场线与电势的关系 沿着电场线方向 电势越来越低 电场线与等势面的关系 电场线越密的地方等差等势面也越密 电场线与通过该处的等势面垂直 场强与等势面的关系 场强方向与通过该处的等势面垂直且由高电势指向低电势 等差等势面越密的地方表示场强越大 3 电场力做功与电势能 1 电场力做功的特点 与电荷移动的路径无关 仅决定于初末位置的电势差 这与重力做功相似 2 电场力功的计算 在匀强电场中 w qe l cos 或wab quab 在非匀强电场中 wab quab epa epb或者w电 w非电 ek 3 电场力做功与电荷电势能变化的关系电场力对电荷做正功时 电荷电势能减少 电场力对电荷做负功时 电荷电势能增加 电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值 2012 福建高考 如图4 1 1所示 在点电荷q产生的电场中 将两个带正电的试探电荷q1 q2分别置于a b两点 虚线为等势线 取无穷远处为零电势点 若将q1 q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等 则下列说法正确的是 a a点电势大于b点电势b a b两点的电场强度相等c q1的电荷量小于q2的电荷量d q1在a点的电势能小于q2在b点的电势能 答案 c 1 2012 襄阳模拟 电场中等势面如图4 1 2所示 下列关于该电场描述正确的是 a a点的电场强度比c点的小b 负电荷在a点的电势能比c点的电势能大c 电荷沿等势面ab移动过程中 电场力始终不做功d 正电荷由a移到c 电场力做负功 解析 等差等势面越密的地方电场强度越大 故a点的电场强度比c点的大 a错误 负电荷在电势越高的位置 电势能越小 故b错误 沿等势面移动电荷 电场力不做功 故c正确 正电荷由a移到c 电场力做正功 故d错误 答案 c 2 2012 山东高考 图4 1 3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 答案 cd 3 2012 龙岩模拟 如图4 1 4所示 竖直平面内的同心圆是一点电荷在真空中形成电场的一簇等势线 一带正电的小球从a点静止释放 沿直线到达c点时速度为零 以下说法正确的是 a 此点电荷为负电荷b 场强ea eb ecc 电势 a b cd 小球在a点的电势能小于在c点的电势能 解析 一带正电的小球从a点静止释放 沿直线到达c点时速度为零 说明电场方向由c点指向a点 此点电荷为正电荷 选项a错误 从图可以看出c点的电场线的密集程度大于a点的密集程度 故c点的场强大于a点的场强 且ec eb ea 选项b错误 沿电场线的方向电势逐渐降低 c点的电势高于a点的电势 c b a 选项c错误 电场方向由c点指向a点 带正电小球从a点静止释放 沿直线到达c点 电场力做负功 电势能增加 小球在a点的电势能小于在c点的电势能 选项d正确 答案 d 答案 c 1 2012 江苏高考 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 a c和u均增大b c增大 u减小c c减小 u增大d c和u均减小 答案 b 2 2012 豫南九校联考 如图4 1 5所示 平行板电容器的两极板a b接在电池的两极 一带正电的小球悬挂在电容器的内部 闭合开关s 给电容器充电 稳定后悬线偏离竖直方向的夹角为 则 a 若保持开关s闭合 a板向b板靠近 则 增大b 若保持开关s闭合 a板向b板靠近 则 不变c 若开关s断开 a板向b板靠近 则 不变d 若开关s断开 a板向b板靠近 则 增大 答案 ac 3 2012 荆州模拟 两块大小 形状完全相同的金属板正对水平放置 构成一个平行板电容器 将两金属板分别与电源两极相连接 如图4 1 6所示 闭合开关s达到稳定后 在两板间有一带电液滴p恰好处于静止状态 下列判断正确的是 a 保持开关s闭合 减小两板间的距离 液滴向上运动b 保持开关s闭合 减小两板间的距离 液滴向下运动c 断开开关s 减小两板间的距离 液滴向上运动d 断开开关s 减小两板间的距离 液滴向下运动 答案 a 12分 2012 南阳模拟 一平行板电容器长l 10cm 宽a 8cm 板间距d 4cm 在板左侧有一足够长的 狭缝 离子源 沿着两板中心平面 连续不断地向整个电容器射入离子 它们的比荷均为2 1010c kg 速度均为4 106m s 距板右端l 2处有一足够大的屏 如图4 1 8甲所示 如果在平行板电容器的两极板间接上如图4 1 8乙所示的交流电 由于离子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周期 故离子通过电场的时间内电场可视为匀强电场 试求 1 离子打在屏上的区域面积 2 在一个周期内 离子打到屏上的时间 答案 1 64cm2 2 0 0128s 1 2012 新课标全国高考 如图4 1 9 平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度 两极板与一直流电源相连 若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器 则在此过程中 该粒子 a 所受重力与电场力平衡b 电势能逐渐增加c 动能逐渐增加d 做匀变速直线运动 解析 带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用 一是重力mg 方向竖直向下 二是电场力f eq 方向垂直于极板向上 因二力均为恒力 已知带电粒子做直线运动 所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上 根据牛顿第二定律可知 该粒子做匀减速直线运动 选项d正确 选项a c错误 从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出 电场力对粒子做负功 粒子的电势能增加 选项b正确 答案 bd 2 2012 温州模拟 如图4 1 10所示 有一足够宽的匀强电场 电场强度大小为e 方向竖直向下 从电场中的某点o 以大小不同的速率沿同一水平方向射出若干个质量为m 带电荷量为 q的相同带电粒子 不计粒子重力及相互间的影响 当每个粒子的动能增大到各自初动能的3倍时的位置分别记为p1 p2 p3 则p1 p2 p3 的连线形状为 a 一个圆b 一条直线c 一条抛物线d 不规则的曲线 答案 b 2012 武汉2月模拟 关于电场强度 电势和电势能 下列说法中正确的是 a 在电场中 电势高的地方 电荷在该点具有的电势能就大b 在电场中 电势高的地方 放在该点的电荷的电荷量越大 它所具有的电势能也越大c 在电场中电势高的点 电场强度一定大d 在负的点电荷所产生的电场中的任何一点上 正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能 解析 由ep q 可知 电势能由电荷和电场中的电势共同决定 它们均有正 负 且正的电势和电势能都大于负的电势和电势能 所以负电荷在正电势位置所具有的电势能随电荷量的增加而减小 随电势的升高 电势能也减小 a b均错误 因电场强度与电势没有必然联系 例如在等量的正电荷的中垂线上 由电荷连线的中点向两侧电势降低 但电场强度先增大后减小 c错误 在负的点电荷所产生的电场中 正电荷的电势能为负 负电荷的电势能为正 取无穷远为零势能点 所以d正确 答案 d 如图4 1 11甲所示 q1 q2为两个被固定的点电荷 其中q1带负电 a b两点在它们连线的延长线上 现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动 粒子只受电场力作用 粒子经过a b两点时的速度分别为va vb 其速度图象如图4 1 11乙所示 以下说法中正确的是 a q2一定带正电b q2的电荷量一定大于q1的电荷量c b点的电场强度最小但不为零d 整个运动过程中 粒子的电势能先增大后减小 解析 由题图乙可知