202X高考物理二輪復(fù)習(xí)專題六靜電場(chǎng)課件

1、專題六專題六靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)-2-高考命題規(guī)律高考命題規(guī)律 -3-電場(chǎng)力的性質(zhì)電場(chǎng)力的性質(zhì)電場(chǎng)能的性質(zhì)電場(chǎng)能的性質(zhì)命題角度1(儲(chǔ)備)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算【典題】如圖在半徑為R的圓周上均勻分布著六個(gè)不同的點(diǎn)電荷,則圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向?yàn)?)答案:B -4-解析:由點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式可知,在A位置的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生-5-6-求解電場(chǎng)強(qiáng)度的方法 (2)微元法微元法就是將研究對(duì)象分割成若干微小的單元,若從研究對(duì)象上選取某一“微元”加以分析,將“微元”視為點(diǎn)電荷,利用相關(guān)公式求解.(3)疊加法在幾個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,若每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的電場(chǎng)在某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度分別為E1、E2、E3,則該點(diǎn)的合電場(chǎng)

2、強(qiáng)度E等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)產(chǎn)生的電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E1、E2、E3的矢量和.-7-(4)補(bǔ)償法由題設(shè)中所給條件建立的非標(biāo)準(zhǔn)模型,在原來(lái)問(wèn)題的基礎(chǔ)上再補(bǔ)充一些條件,由這些補(bǔ)充條件建立另一個(gè)容易求解的標(biāo)準(zhǔn)模型,這樣,求解非標(biāo)準(zhǔn)模型的問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)榍蠼庖粋€(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型的問(wèn)題.(5)利用處于靜電平衡中的導(dǎo)體求解電場(chǎng)強(qiáng)度處于靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體在達(dá)到靜電平衡時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度為零.其本質(zhì)是感應(yīng)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度和外電電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度疊加后為零,即有E感+E外=0,常利用此式求感應(yīng)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度.-8-典題演練提能刷高分1.(2019湖北重點(diǎn)中學(xué)模擬)如圖所示,A、B、C為放置在光滑絕緣水平面上的三個(gè)帶電小球,球

3、A固定且?guī)щ姾闪繛?Q;小球B和C帶電荷量分別為-q和+2q,由長(zhǎng)為L(zhǎng)絕緣細(xì)桿相連,靜止在水平面上.若A與B相距d,A、B和C視為點(diǎn)電荷,且三者在同一直線上,下列說(shuō)法正確的是()A.其他條件不變,將A釋放后不能保持靜止D.其他條件不變,小球A的電荷量增加為+2Q,B、C及細(xì)桿組成的系統(tǒng)所受合外力不為零-9-答案:B -10-2.如圖所示,一勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與圓O所在平面平行,AB為圓的一條直徑,C為圓周上一點(diǎn),圓的半徑為R,AOC=60,在A點(diǎn)有一粒子源,能向圓O所在平面內(nèi)各個(gè)方向以動(dòng)能Ek發(fā)射同種帶電粒子,粒子質(zhì)量為m,電荷量為q,由觀察可知經(jīng)過(guò)B、C的粒子動(dòng)能分別為5Ek和3Ek,則()C

4、.勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向垂直O(jiān)CD.勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向與AC平行-11-答案:C解析:在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,沿任意方向相等距離電勢(shì)差相等,由題意可知A到B電場(chǎng)力做功4Ek,則由A到O電場(chǎng)力做功2Ek,由A到C電場(chǎng)力做功2Ek,即O、C為等勢(shì)點(diǎn),OC為等勢(shì)線,則電場(chǎng)線垂直O(jiān)C,根據(jù)-12-3.如圖,豎直線OO是等量異種電荷+Q和-Q連線的中垂線,A、B、C三點(diǎn)的位置如圖所示,都處在一矩形金屬盒內(nèi),且AC=BC.下列說(shuō)法正確的是()A.若無(wú)金屬盒,A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)大小關(guān)系是A=BCB.若有金屬盒,A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)大小關(guān)系是A=CBC.金屬盒上感應(yīng)電荷在A、B、C三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向均水平向右D.金屬盒上感應(yīng)電荷在A

5、、B、C三點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系是EBECEA-13-答案:D解析:若無(wú)矩形金屬盒,AC是一條等勢(shì)線,則A=C,A錯(cuò)誤;金屬盒處于靜電平衡,整個(gè)金屬盒是一個(gè)等勢(shì)體,A=C=B,故B錯(cuò)誤;金屬盒內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零,金屬盒上的感應(yīng)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度與等量異種電荷+Q和-Q產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,而+Q和-Q在A、B、C三點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向右,則金屬盒上的感應(yīng)電荷在A、B、C三點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向均水平向左.+Q和-Q在A、B、C三點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為EBECEA,則感應(yīng)電荷在A、B、C三點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系是EBECEA.故C錯(cuò)誤,D正確.-14-4.(多選)如圖所示,水平面內(nèi)的等邊三角

6、形ABC的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q分別固定于A、B兩點(diǎn).光滑絕緣直導(dǎo)軌CD的上端點(diǎn)D位于A、B中點(diǎn)的正上方,且與A、B兩點(diǎn)的距離均為L(zhǎng).在D處質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球套在軌道上(忽略它對(duì)原電場(chǎng)的影響),并由靜止釋放,已知靜電力常量為k,重力加速度為g.忽略空氣阻力,則下列說(shuō)法正確的是()-15-答案:AC解析:點(diǎn)電荷+Q和-Q在D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等,則它們的合電場(chǎng)強(qiáng)度的方向平行于AB指向-Q一側(cè);由庫(kù)侖定律知+Q、-Q在D-16-5.(多選)如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向與長(zhǎng)方形abcd所在的平面平行,ad= cm,ab=3 cm,電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做的功為4.

