2019高考物理大二輪復習 專題三 電場和磁場 8 電場性質及帶電粒子在電場中的運動課件.ppt

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專題三電場和磁場 考情分析 備考定向 第8講電場性質及帶電粒子在電場中的運動 知識脈絡梳理 規(guī)律方法導引 知識脈絡梳理 規(guī)律方法導引 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 電場性質的理解與應用主要以選擇題的形式考查點電荷周圍的電場 例1真空中電荷量均為Q的兩異種點電荷連線和一絕緣正方體框架的兩側面ABB1A1和DCC1D1中心連線重合 連線中心和正方體中心重合 空間中除兩異種點電荷Q產生的電場外 不計其他任何電場的影響 則下列說法正確的是 A 正方體兩頂點A D電場強度相同B 正方體兩頂點A D電勢相同C 兩等量異種點電荷周圍電場線和面ABB1A1總是垂直D 負檢驗電荷q在頂點A處的電勢能小于在頂點D處的電勢能 D 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 解析由等量異種點電荷的電場線分布可知 A D兩點電場強度大小相等 方向不同 A錯誤 沿電場線方向電勢降低 A點電勢高于D點電勢 B錯誤 A B B1 A1四點電勢相同 但面ABB1A1不是等勢面 電場線不總與該面垂直 C錯誤 A點電勢高于D點電勢 將負電荷從A點移到D點 電場力做負功 電勢能增大 D正確 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 思維導引 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 規(guī)律方法 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 拓展訓練1如圖所示 大小可以忽略不計的帶有同種電荷的小球A和B相互排斥 靜止時絕緣細線與豎直方向的夾角分別為 和 且 兩小球在同一水平線上 由此可知 A B球受到的庫侖力較大 電荷量較大B B球的質量較大C B球受到的拉力較大D 兩球接觸后再分開 再處于靜止狀態(tài)時 懸線的偏角仍滿足 D 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 解析 根據牛頓第三定律可知 無論兩球電荷量是否相等 它們所受庫侖力都相等 故無法比較它們電荷量的大小 A錯誤 對小球A 所以B球受的拉力較小 故C錯誤 兩球接觸后電荷量平分 但A小球所受的庫侖力還是等于B小球所受庫侖力 通過前面的分析 兩懸線的偏角仍有 故D正確 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 平行板電容器問題常以選擇題的形式考查平行板電容器的各物理量的變化情況及電容器內帶電物體的運動情況 例2如圖所示 平行板電容器與電動勢為E的電源連接 上極板A接地 一帶負電油滴固定于電容器中的P點 現將平行板電容器的下極板B豎直向下移動一小段距離 則 A 帶電油滴所受電場力不變B P點的電勢將升高C 帶電油滴的電勢能增大D 電容器的電容減小 極板帶的電荷量增大 B 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 思維導引 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 規(guī)律方法1 電容器電容 2 電容器充放電 1 Q CU 或 Q C U 2 充電時 電流流出負極板 流入正極板 放電時 電流流入負極板 流出正極板 3 關于電容器的兩類問題 1 電壓不變 電容器始終與直流電源相連 改變 r S d中某一個量 判定U C Q E等物理量如何變化 2 電荷量不變 電容器充電后與電源斷開 改變 r d或S中某一個量 判定Q C U E等物理量如何變化 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 拓展訓練2 多選 2018 全國卷 如圖所示 一平行板電容器連接在直流電源上 電容器的極板水平 兩微粒A B所帶電荷量大小相等 電性相反 使它們分別靜止于電容器的上 下極板附近 與極板距離相等 現同時釋放A B 它們由靜止開始運動 在隨后的某時刻t A B經過電容器兩極板間下半區(qū)域的同一水平面 A B間的相互作用和重力可忽略 下列說法正確的是 A A的質量比B的大B 在t時刻 A的動能比B的大C 在t時刻 A和B的電勢能相等D 在t時刻 A和B的動量大小相等 BD 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 