高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一篇 專題通關(guān)四 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 8 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt

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專題四電場(chǎng)和磁場(chǎng)第8講電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 高考這樣考 1 多選 2014 新課標(biāo)全國(guó)卷 關(guān)于靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì) 下列說(shuō)法正確的是 A 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向處處與等電勢(shì)面垂直B 電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方 電勢(shì)也為零C 隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的大小逐漸減小 電勢(shì)也逐漸降低D 任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢(shì)降落最快的方向 解析 選A D 由于電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直 而電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?yàn)殡妶?chǎng)線的方向 故電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與等勢(shì)面垂直 A項(xiàng)正確 電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)不一定為零 如等量正電荷連線的中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零 但電勢(shì)大于零 B項(xiàng)錯(cuò)誤 電場(chǎng)強(qiáng)度大小與電場(chǎng)線的疏密有關(guān) 而沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低 電場(chǎng)線的疏密與電場(chǎng)線的方向沒(méi)有必然聯(lián)系 C項(xiàng)錯(cuò)誤 任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向總是和電場(chǎng)線方向一致 沿電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降落最快的方向 D項(xiàng)正確 2 2015 全國(guó)卷 如圖 直線a b和c d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線 M N P Q是它們的交點(diǎn) 四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為 M N P Q 一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中 電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等 則 A 直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi) M QB 直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi) M NC 若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn) 電場(chǎng)力做正功D 若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn) 電場(chǎng)力做負(fù)功 解析 選B 根據(jù)電子移動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功 可知 M N M P 由于電場(chǎng)力做功相等 可知 N P 直線d位于同一等勢(shì)面內(nèi) 根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn) 可判斷直線c也位于同一等勢(shì)面內(nèi) 故選項(xiàng)B正確 A錯(cuò)誤 由于 M Q 電子由M點(diǎn)到Q點(diǎn) 電場(chǎng)力做功為零 C錯(cuò)誤 因?yàn)?P M Q 電子由P點(diǎn)到Q點(diǎn) 電場(chǎng)力應(yīng)做正功 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 3 多選 2014 新課標(biāo)全國(guó)卷 如圖 在正點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中有M N P F四點(diǎn) M N P為直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn) F為MN的中點(diǎn) M 30 M N P F四點(diǎn)處的電勢(shì)分別用 M N P F表示 已知 M N P F 點(diǎn)電荷Q在M N P三點(diǎn)所在平面內(nèi) 則 A 點(diǎn)電荷Q一定在MP的連線上B 連接PF的線段一定在同一等勢(shì)面上C 將正試探電荷從P點(diǎn)搬運(yùn)到N點(diǎn) 電場(chǎng)力做負(fù)功D P大于 M 解析 選A D 本題考查了電場(chǎng)問(wèn)題 根據(jù)題意分別畫(huà)出MN和FP的中垂線 由幾何關(guān)系知 兩中垂線交點(diǎn)在MP連線上 如圖 點(diǎn)電荷在圖中的O位置 A項(xiàng)正確 B項(xiàng)錯(cuò)誤 因?yàn)槭钦c(diǎn)電荷形成的電場(chǎng) 將正試探電荷從P搬運(yùn)到N 電場(chǎng)力做正功 C項(xiàng)錯(cuò)誤 因?yàn)槭钦c(diǎn)電荷形成的電場(chǎng) 越靠近場(chǎng)源電荷的等勢(shì)面電勢(shì)越高 D項(xiàng)正確 4 多選 2014 上海高考 靜電場(chǎng)在x軸上的場(chǎng)強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示 x軸正向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)正方向 帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng) 則點(diǎn)電荷 A 在x2和x4處電勢(shì)能相等B 由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過(guò)程中電勢(shì)能增大C 由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過(guò)程中電場(chǎng)力先增大后減小D 由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過(guò)程中電場(chǎng)力先減小后增大 解析 選B C 由題意可知 在x1的左側(cè)場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸正方向 在x1的右側(cè)場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸負(fù)方向 