7、5 eV;電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中克服電場(chǎng)力做的功為4.5 eV.以a點(diǎn)的電勢(shì)為電勢(shì)零點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.c點(diǎn)的電勢(shì)為3 VB.b點(diǎn)的電勢(shì)為4.5 VC.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向?yàn)橛蒪點(diǎn)指向d點(diǎn)D.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為300 V/m-17-答案:BD解析:電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做的功為4.5 eV,即Wa b=qUa b=q(a-b)=4.5 eV,由于a=0,解得b=4.5 V,同理可得Wa d=qUa d=q(a-d)=-4.5 eV,解得d=-4.5 V,根據(jù)Ua d=Ub c,即a-d=b-c,代入數(shù)據(jù)解得c=0,故A錯(cuò)誤,B正確;由A、B項(xiàng)分析可知,a

8、、c兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,所以ac連線為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)線,根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直,故C錯(cuò)誤;過(guò)d點(diǎn)作ac的垂線,設(shè)垂足為f,由V/m,故D正確. -18-命題角度2帶電體的受力分析高考真題體驗(yàn)對(duì)方向1.(2019全國(guó)15)如圖,空間存在一方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),兩個(gè)帶電小球P和Q用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板下,兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直,則()A.P和Q都帶正電荷B.P和Q都帶負(fù)電荷C.P帶正電荷,Q帶負(fù)電荷D.P帶負(fù)電荷,Q帶正電荷答案:D解析:兩個(gè)帶電小球在勻強(qiáng)電場(chǎng)中均處于平衡狀態(tài),只有兩小球帶異種電荷、相互間為吸引力,才可能平衡.小球P帶負(fù)電荷時(shí),勻強(qiáng)電場(chǎng)提供的力與小球Q對(duì)小球P的吸引力抵

9、消,合力為零,此時(shí)小球Q帶正電荷,勻強(qiáng)電場(chǎng)提供的力與小球P對(duì)小球Q的吸引力抵消,合力為零,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確.-19-2.(2018全國(guó)16)如圖,三個(gè)固定的帶電小球a,b和c,相互間的距離分別為ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm,小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平行于a、b的連線.設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對(duì)值為k,則()-20-答案:D解析:由題意知,小球c處在直角三角形的直角上,如果a、b為同種電荷,對(duì)小球c的庫(kù)侖力,要么是吸引力,要么是排斥力,合力不可能平行于a和b連線,故a、b的電荷應(yīng)異號(hào);由三角關(guān)系tan -21-1.對(duì)庫(kù)侖力的理解(1)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間相互作用的

10、庫(kù)侖力遵守牛頓第三定律,不論兩個(gè)帶電體的電荷量是否相等,它們間的作用力一定大小相等、方向相反,并與它們的質(zhì)量無(wú)關(guān).(2)庫(kù)侖力具有力的共性,運(yùn)算遵循力的平行四邊形定則.2.庫(kù)侖力作用下平衡問(wèn)題的處理思路(1)明確研究對(duì)象;(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,注意電場(chǎng)力的方向;(3)根據(jù)平衡條件列方程求解.-22-典題演練提能刷高分1.(2019山東平度模擬)如圖所示,豎直固定的光滑絕緣細(xì)桿上O點(diǎn)套有一個(gè)電荷量為-q(q0)的小環(huán),在桿的左側(cè)固定一個(gè)電荷量為Q(Q0)的點(diǎn)電荷,桿上a、b兩點(diǎn)與Q正好構(gòu)成等邊三角形,c是ab的中點(diǎn).將小環(huán)從O點(diǎn)無(wú)初速度釋放,通過(guò)a點(diǎn)的速率為v.若已知ab=Oa=l,靜電

11、力常量為k,重力加速度為g.則()-23-答案:D -24-2.如圖,一粗糙絕緣豎直平面與兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線重合.A、O、B為豎直平面上的三點(diǎn),且O為等量異種點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn),AO=BO.現(xiàn)有帶電荷量為q、質(zhì)量為m的小物塊視為質(zhì)點(diǎn),從A點(diǎn)以初速度v0向B滑動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度恰好為0.則()A.從A到B,小物塊的加速度逐漸減小B.從A到B,小物塊的加速度先增大后減小C.小物塊一定帶負(fù)電荷,從A到B電勢(shì)能先減小后增大D.從A到B,小物塊的電勢(shì)能一直減小,受到的電場(chǎng)力先增大后減小-25-答案:B解析:小球由A到B做減速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力、向右的電場(chǎng)過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小,電場(chǎng)力

12、先增大后減小,加速度先增大后減小,B正確,A錯(cuò)誤;小球一定帶負(fù)電,但電場(chǎng)力不做功,電勢(shì)能不變,C、D錯(cuò)誤.-26-3.(2018江西景德鎮(zhèn)十校聯(lián)盟二聯(lián))如圖所示,兩平行帶電金屬板水平放置,若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一質(zhì)量為m的帶電微粒,微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將兩板繞過(guò)a點(diǎn)的軸(垂直紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60,再在a點(diǎn)靜止釋放一同樣的微粒.以下相關(guān)描述正確的是()A.微粒仍然保持靜止B.微粒斜向右上方做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.欲使該微粒保持靜止,需施加一大小為mg,方向與水平面成30斜向右上方的外力D.欲使該微粒保持靜止,需施加一大小為 mg,方向與水平面成60斜向右上方的外力-27-答案:C解析:平行金