正比 B選項正確 t時刻 A和B位于同一等勢面上 但是帶電性質不同 所以電勢能不相等 C選項錯誤 根據動量定理得 qEt mv 0 所以動量大小相等 D選項正確 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 帶電粒子在電場中的運動主要以計算題的形式考查帶電粒子在電場中的受力和運動情況 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 例3如圖所示 在兩條平行的虛線內存在著寬度為l 電場強度為E的勻強電場 在與右側虛線相距也為l處有一與電場平行的屏 現有一電荷量為 q 質量為m的帶電粒子 重力不計 以垂直于電場線方向的初速度v0射入電場中 v0方向的延長線與屏的交點為O 試求 1 粒子從射入到打到屏上所用的時間 2 粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向間夾角的正切值tan 3 粒子打到屏上的點P到O點的距離x 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 思維導引 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 規(guī)律方法帶電粒子在電場中運動問題的分析思路 1 首先分析粒子的運動規(guī)律 區(qū)分是在電場中的直線運動還是偏轉運動問題 2 對于直線運動問題 可根據對粒子的受力分析與運動分析 從以下兩種途徑進行處理 如果是帶電粒子受恒定電場力作用下的直線運動問題 應用牛頓第二定律找出加速度 結合運動學公式確定帶電粒子的速度 位移等 如果是非勻強電場中的直線運動 一般利用動能定理研究全過程中能的轉化 研究帶電粒子的速度變化 運動的位移等 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 3 對于曲線運動問題 一般是類平拋運動模型 通常采用運動的合成與分解方法處理 通過對帶電粒子的受力分析和運動規(guī)律分析 借助運動的合成與分解 尋找兩個分運動 再應用牛頓運動定律或運動學方程求解 4 當帶電粒子從一個電場區(qū)域進入另一個電場區(qū)域時 要注意分析帶電粒子的運動規(guī)律的變化及兩區(qū)域電場交界處的有關聯的物理量 這些關聯量往往是解決問題的突破口 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 拓展訓練3如圖所示 電子由靜止開始經加速電場加速后 沿平行于板面的方向射入偏轉電場 并從另一側射出 已知電子質量為m 電荷量為e 加速電場電壓為U0 偏轉電場可看作勻強電場 極板間電壓為U 極板長度為l 板間距為d 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 1 忽略電子所受重力 求電子射入偏轉電場時的初速度v0和從電場射出時沿垂直板面方向的偏轉距離 y 2 分析物理量的數量級 是解決物理問題的常用方法 在解決 1 問時忽略了電子所受重力 請利用下列數據分析說明其原因 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 極板間既有靜電場也有重力場 電勢反映了靜電場各點的能的性質 請寫出電勢 的定義式 類比電勢的定義方法 在重力場中建立 重力勢 G的概念 并簡要說明電勢和 重力勢 的共同特點 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 1 2 3 4 5 6 1 多選 2017 全國卷 在一靜止點電荷的電場中 任一點的電勢 與該點到點電荷的距離r的關系如圖所示 電場中四個點a b c和d的電場強度大小分別為Ea Eb Ec和Ed 點a到點電荷的距離ra與點a的電勢 a已在圖中用坐標 ra a 標出 其余類推 現將一帶正電的試探電荷由a點依次經b c點移動到d點 在相鄰兩點間移動的過程中 電場力所做的功分別為Wab Wbc和Wcd 下列選項正確的是 A Ea Eb 4 1B Ec Ed 2 1C Wab Wbc 3 1D Wbc Wcd 1 3 AC 1 2 3 4 5 6 Eb 4 1 A項正確 Ec Ed 4 1 故B項錯誤 根據Uab a b 由題圖知 Uab Ubc Ucd 3 1 1 由做功Wab qUab 故Wab Wbc 3 1 C正確 Wbc Wcd 1 1 D項錯誤 1 2 3 4 5 6 2 如圖所示 a b c d分別是一個菱形的四個頂點 abc 120 現將三個等量的正點電荷 Q分別固定在a b c三個頂點上 則下列判斷正確的是 A d點電場強度的方向由d指向OB