2026届高考物理二轮复习课件+专题3+第1讲+电场+带电粒子在电场中的运动

第一讲电场带电粒子在电场中的运动专题三2026内容索引010203体系构建•真题感悟高频考点•探究突破专项模块•素养培优体系构建•真题感悟【知识网络构建】

【高考真题再练】

1.(2024广西卷)如图所示,将不计重力、电荷量为q、带负电的小圆环套在半径为R的光滑绝缘半圆弧上,半圆弧直径两端的M点和N点分别固定电荷量为27Q和64Q的负点电荷。将小圆环从靠近N点处静止释放,小圆环先后经过图上P1点和P2点,已知sinθ=,则小圆环从P1点运动到P2点的过程中(

)A.静电力做正功B.静电力做负功C.静电力先做正功再做负功D.静电力先做负功再做正功A解析

设小圆环在P1、P2间的任意一点P,PM与MN的夹角为α,根据几何关系可得37°≤α≤53°,选无穷远处电势能为0,带负电的小圆环在两个负点电荷电场中的电势能Ep=,根据数学知识可知在37°≤α≤53°范围内,随着α的增大,小圆环的电势能一直减小,所以静电力做正功。故选A。2.(2025广西卷)用带电玻璃棒接触验电器的金属球,移走玻璃棒,验电器内的两片金属箔张开,稳定后如图所示。图中a、b、c、d四点电场强度最强的是(

)A.a点

B.b点C.c点

D.d点D解析

带电玻璃棒与金属球接触后,金属球与金属箔带上了同种电荷,净电荷分布在带电导体表面,并在尖锐的地方聚集,内部电场强度为0,因此b、c两点电场强度为0,d点附近电荷量比a点附近多,因此d点的电场强度最强,故D正确。3.(2025河北卷)《汉书》记载“姑句家矛端生火”,表明古人很早就发现了尖端放电现象。若带电长矛尖端附近的某条电场线如图所示,则a、b、c、d四点中电势最高的是(

)A.a点

B.b点

C.c点

D.d点D解析

沿电场线方向电势逐渐降低,可知φd>φc>φb>φa,A、B、C三项错误,D项正确。

AD

(1)求B点的电势。(2)求该试探电荷从A点运动到B点电场力所做的功。(3)通过推理论证该试探电荷在运动过程中动能和电势能之和是否守恒。若不守恒,说明理由;若守恒,求出该试探电荷在运动过程中动能和电势能之和。

高频考点•探究突破考点一电场的性质【命题点点拨】

命题点解答指引1.库仑定律的应用库仑定律

,计算库仑力时,电荷量均代入正值2.电场强度的矢量性及大小计算

用到的思维方法有叠加法、对称法、微元法、补偿法等命题点解答指引3.电势高低与电势能大小的判定(1)电势高低的判定①根据电场线方向,沿着电场线方向,电势越来越低。②根据静电力做功判断。③根据电势差UAB=φA-φB,若UAB>0,则φA>φB。(2)电势能变化的判断①根据静电力做功判断:WAB=-ΔEp。②根据电势高低判断:正电荷在电势越高的位置电势能越大;负电荷在电势越高的位置电势能越小。③根据能量守恒定律判断:静电力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化,而能量总和应保持不变命题点解答指引4.公式U=Ed的理解和应用在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U=Ed,其中d为两点沿电场线方向的距离。在非匀强电场中,不能用U=Ed进行计算,但可以进行定性分析,一般沿电场线方向取相同的长度d,线段处于电场强度较大的区域所对应的电势差U较大【方法规律归纳】1.对电势和电场强度的三点提醒(1)电势是标量,是描述电场能的性质的物理量;电场强度是矢量,是描述静电力的性质的物理量。(2)电势高的地方电场强度不一定大,二者在大小上无必然联系。

是两个不同的物理量(3)沿电场强度方向是电势降落最快的方向。2.对电势和电势能的三点理解(1)电势和电势能均为标量,具有相对性,其正负表示大小。

涉及电势能公式计算时要带正负号(2)某点的电势为零,试探电荷在该点的电势能也一定为零。(3)某点电势高,试探电荷在该点的电势能不一定大。

【对点训练】1.(多选)(2024广东卷)(命题点3)污水中的污泥絮体经处理后带负电,可利用电泳技术对其进行沉淀去污,基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极,金属圆盘置于容器底部,金属棒插入污水中,形成如图所示的电场分布,其中实线为电场线,虚线为等势面,M点和N点在同一电场线上,M点和P点在同一等势面上。下列说法正确的有(

