高考物理復(fù)習(xí)專題整合高頻突破專題三電場和磁場8電場性質(zhì)及帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名

專題三電場和磁場1/39考情分析·備考定向

2/393/394/39第8講電場性質(zhì)及帶電粒子

在電場中運(yùn)動(dòng)5/39-6-知識脈絡(luò)梳理規(guī)律方法導(dǎo)引6/39-7-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三電場性質(zhì)了解與應(yīng)用主要以選擇題形式考查點(diǎn)電荷周圍電場。例1真空中電荷量均為Q兩異種點(diǎn)電荷連線和一絕緣正方體框架兩側(cè)面ABB1A1和DCC1D1中心連線重合,連線中心和正方體中心重合,空間中除兩異種點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生電場外,不計(jì)其它任何電場影響,則以下說法正確是(

)A.正方體兩頂點(diǎn)A、D電場強(qiáng)度相同B.正方體兩頂點(diǎn)A、D電勢相同C.兩等量異種點(diǎn)電荷周圍電場線和面ABB1A1總是垂直D.負(fù)檢驗(yàn)電荷q在頂點(diǎn)A處電勢能小于在頂點(diǎn)D處電勢能D7/39-8-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三解析

由等量異種點(diǎn)電荷電場線分布可知,A、D兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等、方向不一樣,A錯(cuò)誤;沿電場線方向電勢降低,A點(diǎn)電勢高于D點(diǎn)電勢,B錯(cuò)誤;A、B、B1、A1四點(diǎn)電勢相同,但面ABB1A1不是等勢面,電場線不總與該面垂直,C錯(cuò)誤;A點(diǎn)電勢高于D點(diǎn)電勢,將負(fù)電荷從A點(diǎn)移到D點(diǎn),電場力做負(fù)功,電勢能增大,D正確。8/39-9-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)律方法

9/39-10-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三10/39-11-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三11/39-12-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三拓展訓(xùn)練1(·安徽淮北模擬)如圖所表示,大小能夠忽略不計(jì)帶有同種電荷小球A和B相互排斥,靜止時(shí)絕緣細(xì)線與豎直方向夾角分別為α和β,且α<β,兩小球在同一水平線上,由此可知(

)A.B球受到庫侖力較大,電荷量較大B.B球質(zhì)量較大C.B球受到拉力較大D.兩球接觸后再分開,再處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),懸線偏角仍滿足α<βD12/39-13-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三平行板電容器問題常以選擇題形式考查平行板電容器各物理量改變情況及電容器內(nèi)帶電物體運(yùn)動(dòng)情況。例2如圖所表示,平行板電容器與電動(dòng)勢為E電源連接,上極板A接地,一帶負(fù)電油滴固定于電容器中P點(diǎn)?，F(xiàn)將平行板電容器下極板B豎直向下移動(dòng)一小段距離,則(

)A.帶電油滴所受電場力不變B.P點(diǎn)電勢將升高C.帶電油滴電勢能增大D.電容器電容減小,極板帶電荷量增大B13/39-14-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三14/39-15-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)律方法1.電容器電容

2.電容器充放電(1)Q=CU(或ΔQ=CΔU)(2)充電時(shí),電流流出負(fù)極板、流入正極板;放電時(shí),電流流入負(fù)極板、流出正極板。3.關(guān)于電容器兩類問題(1)電壓不變→電容器一直與直流電源相連,改變?chǔ)舝、S、d中某一個(gè)量,判定U、C、Q、E等物理量怎樣改變。(2)電荷量不變→電容器充電后與電源斷開,改變?chǔ)舝、d或S中某一個(gè)量,判定Q、C、U、E等物理量怎樣改變。15/39-16-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三拓展訓(xùn)練2(·天津理綜)如圖所表示,平行板電容器帶有等量異種電荷,與靜電計(jì)相連,靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地。在兩極板間有一固定在P點(diǎn)點(diǎn)電荷。以E表示兩板間電場強(qiáng)度,Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)電勢能,θ表示靜電計(jì)指針偏角。若保持下極板不動(dòng),將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置,則(