13、屬板水平放置時(shí),釋放的帶電微粒恰好靜止,可判斷微粒所受到的電場(chǎng)力與重力大小相等、方向相反.當(dāng)將兩極板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)=60時(shí),電場(chǎng)力也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)=60,重力保持不變,此時(shí)微粒所受合力方向?yàn)橄蜃笙路?且合力大小等于重力大小,等于mg,微粒將向左下方做勻加速直線運(yùn)動(dòng),A、B錯(cuò)誤;欲使該微粒保持靜止,需施加的外力與重力和電場(chǎng)力的合力等大反向,故C正確,D錯(cuò)誤.-28-4.(2018重慶巴蜀中學(xué)月考)如圖所示,真空中豎直放置半徑為R的光滑半圓環(huán),圓環(huán)最低點(diǎn)固定一個(gè)點(diǎn)電荷Q;質(zhì)量為m、電荷量為+q的小圓環(huán)最初靜止在圖中所示的B點(diǎn),此時(shí)=30.現(xiàn)讓小圓環(huán)從右側(cè)最高點(diǎn)由靜止釋放.已知重力加速度為g,靜電力常量為k

14、.帶電(1)半圓環(huán)最低點(diǎn)固定的點(diǎn)電荷的電荷量Q;(2)小環(huán)向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度vm.-29-30-5.(2018東北師大等五校聯(lián)考)如圖甲在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為m=0.1 kg、帶電荷量為q=0.01 C的物體,物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.4,地面上存在水平向左的電場(chǎng),物體由靜止開始向左運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)強(qiáng)度E隨物體的位移x變化的圖象如圖乙所示.g取10 m/s2,求:(1)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的最大加速度;(2)物體的速度達(dá)到最大時(shí)距出發(fā)點(diǎn)的距離.-31-答案:(1)6 m/s2(2)2.4 m解析:(1)由牛頓第二定律,得F-mg=ma當(dāng)電場(chǎng)力F=qE=1 N時(shí),物體所受的合力最大加速度最

15、大,代入解得a=6 m/s2.(2)由圖象可得電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移是變化的,所以物體受到的電場(chǎng)力隨位移是變化的,當(dāng)電場(chǎng)力等于摩擦力時(shí),加速度為0,速度最大,則F=qE=mgE=40 N/C.由圖得到E與x的函數(shù)關(guān)系式E=100-25x,當(dāng)E=40 N/C時(shí),解得x=2.4 m.-32-6.(2019河南開封模擬)如圖所示,在一足夠大的空間內(nèi)存在著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=3.0104 N/C.有一個(gè)質(zhì)量m=4.010-3 kg的帶電小球,用絕緣輕細(xì)線懸掛起來(lái),靜止時(shí)細(xì)線偏離豎直方向的夾角=37.g取10 m/s2,sin 37=0.60,cos 37=0.80,不計(jì)空氣阻力的作用.(1)求

16、小球所帶的電荷量及電性;(2)如果將細(xì)線輕輕剪斷,求細(xì)線剪斷后,小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小;(3)從剪斷細(xì)線開始經(jīng)過(guò)時(shí)間t=0.20 s,求這一段時(shí)間內(nèi)小球電勢(shì)能的變化量.-33-答案:(1)1.010-6 C正電荷(2)12.5 m/s2(3)減少4.510-3 J解析:(1)小球受到重力mg、電場(chǎng)力F和細(xì)線的拉力FT的作用,如圖所示,由共點(diǎn)力平衡條件有:F=qE=mgtan 電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同,故小球所帶電荷為正電荷.(2)剪斷細(xì)線后,小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)其加速度為a,由小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電場(chǎng)力做的功為:W=qElsin =mglsin tan =4.510-3 J所以小球電勢(shì)能

17、的變化量(減少量)為:Ep=4.510-3 J-34-命題角度3電場(chǎng)能的性質(zhì)的理解高考真題體驗(yàn)對(duì)方向1.(多選)(2019全國(guó)20)靜電場(chǎng)中,一帶電粒子僅在電場(chǎng)力的作用下自M點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng),N為粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的另外一點(diǎn),則()A.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,粒子的速度大小可能先增大后減小B.在M、N兩點(diǎn)間,粒子的軌跡一定與某條電場(chǎng)線重合C.粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能不低于其在N點(diǎn)的電勢(shì)能D.粒子在N點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線平行 -35-答案:AC解析:本題考查靜電場(chǎng)的分布特點(diǎn)及電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系.帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下,粒子的速度大小可能先增大后減小,如:在等量同種電

18、荷形成的電場(chǎng)中帶電粒子沿著兩電荷連線的中垂線運(yùn)動(dòng)時(shí),A正確.因?yàn)榱Ｗ又辉陔妶?chǎng)力作用下從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理,W電=-Ep=EkN-0=EpM-EpN,而EkN0,所以EpMEpN,C正確.粒子的軌跡與電場(chǎng)線不一定重合,在N點(diǎn),電場(chǎng)力的方向不一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線平行,B、D錯(cuò)誤.-36-2.(多選)(2019全國(guó)21)如圖,電荷量分別為q和-q(q0)的點(diǎn)電荷固定在正方體的兩個(gè)頂點(diǎn)上,a、b是正方體的另外兩個(gè)頂點(diǎn).則()A.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢(shì)相等B.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等C.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同D.將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn),電勢(shì)能增加答案:BC-37-解析:取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)

19、為0,a點(diǎn)距-q近,距q遠(yuǎn);b點(diǎn)距q近,距-q遠(yuǎn),b點(diǎn)電勢(shì)大于a點(diǎn)電勢(shì),A錯(cuò)誤.電勢(shì)能Ep=q,負(fù)電荷在電勢(shì)小處電勢(shì)能大,即負(fù)電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能,將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn),電勢(shì)能減小,D錯(cuò)誤.正電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度沿半徑向外,負(fù)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度沿半徑向內(nèi), ,點(diǎn)電荷q在a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與點(diǎn)電荷-q在b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同,大小和方向都一樣;點(diǎn)電荷q在b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與點(diǎn)電荷-q在a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同,大小和方向都一樣,則a點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度與b點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度相同,B、C正確.-38-3.(多選)(2018全國(guó)21)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面,已知平面b上的電勢(shì)為2

