(完整版)功能关系与能量守恒专题

1、电场和带电粒子在电场中的运动专题考情分析一、知识热点1、单独命题（1）库仑力作用下平衡问题。（2）电场的叠加问题。（3）电势高低与电势能大小的判断。（4）带电粒子在电场中的加速偏转等问题。2、交汇命题（1）结合v-t,U-t,-x等图象综考查电场方向，电势高低，电势能变化。结合应用图像的周期性，牛顿运动定律，动能定理，功能关系解决带电粒子在复合场中运动问题。二、物理方法1、对称法2、叠加法3、等效法4、等效法三、命题趋势2015年全国课标卷选择题型，单独命题（15小题考查匀强电场的电势高低，电场力做功），年全国课标卷选择题型，单独命题（14小题考察电容器动态变化，20小题考察带电液滴复合场中运

2、动）。年高考中，对本章的考察仍将是热点之一。主要以选择题的方式考察静电场的基本知识，以综合题的方式考察静电场知识与其他知识的综合应用。精典题组1.（安徽高考）一带电粒子在电场中仅受静电力作用,做初速度为零的直线运动,取该直线为【解题指南】解答本题注意以下三点:电场力做功与电势能的关系:W-AE=E-E,则E=E-Wo电ppOpppO电根据动能定理有W电=Ek-0,则Ek=W电。电kk电（3）根据电势能E与位移x的关系图像，分析斜率代表的意义。P【解析】选Do根据电场力做功与电势能的关系:W-AE=E-E,则E=E-W电，则粒子的电电ppOpppO电势能随位移变化的图像斜率绝对值对应粒子所受的静

3、电力大小,故可知电场力、电场强度及粒子的加速度大小随位移的增加而减小,所以选项A错误,选项D正确;根据动能定理有W电电=E-0,则E=W电,则粒子的动能随位移变化的斜率绝对值对应电场力的大小,故选项B错误;kk电粒子沿x轴的运动是一个加速度减小的加速运动,故速度与位移不是线性关系，选项C错误。（重庆高考）如图所示为某示波管内的聚焦电场,实线和虚线分别表示电场线和等势线,两电子分别从a、b两点运动到c点,设电场力对两电子做的功分别为W和W,a、b点的电场强ab度大小分别为E和Eb,则（）abW=W,EEababWMW,EEababC.W=W,EEb,故选Aoab【误区警示】本题容易在审图时出现错

4、误，不清楚a、b两点位于同一条等势线上,而认为Uac和U不相等而错选B。bc卜江苏物理卷一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力下列说法正确的有（）粒子带负电荷粒子的加速度先不变，后变小粒子的速度不断增大粒子的电势能先减小，后增大解析】根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面，可大致画出电场线的形状，在电场力的作用下粒子轨迹向下弯曲，根据曲线运动的特点，可以说明电场力指向轨迹内侧，与场强方向相反，所以粒子带负电A正确；等势面先是平行等距，后变得稀疏，则电场强度先是不变，后变小，即电场力（加速度）先不变，后变小，B正确

5、；根据电场力做功W二qU,电场力做负功，所以粒子速度不断减小，C错误；电场力始终做负功，由功能关系可知，粒子电势能始终增加，所以D错误.（上海高考）如图，一对平行金属板水平放置，板间距为d,上板始终接地。长度为2、质量均匀的绝缘杆,上端可绕上板中央的固定轴O在竖直平面内转动,下端固定一带正电的轻质小球，其电荷量为q。当两板间电压为从时，杆静止在与竖直方向00夹角9=30的位置;若两金属板在竖直平面内同时绕0、0顺时针旋转a=15至图中虚线位置时，为使杆仍在原位置静止，需改变两板间电压。假定两板间始终为匀强电场。求2绝缘杆所受的重力G;两板旋转后板间电压U2o在求前后两种情况中带电小球的电势能叫

6、与W2时，某同学认为由于在两板旋转过程中带电小球位置未变,电场力不做功，因此带电小球的电势能不变。你若认为该同学的结论正确,计算该电势能;你若认为该同学的结论错误，说明理由并求叫与W2o【解题指南】解答本题注意以下两点:杆受到的重力力矩与球受到的电场力力矩平衡;当板旋转a角度时，板间电场强度发生变化，电场的零势能面改变，带电小球的电势能也改变。【解析】(1)设杆长为L，杆受到的重力力矩与球受到的电场力力矩平衡,G-sin30。=qUiLsin30。2d2qU解得G=1d(2)金属板转过a角后，同样满足力矩平衡，有G-sin30。=Lsin45。2dcosl5。联立式解得U2sin30cosl5

7、。口_sin45。i该同学的结论错误。因为上板接地，当板旋转a角度时，板间电场强度发生变化,电场的零势能面改变了，带电小球所在处相对零势能面的位置也改变了。所以，带电小球的电势能也改变了。Lcos30。3UUdl4l设带电小球与零势能面间的电势差为U,f金属板转动前Ul电势能气-qUif金属板转动后ULcos45udcos1524i电势能wqU4qU。224i答案：(1)警1(2)d：二U(3)见解析4i达标演练【德州模拟】如右下图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，实线为一个带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点.下列说法中正确

8、的是()三个等势面中，等势面c的电势最低带电质点一定是从Q点向P点运动带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小【苏北模拟】某电场的电场线分布如右下图所示，下列说法正确的是()a点的电势高于b点的电势c点的电场强度大于d点的电场强度若将一正试探电荷由a点移到b点，电场力做负功若将一负试探电荷由c点移到d点，电势能增加【濮阳一模】如右下图所示，在粗糙的斜面上固定一点电荷Q,在M点无初速度释放带有恒定电荷的小物块，小物块在Q的电场中沿斜面运动到N点停下则从M到N的过程中，下列说法正确的是()小物块所受的电场力减小小物块的电势能可能增加M点的电势一定高于N点的电势小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功【温州模拟】一带电小球悬挂在平行板电容器内部，闭合开关S,电容器充电后，悬线与竖直方向夹角为0,如右下图所示.下列方法中能使夹角0减小的是()保持开关闭合，使两极板靠近一些保持开关闭合，使滑动变阻器滑片向右移动保持开关闭合，使两极板远离一些断开开关，使两极板靠近一些泰安模拟在电场强度为E的匀强电场中，有一条与电场线平行的直线，如右下图中虚线所示直线上有两个静止的小球A和B(均可视为质点)，两小球的质量均为m,A球带电量为+q,B球不带电.开始时两球相距L,在电场力的作用下，A球开始沿直线运动，并与B球发生正对碰撞，碰撞中A、B两球的总动