)A.M点的电势比N点的低B.N点的电场强度比P点的大C.污泥絮体从M点移到N点,电场力对其做正功D.污泥絮体在N点的电势能比其在P点的大AC解析

根据沿着电场线方向电势降低可知M点的电势比N点的低,污泥絮体带负电,根据Ep=qφ可知污泥絮体在M点的电势能比在N点的电势能大,污泥絮体从M点移到N点,电势能减小,电场力对其做正功,故A、C正确;根据电场线的疏密程度可知N点的电场强度比P点的小,故B错误;M点和P点在同一等势面上,则污泥絮体在M点的电势能与在P点的电势能相等,结合A、C选项分析可知污泥絮体在P点的电势能比其在N点的大,故D错误。

D解析

根据电场强度的矢量性可知,要使P点的电场强度为零,三个点电荷不可能是同种电性,故A、B错误;根据矢量叠加特点和几何关系知,Q1、Q3在P点的电场强度应大小相等,故C错误,D正确。3.(命题点2、3)如图所示,在真空中水平放置一长方体的高为2l,其上下两个面是边长为l的正方形,在顶点A、C处分别放置电荷量为+Q的点电荷,在顶点F、H处分别放置电荷量为-Q的点电荷,O1、O2分别是线段AC和线段FH的中点。下列说法正确的是(

)A.该长方体的几何中心处电场强度为零B.B、D两点电场强度相同C.沿竖直方向从O1到O2,电势先减小后增大D.将一电子从B点移到E点,静电力做负功D解析

由等量同种点电荷电场特点可知,A、C处放置的正电荷在长方体的几何中心处电场强度方向竖直向下,F、H处放置的负电荷在长方体的几何中心处电场强度方向竖直向下,则该长方体的几何中心处合电场强度竖直向下,大小不为零,故A错误。B、D两点到两正电荷的距离相同,到两负电荷的距离相同,由矢量合成可知,B、D两点的电场强度大小相等,方向不同,故B错误。沿竖直方向从O1到O2,所在位置距离正电荷越来越远,离负电荷越来越近,所以电势一直减小,故C错误。B点离两正电荷更近,E点离两负电荷更近,则B点的电势高于E点的电势,将一电子从B点移到E点,静电力做负功,故D正确。4.(2024北京卷)(命题点4)如图所示,两个等量异种点电荷分别位于M、N两点,P、Q是MN连线上的两点,且MP=QN。下列说法正确的是(

)A.P点电场强度比Q点电场强度大B.P点电势与Q点电势相等C.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,P点电场强度大小也变为原来的2倍D.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,P、Q两点间电势差不变C解析

本题考查等量异种电荷的电场。由等量异种点电荷的电场线分布特点知,P、Q两点电场强度大小相等,A错误;由沿电场线方向电势越来越低知,P点电势高于Q点电势,B错误;由电场叠加得P点电场强度E=,若仅两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,则P点电场强度大小也变为原来的2倍,同理Q点电场强度大小也变为原来的2倍,而P、Q间距不变,根据U=Ed定性分析可知P、Q两点间电势差变大,C正确,D错误。考点二与平行板电容器有关的电场问题命题点解答指引1.平行板电容器2.涉及电容器的动态分析(1)明确平行板电容器中的物理量的变量和不变量。(2)应用平行板电容器电容的决定式分析电容器的电容的变化。(3)应用电容的定义式分析电容器带电荷量和两板间电压的变化情况。(4)根据控制变量法对电容的变化进行综合分析,得出结论【命题点点拨】

【对点训练】5.(2024黑吉辽卷)(命题点1、2)某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度cm的关系曲线如图甲所示。将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中,并与恒压电源、电流表等构成如图乙所示的电路。闭合开关S后,若降低溶液的浓度,则(

)A.电容器的电容减小B.电容器所带的电荷量增大C.电容器两极板之间的电势差增大D.溶液浓度降低过程中电流方向为M→NB6.(命题点2)下图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图,电容器上极板固定,下极板可随材料尺度的变化上下移动,两极板间电压不变。若材料温度降低时,极板上所带电荷量变少,则(

)A.材料竖直方向尺度减小 B.极板间电场强度不变C.极板间电场强度变大 D.电容器的电容变大A考点三带电粒子在电场中的运动及综合问题【命题点点拨】

命题点解答指引1.带电粒子在电场中做直线运动命题点解答指引2.带电粒子在匀强电场中的偏转问题带电粒子在电场中的偏转运动:①在垂直于电场的方向上做匀速直线运动,在这个方向上找出平行板的板长和运动时间等相关物理量②沿静电力方向做匀加速直线运动,在这个方向上找出偏转加速度、偏转位移、偏转速度等相关物理量在垂直于电场的方向上有联立方程可求解3.带电粒子(带电体)在电场中的综合问题把电学问题转化为力学问题,建立带电粒子在电场中的力学的模型,从带电粒子的受力与运动的关系及功能关系两条途径进行分析与研究【方法规律归纳】