20、V.一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10 eV,從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6 eV.下列說(shuō)法正確的是()A.平面c上的電勢(shì)為零B.該電子可能到達(dá)不了平面fC.該電子經(jīng)過(guò)平面d時(shí),其電勢(shì)能為4 eVD.該電子經(jīng)過(guò)平面b時(shí)的速率是經(jīng)過(guò)d時(shí)的2倍-39-答案:AB解析:從a到d的過(guò)程克服電場(chǎng)力做功為6 eV,所以電場(chǎng)方向?yàn)樗较蛴?每個(gè)間距電勢(shì)差為2 V,所以平面c電勢(shì)為零,故A項(xiàng)正確;由于電子不一定垂直等勢(shì)面進(jìn)入,可能做曲線運(yùn)動(dòng),所以可能到達(dá)不了f平面,故B項(xiàng)正確;整個(gè)過(guò)程中能量守恒,可得平面a、b、c、d、f的電勢(shì)能為-4 eV、-2 eV、0 eV、+2 eV、+4 eV,動(dòng)能分別為+10 e

21、V、+8 eV、+6 eV、+4 eV、+2 eV,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于電子經(jīng)過(guò)b、d平面時(shí)的動(dòng)能分別為8 eV和4 eV,所以該電子經(jīng)過(guò)b平面時(shí)的速率是經(jīng)過(guò)d時(shí)的 倍,故D項(xiàng)錯(cuò)誤.-40-4.(多選)(2018全國(guó)21)如圖,同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點(diǎn)處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)方向與此平面平行,M為a、c連線的中點(diǎn),N為b、d連線的中點(diǎn).一電荷量為q(q0)的粒子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),其電勢(shì)能減小W1;若該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn),其電勢(shì)能減小W2.下列說(shuō)法正確的是()A.此勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定與a、b兩點(diǎn)連線平行D.若W1=W2,則a、M兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差一定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差-41-答案:BD

22、解析:設(shè)a、b、c、d四點(diǎn)的電勢(shì)分別為a、b、c、d,粒子從a點(diǎn)移到b點(diǎn),其電勢(shì)能減小,則電場(chǎng)力做正功,電場(chǎng)力與a、b連線平行或成銳角,電場(chǎng)方向不一定與a、b連線平行,同理,電場(chǎng)方向不一定Uac=Ubd,由于M、N為中點(diǎn),且為勻強(qiáng)電場(chǎng),所以UaM=UbN,選項(xiàng)D正確.-42-5.(多選)(2017全國(guó)21)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy平面,平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的位置如圖所示,三點(diǎn)的電勢(shì)分別為10 V、17 V、26 V.下列說(shuō)法正確的是()A.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2.5 V/cmB.坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢(shì)為1 VC.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的低7 eVD.電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn),電場(chǎng)力做功為9 eV-4

23、3-答案:ABD 可得d點(diǎn)的坐標(biāo)為(3.5 cm,6 cm),過(guò)c點(diǎn)作等勢(shì)線bd的垂線交bd于f點(diǎn),由幾何關(guān)系可得cf的長(zhǎng)度為3.6 cm,所以電場(chǎng)強(qiáng)度的大小同的距離電勢(shì)差相等,故UaO=Ucb,即a-O=c-b,得坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為1 V,B正確;負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能高,則電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的電勢(shì)能高7 eV,C錯(cuò);電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn),電場(chǎng)力做功為W=-eUbc=-e(-9 V)=9 eV,D正確.-44-6.(多選)(2016全國(guó)20)如圖,一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi),且相對(duì)于過(guò)軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱.忽略空氣阻力.由此可知()A.Q點(diǎn)的電勢(shì)

24、比P點(diǎn)高B.油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大C.油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的大D.油滴在Q點(diǎn)的加速度大小比它在P點(diǎn)的小-45-答案:AB解析:由于軌跡關(guān)于P點(diǎn)對(duì)稱,根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)合力方向應(yīng)指向曲線內(nèi)側(cè),在P點(diǎn)合力方向豎直向上,則電場(chǎng)線方向豎直向下,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,選項(xiàng)A正確;根據(jù)Ep=q可知,油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能小于在P點(diǎn)的電勢(shì)能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;油滴所受合力豎直向上,根據(jù)動(dòng)能定理可知,油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能大于P點(diǎn),選項(xiàng)B正確;油滴所受合力大小不變,加速度也始終不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.-46-用“速度線”與“力線”分析曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子僅受電場(chǎng)力,其運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線、等勢(shì)線一般不重合.軌跡曲線的本質(zhì)為運(yùn)動(dòng)與

25、力的關(guān)系.分析時(shí)要綜合應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功和能,做定性分析,或簡(jiǎn)單的計(jì)算.若粒子還受重力作用,可以此為基礎(chǔ)拓展分析.(1)兩線法入手在運(yùn)動(dòng)的初始位置,畫出“速度線”(軌跡的有向切線)與“力線”(電場(chǎng)線的切線或等勢(shì)面的有向垂線),從“兩線”的夾角情況分析運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系.若夾角為銳角,則加速運(yùn)動(dòng)、電場(chǎng)力做正功.若夾角為鈍角,則減速運(yùn)動(dòng)、電場(chǎng)力做負(fù)功.-47-(2)必要的討論電荷的正負(fù)、電場(chǎng)強(qiáng)度的方向或各等勢(shì)面電勢(shì)的高低、運(yùn)動(dòng)軌跡的方向是題意中相互制約的三個(gè)方面.若已知其中兩個(gè),可分析判定第三個(gè)方面.若有兩個(gè)未知或三個(gè)都未知,則要分別討論各種情況.對(duì)某些物理量,在討論的各種情況中會(huì)有“歸一”的結(jié)果.

