新課標2023版高考物理一輪總復習第七章靜電場第4講“帶電粒子在電場中運動問題”的綜合研究課件

第4講“帶電粒子在電場中運動問題”的綜合研究(一)電場中的三類圖像問題類型1

φ-x圖像(1)φ-x圖線上某點切線的斜率的絕對值表示電場強度的大小，φ-x圖線存在極值，其切線的斜率為零，則對應位置處電場強度為零。(2)在φ-x圖像中可以直接判斷各點電勢的大小，并可根據(jù)電勢大小關系確定電場強度的方向。類型1

φ-x圖像(3)在φ-x圖像中分析電荷移動時電勢能的變化，可用WAB＝qUAB，進而分析WAB的正負，然后作出判斷。[答案]

C類型2

Ep-x圖像(1)根據(jù)電勢能的變化可以判斷電場力做功的正負，電勢能減少，電場力做正功；電勢能增加，電場力做負功。(2)根據(jù)ΔEp＝－W＝－Fx，圖像Ep-x斜率的絕對值表示電場力的大小。[例2]

(2022·廣東深圳模擬)(多選)如圖甲所示，A、B為電場中一直線上的兩個點，帶正電的點電荷只受電場力的作用，從A點以某一初速度做直線運動到B點，其電勢能Ep隨位移x的變化關系如圖乙所示。則從A到B過程中，下列說法正確的是

(

)A．點電荷的速度先增大后減小B．空間電場是某負點電荷形成的C．點電荷所受電場力先減小后增大D．空間各點的電勢先升高后降低[解析]根據(jù)電勢能Ep隨位移x的變化圖像可知點電荷運動過程中電勢能先增大后減小，所以電場力先做負功再做正功，點電荷的動能先減小再增大，速度先減小后增大，故A錯誤；點電荷帶正電，且電場力先做負功再做正功，所以電場強度的方向先向左再向右，空間電場可能是由某正點電荷形成的，故B錯誤；電勢能Ep-x曲線的斜率表示電場力，可知電場力先減小后增大，故C正確；根據(jù)Ep＝qφ，點電荷的電勢能先增大后減小，所以從A到B，空間各點的電勢先升高后降低，故D正確。[答案]

CD類型3

E-x圖像在給定了電場的E-x圖像后，可以由圖線確定電場強度的變化情況，E＞0表示場強沿正方向，E＜0表示場強沿負方向；E-x圖線與x軸所圍成的面積表示電勢差，如果取x＝0處為電勢零點，則可由圖像的面積分析各點電勢的高低，綜合分析粒子的運動，進一步確定粒子的電性、電場力做功及粒子的動能變化、電勢能變化等情況。[例3]

(2022·湖南衡陽模擬)(多選)真空中相距為3a的兩個點電荷M、N分別固定在

x軸上x1＝0和x2＝3a的兩點，在兩者連線上各點的電場強度E隨x變化的關系如圖所示，設電場方向沿x軸正方向時E取正值，則以下判斷正確的是

(

)A．點電荷M、N均為正電荷

B．M、N所帶電荷量的絕對值之比為2∶1C．x＝2a處的電勢一定為零D．沿x軸從0到3a電勢先降低再升高[答案]

AD(二)帶電粒子在交變電場中的運動1．三種常見題型(1)粒子做單向直線運動(一般用牛頓運動定律求解)。(2)粒子做往返運動(一般分段研究)。(3)粒子做偏轉運動(一般根據(jù)交變電場的特點分段研究)。2．兩條分析思路一是力和運動的關系，根據(jù)牛頓第二定律及運動學規(guī)律分析；二是功能關系(機械能守恒、動能定理、能量守恒)。3．兩個運動特征

分析受力特點和運動規(guī)律，抓住粒子的運動具有周期性和空間上具有對稱性的特征，求解粒子運動過程中的速度、位移等，并確定與物理過程相關的邊界條件。[考法全析]考法(一)帶電粒子的單向直線運動[例1]

如圖甲所示，兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓。開始A板的電勢比B板高，此時兩板中間原來靜止的電子在電場力作用下開始運動。設電子在運動中不與極板發(fā)生碰撞，向A板運動時為速度的正方向，則下列圖像中能正確反映電子速度隨時間變化規(guī)律的是(其中C、D兩項中的圖線按正弦函數(shù)規(guī)律變化)(

)[答案]

A考法(二)帶電粒子的往復運動[例2]

(多選)勻強電場的電場強度E隨時間t變化的圖像如圖所示。當t＝0時，在此勻強電場中由靜止釋放一個帶電粒子，設帶電粒子只受電場力的作用，則下列說法中正確的是

(

)A．帶電粒子將始終向同一個方向運動B．2s末帶電粒子回到原出發(fā)點C．3s末帶電粒子的速度為零D．0～3s內，電場力做的總功為零[答案]

CD考法(三)帶電粒子在交變電場中的偏轉[例3]如圖甲所示，電子由陰極飛出時的初速度忽略不計，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0，電容器板長和板間距離均為L＝10cm，下極板接地，電容器右端到熒光屏的距離也是L＝10cm，在電容器兩極板間接一交變電壓，上極板的電勢隨時間變化的圖像如圖乙所示。(每個電子穿過平行板的時間都極短，可以認為電壓是不變的)