[典例](命题点2、3)在一柱形区域内有匀强电场,柱的横截面是以O为圆心、半径为R的圆,AB为圆的直径,如图所示。质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场,速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为0的粒子,自圆周上的C点以速率v0穿出电场,AC与AB的夹角θ=60°。运动中粒子仅受静电力作用。(1)求电场强度的大小。(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大,该粒子进入电场时的速度应为多大?(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0,该粒子进入电场时的速度应为多大?解析

(1)由题意知在A点速度为0的粒子会沿着电场线方向运动,由于q>0,故电场线由A指向C,根据几何关系可知,xAC=R(2)根据题意可知,要使粒子动能增量最大,则沿电场线方向移动距离最多,作AC的垂线并且与圆相切,切点为D,即粒子从D点射出时沿电场线方向移动距离最多,粒子在电场中做类平抛运动,根据几何关系有(3)因为粒子在电场中做类平抛运动,粒子穿过电场前后动量变化量大小为mv0,即在电场方向上速度变化为v0,过C点作AC的垂线会与圆周交于B点,故由题意可知粒子会从C点或B点射出。当从B点射出时,由几何关系有【审题指导】题干关键隐含信息q>0;速度为0的粒子,自圆周上的C点以速率v0穿出电场故电场方向与AC平行,由A指向C仅受静电力作用,粒子穿过电场后的动能增量最大粒子从静电力做功最多点离开电场,该点与A点电势差最大粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0从C点及与C点在同一等势面上的点离开电场动量变化都是mv0特别提醒

(1)当粒子平行于电场方向射入时,粒子做直线运动,其初速度和受力情况决定了粒子的运动情况,粒子可能做周期性的运动。(2)当粒子垂直于电场方向射入时,沿初速度方向的分运动为匀速直线运动,沿静电力方向的分运动可能具有周期性。【对点训练】7.(2024四川成都期末)(命题点2)如图所示,一对金属板水平放置,间距足够大,极板间的电压为U,在金属板右侧有一竖直屏。一不计重力的带电粒子从两板中央以水平速度v0入射,入射方向的延长线与屏的交点为O点,粒子打在屏上的位置与O点的距离为y。将U变为0.5U,v0变为0.5v0,保持其他条件不变,粒子打在屏上的位置与O点的距离将变为(

)A.4y B.2y

C.y D.0.5yB

AD

9.(2024河北卷)(命题点3)如图所示,竖直向上的匀强电场中,用长为L的绝缘细线系住一带电小球,在竖直平面内绕O点做圆周运动。图中A、B为圆周上的两点,A点为最低点,B点与O点等高。当小球运动到A点时,细线对小球的拉力恰好为0,已知小球的电荷量为q(q>0)、质量为m,A、B两点间的电势差为U,重力加速度大小为g,求:(1)电场强度E的大小。(2)小球在A、B两点的速度大小。专项模块•素养培优带电粒子(带电体)在电场中的综合问题【主题概述】从近几年高考来看,这部分内容常以选择题或计算题的形式出现,计算题的难度中等或者中等偏上,分为两种情况:一种是单纯考查带电粒子(带电体)在电场中的运动问题;一种是和磁场结合考查带电粒子(带电体)在电磁场中的运动问题。多以典型的电场、生产生活和科技事例为命题背景,体现了整体法、隔离法、对称法、力学三大观点知识的综合运用。【典例分析】[典例]真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0。在油滴处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变。持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B点。重力加速度大小为g。(1)求油滴运动到B点时的速度;(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t1和v0应满足的条件。已知不存在电场时,油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的2倍。答案

见解析解析

(1)设油滴质量和电荷量分别为m和q,油滴速度方向向上为正。油滴在电场强度大小为E1的匀强电场中做匀速直线运动,故带电油滴所受静电力与重力等大、反向。在t=0时,电场强度突然从E1增加至E2时,油滴做竖直向上的匀加速运动,加速度方向向上,a1大小满足qE2-mg=ma1①油滴在时刻t1的速度为v1=v0+a1t1②电场强度在时刻t1突然反向,油滴做匀变速运动,加速度方向向下,a2大小满足qE2+mg=ma2③油滴在时刻t2=2t1的速度为v2=v1-a2t1④由①②③④式得v2=v0-2gt1。⑤【思维路径】审题:关键词句分析解读电场强度大小为E1的匀强电场电场强度的大小已知,方向未知一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0带电油滴所受静电力与重力等大、反向电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变带电油滴运动到A后