26、(3)分析臨界性拐點(diǎn)若軌跡在某點(diǎn)與等勢(shì)面相切或與電場(chǎng)線垂直,則該點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)折性拐點(diǎn),如圖中b點(diǎn).拐點(diǎn)兩側(cè)有不同的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(多過(guò)程現(xiàn)象).-48-典題演練提能刷高分1.如圖,勻強(qiáng)電場(chǎng)中的點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、H為立方體的8個(gè)頂點(diǎn).已知G、F、B、D點(diǎn)的電勢(shì)分別為5 V、1 V、2 V、4 V,則A點(diǎn)的電勢(shì)為()A.0B.1 V C.2 VD.3 V答案:A解析:UDG=D-G=4 V-5 V=-1 V,UAF=A-F=A-1 V,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,因?yàn)镈G平行于AF,故UDG=UAF,解得A=0,A正確.-49-2.(多選)(2019山東臨沂模擬)沿電場(chǎng)中某條直線電場(chǎng)線方向建立x軸,該電場(chǎng)

27、線上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x的變化規(guī)律如圖所示,坐標(biāo)點(diǎn)O、x1、x2和x3分別與x軸上O、A、B、C四點(diǎn)相對(duì)應(yīng),相鄰兩點(diǎn)間距相等.一個(gè)帶正電的粒子從O點(diǎn)由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的動(dòng)能為Ek,僅考慮電場(chǎng)力作用,則()A.從O點(diǎn)到C點(diǎn),電勢(shì)先升高后降低B.粒子先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做變加速運(yùn)動(dòng)C.粒子在AB段電勢(shì)能變化量大于BC段的電勢(shì)能變化量D.粒子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能小于3Ek-50-答案:CD解析:由題圖知,從O點(diǎn)到C點(diǎn),沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)逐漸降低,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由靜止釋放的粒子所受電場(chǎng)力與速度方向一致,所以粒子一直做加速直線運(yùn)動(dòng),在Ox1段電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸變大,粒子所受電場(chǎng)力逐漸變大,做加速度增大的變加速直線運(yùn)

28、動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;E-x圖象中圖線與坐標(biāo)軸圍成的圖形“面積”代表電勢(shì)差,AB段的電勢(shì)差大于BC段的電勢(shì)差,故電場(chǎng)力做功WABWBC,由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系得,粒子在AB段電勢(shì)能變化量大于BC段的電勢(shì)能變化量,選項(xiàng)C正確;由E-x圖象中圖線與坐標(biāo)軸圍成的圖形“面積”代表電勢(shì)差, ,得2UOAUAC,由動(dòng)能定理qU=Ek,得qUOA=Ek-0,qUAC=EkC-Ek,知粒子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能小于3Ek,選項(xiàng)D正確.-51-3.(2019陜西西安高三質(zhì)檢)如圖是勻強(qiáng)電場(chǎng)遇到空腔導(dǎo)體后的部分電場(chǎng)線分布圖,電場(chǎng)線的方向如圖中箭頭所示,M、N、Q是以直電場(chǎng)線上一點(diǎn)O為圓心的同一圓周上的三點(diǎn),OQ連線垂

29、直于MN.以下說(shuō)法正確的是()A.O點(diǎn)電勢(shì)與Q點(diǎn)電勢(shì)相等B.M、O間的電勢(shì)差小于O、N間的電勢(shì)差C.將一負(fù)電荷由M點(diǎn)移到Q點(diǎn),電荷的電勢(shì)能增加D.在Q點(diǎn)釋放一個(gè)正電荷,正電荷所受電場(chǎng)力將沿與OQ垂直的方向豎直向上-52-答案:C解析:由題圖中電場(chǎng)線的方向可知MON,再作出此電場(chǎng)中過(guò)O點(diǎn)的等勢(shì)線,可知OQ,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;且MO間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度大于ON間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度,故UMOUON,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因UMQ0,負(fù)電荷從M點(diǎn)到Q點(diǎn)電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,選項(xiàng)C正確;正電荷在Q點(diǎn)所受的電場(chǎng)力方向沿電場(chǎng)線的切線方向而不是圓周的切線方向,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.-53-4.(多選)如圖所示,ABC是處于豎直平面內(nèi)的光滑

30、、絕緣斜劈,C=30、B=60,D為AC中點(diǎn);質(zhì)量為m帶正電的小滑塊沿AB面由A點(diǎn)靜止釋放,滑到斜面底端B點(diǎn)時(shí)速度為v0,若空間加一與ABC平面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng),滑塊仍由靜止釋放,沿AB面滑下,滑到斜面底端B點(diǎn)時(shí)速度為 v0,若在同樣的勻強(qiáng)電場(chǎng)中滑塊由靜止沿AC面滑下,滑到斜面底端C點(diǎn)時(shí)速度為 v0,則下列說(shuō)法正確的是()A.電場(chǎng)方向由A指向CB.B點(diǎn)電勢(shì)與D點(diǎn)電勢(shì)相等C.滑塊滑到D點(diǎn)時(shí)機(jī)械能增加了D.小滑塊沿AB面、AC面滑下過(guò)程中電勢(shì)能變化值之比為23-54-答案:BC -55-5.(多選)如圖所示,一帶電小球固定在光滑水平面上的O點(diǎn),虛線a、b、c、d是帶電小球激發(fā)電場(chǎng)的四條等距離的等勢(shì)線

31、.一個(gè)帶電小滑塊從等勢(shì)線d上的1處以水平初速度v0運(yùn)動(dòng),結(jié)果形成了實(shí)線所示的小滑塊運(yùn)動(dòng)軌跡.1、2、3、4、5是等勢(shì)線與小滑塊運(yùn)動(dòng)軌跡的一些交點(diǎn).由此可以判定()A.固定小球與小滑塊帶異種電荷B.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小滑塊具有的動(dòng)能與電勢(shì)能之和保持不變C.在整個(gè)過(guò)程中小滑塊的電勢(shì)能先增大后減小D.小滑塊從位置3到4和從位置4到5的過(guò)程中,電場(chǎng)力做功的大小關(guān)系是W34=W45-56-答案:BC解析:由題圖看出滑塊的軌跡向右彎曲,可以知道滑塊受到了斥力作用,則知小球與小滑塊電性一定相同,故A錯(cuò)誤.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小滑塊只發(fā)生了動(dòng)能和電勢(shì)能的轉(zhuǎn)化,根據(jù)能量守恒可知B正確;由圖可知,小滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力