O點處的電場強度是d點處的電場強度的2倍C bd連線為一等勢線D 引入一個電荷量為 q的點電荷 依次置于O點和d點 則在d點所具有的電勢能大于在O點所具有的電勢能 B 1 2 3 4 5 6 解析 由點電荷的電場及電場的疊加可知 O點處的電場強度等于b 處電荷連線的中垂線 由兩等量正電荷的電場中電勢分布可知 在a c兩點電荷的電場中O點電勢高于d點電勢 而在點電荷b的電場中 O點電勢也高于d點電勢 再由電勢疊加可知 O點電勢高 而正電荷在電勢越高處 電勢能越大 C D錯誤 1 2 3 4 5 6 3 2018 天津卷 如圖所示 實線表示某電場的電場線 方向未標出 虛線是一帶負電的粒子只在電場力作用下的運動軌跡 設M點和N點的電勢分別為 M N 粒子在M和N時加速度大小分別為aM aN 速度大小分別為vM vN 電勢能分別為EpM EpN 下列判斷正確的是 A vM vN aM aNB vM vN M NC M N EpM EpND aM aN EpM EpN D 1 2 3 4 5 6 解析 電場力方向斜向右下 粒子帶負電 可知電場線的方向為從右下指向左上 則N點電勢低于M點電勢 即 M N 選項B C均錯誤 電場線疏密表示電場強度大小 故N點電場強度大于M點電場強度 帶電粒子只受電場力 故aMvN 則有EkM EkN 由能量守恒定律可得EpM EpN 選項A錯誤 選項D正確 1 2 3 4 5 6 4 多選 2018 全國卷 下圖中虛線a b c d f代表勻強電場內間距相等的一組等勢面 已知平面b上的電勢為2V 一電子經過a時的動能為10eV 從a到d的過程中克服電場力所做的功為6eV 下列說法正確的是 A 平面c上的電勢為零B 該電子可能到達不了平面fC 該電子經過平面d時 其電勢能為4eVD 該電子經過平面b時的速率是經過d時的2倍 AB 1 2 3 4 5 6 解析 從a到d的過程克服電場力做功為6eV 所以電場方向為水平向右 每個間距電勢差為2V 所以平面c上的電勢為零 故A項正確 由于電子不一定垂直等勢面進入 可能做曲線運動 所以可能到達不了f平面 故B項正確 整個過程中能量守恒 可得電子在平面a b c d f上的電勢能為 4eV 2eV 0eV 2eV 4eV 動能分別為 10eV 8eV 6eV 4eV 2eV 故C項錯誤 由于電子經過b d平面時的動能分別為8eV和4eV 所以該電子經過b平面 1 2 3 4 5 6 A 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 6 如圖所示 一質量為m 電荷量為q q 0 的粒子在勻強電場中運動 A B為其運動軌跡上的兩點 已知該粒子在A點的速度大小為v0 方向與電場方向的夾角為60 它運動到B點時速度方向與電場方向的夾角為30 不計重力 求A B兩點間的電勢差 1 2 3 4 5 6 帶電粒子在交變電場中的運動問題 典例示范 如圖甲所示 在真空中有一邊長為a的正方形區(qū)域內存在勻強磁場 磁場方向垂直紙面向外 在磁場右側有一對平行金屬板M和N 兩板間距及板長均為b 板間的中心線O1O2與正方形的中心O在同一直線上 有一電荷量為q 質量為m的帶正電的粒子以速度v0從正方形的底邊中點P沿PO方向進入磁場 從正方形右側O1點水平飛出磁場時 立即給M N兩板加上如圖乙所示的交流電壓 最后粒子剛好以平行于M板的速度從M板的邊緣飛出 不計粒子所受到的重力 兩板正對面之間為勻強電場 邊緣電場不計 1 求磁場的磁感應強度B 2 求交流電壓的周期T和電壓U0的表達式 用題目中的已知量表示 3 若在M N兩板加上如圖乙所示的交流電壓 經過后 該粒子剛好從O1點水平飛入M N兩板間 最終從O2點水平射出 且粒子在板間運動時間正好等于T 若U0已知 求粒子在兩板間運動過程中離M板的最小距離 思維流程 以題說法變化的電場具有周期性 粒子的運動也具有周期性 這種情況下要仔細分析帶電粒子的運動過程 受力情況 弄清楚帶電粒子在變化的電場中處于什么狀態(tài) 做什么運動 畫出一個周期內的運動徑跡的草圖 是解決這類問題的主要方法 針對訓練 多選 如圖甲所示 兩平行金屬板MN PQ的板長和板間距離相等 板間存在如圖乙所示的隨時間周期性變化的電場 電場方向與兩板垂直 不計重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向源源不斷地射入電場 粒子射入電場時的初動能均為Ek0 已知t 0時刻射入電場的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場 則 A 所有粒子都不會打到兩極板上B 所有粒子最終都垂直電場方向射出電場C 運動過程中所有粒子的最大動能不可能超過2Ek0D 只有t n n 0 1 2 時刻射入電場的粒子才能垂直電場方向射出電場 ABC