)A.θ增大,E增大 B.θ增大,Ep不變C.θ減小,Ep增大 D.θ減小,E不變D16/39-17-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)主要以計(jì)算題形式考查帶電粒子在電場中受力和運(yùn)動(dòng)情況。17/39-18-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三例3如圖所表示,在兩條平行虛線內(nèi)存在著寬度為l、電場強(qiáng)度為E勻強(qiáng)電場,在與右側(cè)虛線相距也為l處有一與電場平行屏?，F(xiàn)有一電荷量為+q、質(zhì)量為m帶電粒子(重力不計(jì)),以垂直于電場線方向初速度v0射入電場中,v0方向延長線與屏交點(diǎn)為O。試求:(1)粒子從射入到打到屏上所用時(shí)間;(2)粒子剛射出電場時(shí)速度方向與初速度方向間夾角正切值tanα;(3)粒子打到屏上點(diǎn)P到O點(diǎn)距離x。18/39-19-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三19/39-20-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)律方法帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)問題分析思緒(1)首先分析粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律,區(qū)分是在電場中直線運(yùn)動(dòng)還是偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)問題。(2)對于直線運(yùn)動(dòng)問題,可依據(jù)對粒子受力分析與運(yùn)動(dòng)分析,從以下兩種路徑進(jìn)行處理:①假如是帶電粒子受恒定電場力作用下直線運(yùn)動(dòng)問題,應(yīng)用牛頓第二定律找出加速度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子速度、位移等。②假如是非勻強(qiáng)電場中直線運(yùn)動(dòng),普通利用動(dòng)能定理研究全過程中能轉(zhuǎn)化,研究帶電粒子速度改變、運(yùn)動(dòng)位移等。20/39-21-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三(3)對于曲線運(yùn)動(dòng)問題,普通是類平拋運(yùn)動(dòng)模型,通常采取運(yùn)動(dòng)合成與分解方法處理。經(jīng)過對帶電粒子受力分析和運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析,借助運(yùn)動(dòng)合成與分解,尋找兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),再應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解。(4)當(dāng)帶電粒子從一個(gè)電場區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)電場區(qū)域時(shí),要注意分析帶電粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律改變及兩區(qū)域電場交界處相關(guān)聯(lián)物理量,這些關(guān)聯(lián)量往往是處理問題突破口。21/39-22-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三拓展訓(xùn)練3(·北京理綜)如圖所表示,電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后,沿平行于板面方向射入偏轉(zhuǎn)電場,并從另一側(cè)射出。已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,加速電場電壓為U0。偏轉(zhuǎn)電場可看作勻強(qiáng)電場,極板間電壓為U,極板長度為l,板間距為d。22/39-23-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三(1)忽略電子所受重力,求電子射入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)初速度v0和從電場射出時(shí)沿垂直板面方向偏轉(zhuǎn)距離Δy。(2)分析物理量數(shù)量級,是處理物理問題慣用方法。在處理(1)問時(shí)忽略了電子所受重力,請利用以下數(shù)據(jù)分析說明其原因。已知U=2.0×102V,d=4.0×10-2m,m=9.1×10-31kg,e=1.6×10-19C,g取10m/s2。(3)極板間現(xiàn)有靜電場也有重力場。電勢反應(yīng)了靜電場各點(diǎn)能性質(zhì),請寫出電勢φ定義式。類比電勢定義方法,在重力場中建立“重力勢”φG概念,并簡明說明電勢和“重力勢”共同特點(diǎn)。23/39-24-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三24/39-25-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三25/39-26-1234561.(多項(xiàng)選擇)(·全國Ⅰ卷)在一靜止點(diǎn)電荷電場中,任一點(diǎn)電勢φ與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷距離r關(guān)系如圖所表示。電場中四個(gè)點(diǎn)a、b、c和d電場強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點(diǎn)a到點(diǎn)電荷距離ra與點(diǎn)a電勢φa已在圖中用坐標(biāo)(ra,φa)標(biāo)出,其余類推?，F(xiàn)將一帶正電試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b、c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn),在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)過程中,電場力所做功分別為Wa

b、Wb

c和Wc

d。以下選項(xiàng)正確是(

)