32、先做負(fù)功后做正功,電勢(shì)能先增大后減小,C正確;根據(jù)等勢(shì)線的疏密結(jié)合U=Ed可知,4、5間電勢(shì)差與3、4間電勢(shì)差關(guān)系是U45U34,則電場(chǎng)力做功的大小關(guān)系是W450).A從O點(diǎn)發(fā)射時(shí)的速度大小為v0,到達(dá)P點(diǎn)所用時(shí)間為t;B從O點(diǎn)到達(dá)P點(diǎn)所用時(shí)間為 .重力加速度為g,求(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小;(2)B運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能.-87-88-3.(2017全國(guó)25)真空中存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng),一帶電油滴在該電場(chǎng)中豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小為v0.在油滴處于位置A時(shí),將電場(chǎng)強(qiáng)度的大小突然增大到某值,但保持其方向不變.持續(xù)一段時(shí)間t1后,又突然將電場(chǎng)反向,但保持其大小不變;再持續(xù)同樣一段時(shí)間

33、后,油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).重力加速度大小為g.(1)求油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度;(2)求增大后的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小;為保證后來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度比原來(lái)的大,試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的條件.已知不存在電場(chǎng)時(shí),油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的最大高度恰好等于B、A兩點(diǎn)間距離的兩倍.-89-90-解析:(1)設(shè)油滴質(zhì)量和電荷量分別為m和q,油滴速度方向向上為正.油滴在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng),故勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向上.在t=0時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度突然從E1增加至E2時(shí),油滴做豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng),加速度方向向上,大小a1滿足qE2-mg=ma1 油滴在時(shí)刻t1的速度為v1=v0+a1t1電場(chǎng)強(qiáng)度在時(shí)刻t1突然

34、反向,油滴做勻變速運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,大小a2滿足qE2+mg=ma2油滴在時(shí)刻t2=2t1的速度為v2=v1-a2t1由式得v2=v0-2gt1-91-92-93-解決帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的兩種思路(1)根據(jù)帶電粒子受到的電場(chǎng)力,用牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況.(2)根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的變化求解.此方法既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng).-94-典題演練提能刷高分1. 電子束焊接機(jī)中的電場(chǎng)線如圖中虛線所示.K為陰極,A為陽(yáng)極,兩極之間的距離為d,在兩極之間加上高壓U,有一電子在K極由靜止被加速.不考慮電子重力,元電荷為e

35、,則下列說(shuō)法正確的是()A.A、K之間的電場(chǎng)強(qiáng)度為B.電子到達(dá)A極板時(shí)的動(dòng)能大于eUC.由K到A電子的電勢(shì)能減小了eUD.由K沿直線到A電勢(shì)逐漸減小-95-答案:C解析:A、K之間的電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng),不可以用E= 計(jì)算,故A錯(cuò)誤;電子到達(dá)A極板時(shí),只有電場(chǎng)力做功,由動(dòng)能定理可知,電場(chǎng)力做的功全部轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能,所以電子到達(dá)A極板時(shí)的動(dòng)能等于eU,故B錯(cuò)誤;由B項(xiàng)分析可知,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,所以由K到A電子的電勢(shì)能減小了eU,故C正確;沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)逐漸減小,兩板電場(chǎng)方向?yàn)閺腁指向K,所以由K沿直線到A電勢(shì)逐漸增加,故D錯(cuò)誤.-96-2.(多選)(2019黑龍江大慶鐵人中學(xué)月考)如

36、圖所示,絕緣水平面內(nèi)的等邊三角形ABP的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),頂點(diǎn)P恰好位于一傾角為30的光滑絕緣直軌道OP的最低點(diǎn),OO垂直于水平面,O為三角形AB邊的中點(diǎn),現(xiàn)將一對(duì)等量異種電荷固定于A、B兩點(diǎn),各自所帶電荷量為Q,在光滑直導(dǎo)軌OP上端O處將質(zhì)量為m,帶電荷量為+q的小球套在軌道上(忽略它對(duì)原電場(chǎng)的影響)由靜止開始釋放,取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,靜電力常量為k,重力加速度為g,空氣阻力可忽略,則小球沿軌道OP下滑過(guò)程中()A.小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.小球的電勢(shì)能先增大后減小-97-解析:在O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直平面OPO水平指向B側(cè),則加速度由重力沿斜面向下的分量產(chǎn)生:a=gsin 30=0.5g,所以小球做勻

37、加速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A正確;因等量異種電荷固定于A、B兩點(diǎn),則在其連線的中垂面上所有點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于該面,則為等勢(shì)面,則小球沿OP下滑過(guò)程中電勢(shì)能不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;對(duì)于O點(diǎn),-98-3.(多選) 如圖所示,豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng),與兩板上邊緣等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球,P小球從緊靠左極板處由靜止開始釋放,Q小球從兩板正中央由靜止開始釋放,兩小球最終都能運(yùn)動(dòng)到右極板上的同一位置.則從開始釋放到運(yùn)動(dòng)到右極板的過(guò)程中,下列選項(xiàng)正確的是()A.P的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于Q的運(yùn)動(dòng)時(shí)間B.P、Q的電勢(shì)能減少量之比為41C.P、Q的動(dòng)能增加量之比為41D.P、Q的電荷量之比為21-99-答案:

38、BD解析:小球在豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng),兩者下落高度相同,說(shuō)明運(yùn)動(dòng)-100-4. 如圖所示,長(zhǎng)為1 m、傾角為53的光滑絕緣斜面處于水平向右的足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.一電荷量為5.010-6 C、質(zhì)量為0.02 kg的小球,以2 m/s的初速度由斜面底端P點(diǎn)沿斜面上滑,恰好不會(huì)從斜面頂端Q處飛出.g取10 m/s2,sin 53=0.8,cos 53=0.6.(1)求該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小;(2)若在小球到達(dá)頂端的同時(shí),僅將電場(chǎng)突然反向,試論述小球能否沿原路返回;求小球再經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間落回到地面.-101-答案:(1)4.0104 N/C(2)不能0.4 s解析:(1)小球上滑過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理解得

39、E=4.0104 N/C(另解):小球運(yùn)動(dòng)到頂端時(shí)速度恰好等于零,所以此過(guò)程的加速度為對(duì)小球進(jìn)行受力分析,并根據(jù)牛頓第二定律可得-(mgsin 53-qEcos 53)=ma0解得E=4.0104 N/C.-102-(2)求得qE=mg=0.2 N,僅將電場(chǎng)反向后,小球受到的合力為求得t=0.4 s. (另解):小球豎直方向落下的高度為h=Lsin 53豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)h= gt2求得t=0.4 s.-103-5.真空中存在方向豎直向上、電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng),A、B、C三點(diǎn)在電場(chǎng)中同一條豎直線上,C是A、B的中點(diǎn).在某時(shí)刻,帶電油滴a在A點(diǎn),豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小為v0

40、,不帶電油滴b在B點(diǎn)從靜止釋放,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,a、b在C點(diǎn)相碰融為油滴c,此時(shí)刻將電場(chǎng)強(qiáng)度的大小突然變?yōu)槟持?但保持其方向不變,再經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間,油滴c運(yùn)動(dòng)回到C點(diǎn).油滴a、b的質(zhì)量都為m,重力加速度大小為g.求:(1)油滴c在C點(diǎn)的初速度;(2)變化后的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小;(3)油滴c從C點(diǎn)出發(fā)到回到C點(diǎn)的過(guò)程中,電勢(shì)能最大值與最小值之差.-104-解析:(1)設(shè)油滴a從A點(diǎn)到C點(diǎn)、油滴b從B點(diǎn)到C點(diǎn)的時(shí)間相等為t1,碰前b的速度為v1,碰后a、b共同速度即油滴c在C點(diǎn)初速度為v2,以-105-(2)油滴a帶正電,設(shè)電荷量為q,油滴a從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中有qE0=mg油滴b從B點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程有v

41、1=gt1油滴c帶正電,電荷量為q,質(zhì)量為2m,設(shè)變化后的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E,油滴c從C點(diǎn)開始以v2為初速度向下運(yùn)動(dòng),加速度方向豎直向上,大小為a,在時(shí)間t1內(nèi)位移為零,則2ma=qE-2mg(3)油滴c從C點(diǎn)出發(fā)到回到C點(diǎn)的過(guò)程中,向下運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功,向上運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做正功,在回到C點(diǎn)之前,電場(chǎng)力總功為負(fù),所以油滴c在最低點(diǎn)電勢(shì)能最大,在C點(diǎn)電勢(shì)能最小.設(shè)最低點(diǎn)與C點(diǎn)間的距離為x,電場(chǎng)力做功為W,電勢(shì)能最大值與最小值之差為E,-106-命題角度3帶電粒子在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)高考真題體驗(yàn)對(duì)方向1.(2019全國(guó)24)如圖,兩金屬板P、Q水平放置,間距為d.兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網(wǎng)G

42、,P、Q、G的尺寸相同.G接地,P、Q的電勢(shì)均為(0).質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子自G的左端上方距離G為h的位置,以速度v0平行于紙面水平射入電場(chǎng),重力忽略不計(jì).(1)求粒子第一次穿過(guò)G時(shí)的動(dòng)能,以及它從射入電場(chǎng)至此時(shí)在水平方向上的位移大小;(2)若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開電場(chǎng),則金屬板的長(zhǎng)度最短應(yīng)為多少?-107-108-2.(2017全國(guó)25)如圖,兩水平面(虛線)之間的距離為H,其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng).自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量均為m、電荷量分別為q和-q(q0)的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出.小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域,并

43、從該區(qū)域的下邊界離開.已知N離開電場(chǎng)時(shí)速度方向豎直向下;M在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng),剛離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的1.5倍.不計(jì)空氣阻力,重力加速度大小為g.求:(1)M與N在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比;(2)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度;(3)該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小.-109-解析:(1)設(shè)小球M、N在A點(diǎn)水平射出時(shí)的初速度大小為v0,則它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的水平速度仍然為v0.M、N在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相等,電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向,大小均為a,在電場(chǎng)中沿水平方向的位移分別為s1和s2.由題給條件和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v0-at=0-110-(2)設(shè)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度為h,小球下落h時(shí)在豎直方

44、向的分速度為vy,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式-111-112-帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析1.處理方法帶電粒子垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng).先分析帶電粒子受到靜電力的方向,從而確定帶電粒子的偏轉(zhuǎn)方向,再類比平拋運(yùn)動(dòng)分析處理,應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解進(jìn)行求解.把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直初速度方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng).2.推論(1)帶同種電荷的帶電粒子經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后進(jìn)入相同的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡相同;(2)帶電粒子垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)射入電場(chǎng)中,帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí),速度方向的反向延長(zhǎng)線與初速度方向的交點(diǎn)平分沿初速度方向的位移.-113-3.帶電粒子在兩帶等量