A.Ea∶Eb=4∶1 B.Ec∶Ed=2∶1C.Wa

b∶Wb

c=3∶1 D.Wb

c∶Wc

d=1∶3AC26/39-27-1234562.如圖所表示,a、b、c、d分別是一個(gè)菱形四個(gè)頂點(diǎn),∠abc=120°?，F(xiàn)將三個(gè)等量正點(diǎn)電荷+Q分別固定在a、b、c三個(gè)頂點(diǎn)上,則以下判斷正確是(

)A.d點(diǎn)電場強(qiáng)度方向由d指向OB.O點(diǎn)處電場強(qiáng)度是d點(diǎn)處電場強(qiáng)度2倍C.bd連線為一等勢線D.引入一個(gè)電荷量為+q點(diǎn)電荷,依次置于O點(diǎn)和d點(diǎn),則在d點(diǎn)所含有電勢能大于在O點(diǎn)所含有電勢能B27/39-28-1234563.(·全國Ⅱ卷)如圖所表示,P是固定點(diǎn)電荷,虛線是以P為圓心兩個(gè)圓。帶電粒子Q在P電場中運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi),a、b、c為軌跡上三個(gè)點(diǎn)。若Q僅受P電場力作用,其在a、b、c點(diǎn)加速度大小分別為aa、ab、ac,速度大小分別為va、vb、vc。則(

)A.aa>ab>ac,va>vc>vbB.aa>ab>ac,vb>vc>vaC.ab>ac>aa,vb>vc>vaD.ab>ac>aa,va>vc>vbD28/39-29-1234564.帶有等量異種電荷一對平行金屬板,上極板帶正電荷。假如兩極板間距不是足夠近或者兩極板面積不是足夠大,使得在兩極板之間,它們電場線也不是彼此平行直線,而是如圖所表示曲線(電場方向未畫出)。虛線MN是穿過兩極板正中央一條直線。關(guān)于這種電場,以下說法正確是(

)

A.平行金屬板間電場,能夠看作勻強(qiáng)電場B.b點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)電勢C.b點(diǎn)電勢低于c點(diǎn)電勢D.若將一正電荷從電場中任一點(diǎn)由靜止釋放,它必將沿著電場線運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板C29/39-30-123456A30/39-31-1234566.如圖所表示,一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng),A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上兩點(diǎn)。已知該粒子在A點(diǎn)速度大小為v0,方向與電場方向夾角為60°;它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場方向夾角為30°。不計(jì)重力。求A、B兩點(diǎn)間電勢差。31/39-32-12345632/39-33-帶電粒子在交變電場中運(yùn)動(dòng)問題【典例示范】

如圖甲所表示,在真空中有一邊長為a正方形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向外。在磁場右側(cè)有一對平行金屬板M和N,兩板間距及板長均為b,板間中心線O1O2與正方形中心O在同一直線上。有一電荷量為q、質(zhì)量為m帶正電粒子以速度v0從正方形底邊中點(diǎn)P沿PO方向進(jìn)入磁場,從正方形右側(cè)O1點(diǎn)水平飛出磁場時(shí),馬上給M、N兩板加上如圖乙所表示交流電壓,最終粒子剛好以平行于M板速度從M板邊緣飛出。(不計(jì)粒子所受到重力,兩板正對面之間為勻強(qiáng)電場,邊緣電場不計(jì))33/39-34-(1)求磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B。(2)求交流電壓周期T和電壓U0表示式(用題目中已知量表示)。(3)若在M、N兩板加上如圖乙所表示交流電壓,經(jīng)過

后,該粒子剛好從O1點(diǎn)水平飛入M、N兩板間,最終從O2點(diǎn)水平射出,且粒子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間恰好等于T,若U0已知,求粒子在兩板間運(yùn)動(dòng)過程中離M板最小距離。34/39-35-思維流程

35/39-36-36/39-37-以題說法改變電場含有周期性,粒子運(yùn)動(dòng)也含有周期性。這種情況下要仔細(xì)分析帶電粒子運(yùn)動(dòng)過程、受力情況,搞清楚帶電粒子在改變電場中處于什么狀態(tài),做什么運(yùn)動(dòng),畫出一個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)徑跡草圖,是處理這類問題主要方法。37/39-38-針對訓(xùn)練(多項(xiàng)選擇)如圖甲所表示,兩平行金屬板MN