45、異種電荷的平行板間偏轉(zhuǎn)的臨界問(wèn)題(1)若題中明確帶電粒子“剛好”射出(或不射出)電場(chǎng)區(qū)域,確定帶電粒子在電場(chǎng)方向上的位移進(jìn)行求解;(2)若題中沒(méi)有說(shuō)明(或暗示)帶電粒子是否射出電場(chǎng),要根據(jù)題中條件進(jìn)行判斷,然后根據(jù)正確的情況分析解決;也可以假設(shè)一種情況進(jìn)行求解,然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析說(shuō)明.-114-典題演練提能刷高分1.(多選)如圖所示,帶電小球甲固定在光滑的水平絕緣桌面上,在桌面上距甲一定距離有另一個(gè)帶電小球乙,乙在桌面上運(yùn)動(dòng),甲、乙均視為質(zhì)點(diǎn).某時(shí)刻乙的速度沿垂直于甲、乙的連線方向,則()A.若甲、乙?guī)N電荷,以后乙一定做速度變大的曲線運(yùn)動(dòng)B.若甲、乙?guī)N電荷,以后乙一定做加速度變大的曲線

46、運(yùn)動(dòng)C.若甲、乙?guī)М惙N電荷,以后乙可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D.若甲、乙?guī)М惙N電荷,以后乙可能做加速度和速度都變小的曲線運(yùn)動(dòng)-115-答案:ACD解析:若甲、乙為同種電荷,甲、乙之間的庫(kù)侖力為排斥力,并且力的方向和速度的方向不在一條直線上,所以質(zhì)點(diǎn)乙一定做曲線運(yùn)動(dòng),由于兩者之間的距離越來(lái)越大,它們之間的庫(kù)侖力也就越來(lái)越小,所以甲、乙的加速度在減小,速度增大,故A正確,B錯(cuò)誤;若甲、乙為異種電荷,甲、乙之間的庫(kù)侖力為吸引力,當(dāng)甲、乙之間的庫(kù)侖力恰好等于向心力的時(shí)候,乙就繞著甲做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)乙速度的大小和加速度的大小都不變,但是方向改變,故C正確.若甲、乙為異種電荷,甲、乙之間的庫(kù)侖力為吸引力,若速

47、度較大,吸引力小于向心力,乙做離心運(yùn)動(dòng),吸引力減小,則加速度減小,引力做負(fù)功,速度減小,做加速度、速度都變小的曲線運(yùn)動(dòng),故D正確.-116-2.(多選)如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)分布在邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域ABCD內(nèi),M、N分別為AB和AD的中點(diǎn),一個(gè)初速度為v0、質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子沿紙面射入電場(chǎng).帶電粒子的重力不計(jì).如果帶電粒子從M點(diǎn)垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng),則恰好從D點(diǎn)離開電場(chǎng).若帶電粒子從N點(diǎn)垂直BC方向射入電場(chǎng),則帶電粒子()A.從BC邊界離開電場(chǎng)B.從AD邊界離開電場(chǎng)-117-答案:BD -118-3.(多選)(2019湖北天門、仙桃等八市高三3月第二次聯(lián)合)如圖所示,空間存在水平向

48、右、電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球,從A點(diǎn)以初速度v0豎直向上拋出,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間落回到與A點(diǎn)等高的位置B點(diǎn)(圖中未畫出),重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是()答案:BD -119-120-4.(2019山東棗莊質(zhì)檢)如圖所示,豎直平行正對(duì)放置的帶電金屬板A、B,B板中心的小孔正好位于平面直角坐標(biāo)系xOy的O點(diǎn);y軸沿豎直方向;在x0的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E= 103 V/m;比荷為1.0105 C/kg的帶正電粒子P從A板中心O處?kù)o止釋放,其運(yùn)動(dòng)軌跡恰好經(jīng)過(guò)M( m,1 m)點(diǎn);粒子P的重力不計(jì),試求:(1)金屬板AB之間的電勢(shì)差UAB

49、;(2)若在粒子P經(jīng)過(guò)O點(diǎn)的同時(shí),在y軸右側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中某點(diǎn)由靜止釋放另一帶電微粒Q,使P、Q恰能在運(yùn)動(dòng)中相碰;假設(shè)Q的質(zhì)量是P的2倍、帶電情況與P相同;Q的重力及P、Q之間的相互作用力均忽略不計(jì);求粒子Q所有釋放點(diǎn)的集合.-121-122-(2)設(shè)P、Q在右側(cè)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度分別為a1、a2;Q粒子從坐標(biāo)N(x,y)點(diǎn)釋放后,經(jīng)時(shí)間t與粒子P相遇;由牛頓運(yùn)動(dòng)定律及類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和幾何關(guān)系可得:對(duì)于P:Eq=ma1對(duì)于Q:Eq=2ma2-123-命題角度4(儲(chǔ)備)帶電粒子在交變場(chǎng)、復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【典題】 (2019山西長(zhǎng)治二中、康杰中學(xué)等六校期末)如圖所示,在xOy直角坐標(biāo)系中,第一象限內(nèi)的

50、等腰直角三角形ABO區(qū)域內(nèi)有水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)(電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知),在第二象限邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形CBOM區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E0,現(xiàn)有一帶正電粒子(重力不計(jì))從AB邊上的A點(diǎn)由靜止釋放,恰好能通過(guò)M點(diǎn).(1)求ABO區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E1;(2)若ABO區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為3E0,要使從AO線上某點(diǎn)由靜止釋放題述相同的帶電粒子,通過(guò)坐標(biāo)為(-2L,0)的點(diǎn),求釋放點(diǎn)的坐標(biāo).-124-125-126-解決帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的常用方法(1)利用動(dòng)能定理:它只考慮粒子的初末位置,中間過(guò)程不考慮,可解決一些復(fù)雜的問(wèn)題.(2)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和正交分解法:若在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到幾個(gè)恒力作用,可采用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和正交分解法求解,再與動(dòng)能定理結(jié)合.(3)運(yùn)動(dòng)合