帶正電的點(diǎn)電荷由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過(guò)程中 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增大 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 選項(xiàng)B正確 由x1到x4場(chǎng)強(qiáng)的大小先增大后減小 則點(diǎn)電荷由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過(guò)程中電場(chǎng)力先增大后減小 故選項(xiàng)C正確 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 5 2015 安徽高考 已知均勻帶電的無(wú)窮大平面在真空中激發(fā)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為其中 為平面上單位面積所帶的電荷量 0為常量 如圖所示的平行板電容器 極板正對(duì)面積為S 其間為真空 帶電量為Q 不計(jì)邊緣效應(yīng)時(shí) 極板可看作無(wú)窮大導(dǎo)體板 則極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和兩極板間相互的靜電引力大小分別為 解析 選D 一個(gè)極板在真空中激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為兩極板間的電場(chǎng)是由兩極板所帶電荷共同激發(fā) 由疊加原理可知兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為極板間的作用力D正確 6 多選 2015 廣東高考 如圖所示的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中 將兩個(gè)帶電小球M和N分別沿圖示路徑移動(dòng)到同一水平線上的不同位置 釋放后 M N保持靜止 不計(jì)重力 則 A M的帶電量比N的大B M帶負(fù)電荷 N帶正電荷C 靜止時(shí)M受到的合力比N的大D 移動(dòng)過(guò)程中勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)M做負(fù)功 解析 選B D 對(duì)小球受力分析可得 兩小球在電場(chǎng)力和庫(kù)侖力的作用下處于平衡狀態(tài) 又因其庫(kù)侖力大小相等 故所受電場(chǎng)力大小相等 即qME qNE 所以M N帶的電荷量相等 A錯(cuò)誤 M帶負(fù)電 受到向左的電場(chǎng)力與向右的庫(kù)侖力平衡 N帶正電 受到向左的庫(kù)侖力和向右的電場(chǎng)力平衡 B正確 靜止時(shí) 受的合力都為零 C錯(cuò)誤 M沿電場(chǎng)線方向有位移 電場(chǎng)力做負(fù)功 D正確 考情分析 主要題型 選擇題 計(jì)算題命題特點(diǎn) 1 結(jié)合典型電場(chǎng)分布特點(diǎn)考查電場(chǎng)力的性質(zhì)和能的性質(zhì) 2 結(jié)合圖像考查電場(chǎng)的特點(diǎn)以及帶電粒子在電場(chǎng)中的受力情況 做功情況以及能量轉(zhuǎn)化情況 3 應(yīng)用動(dòng)能定理或動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)綜合考查帶電粒子在電場(chǎng)中的加速問(wèn)題 4 應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的分解綜合考查帶電粒子在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 主干回顧 要素掃描 1 電場(chǎng)力的性質(zhì) 電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式 真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式 勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系式 2 電場(chǎng)能的性質(zhì) 電勢(shì)的定義式 電勢(shì)差的定義式 UAB 電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系式 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系式 UAB A B WAB Ep 熱點(diǎn)考向1電場(chǎng)性質(zhì)的理解與應(yīng)用 典例1 多選 2015 江蘇高考 兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場(chǎng)線分布如圖所示 c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn) d點(diǎn)在正電荷的正上方 c d到正電荷的距離相等 則 A a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大B a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高C c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比d點(diǎn)的大D c點(diǎn)的電勢(shì)比d點(diǎn)的低 名師解讀 1 命題立意 以電場(chǎng)線的分布為背景考查電場(chǎng)力的性質(zhì)和能的性質(zhì) 2 關(guān)鍵信息 兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場(chǎng)線分布 c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn) d點(diǎn)在正電荷的正上方 c d到正電荷的距離相等 3 答題必備 沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低 電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 點(diǎn)電荷電場(chǎng)的疊加 4 易錯(cuò)警示 不能定性地根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小確定c點(diǎn)和d點(diǎn)的電勢(shì)高低 解析 選A C D 從圖中看到 a點(diǎn)的電場(chǎng)線比b點(diǎn)的電場(chǎng)線密 所以a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大 A項(xiàng)正確 兩個(gè)負(fù)電荷在c點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為0 正電荷在c點(diǎn)有場(chǎng)強(qiáng) 方向豎直向下 兩個(gè)負(fù)電荷在d點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)疊加后方向豎直向下 正電荷在d點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向上 因?yàn)檎姾傻絚 d距離相等 所以 疊加后的合場(chǎng)強(qiáng)肯定是c點(diǎn)大 C項(xiàng)正確 沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低 所以a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的低 B項(xiàng)錯(cuò)誤 從以上分析看到正電荷到c點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)大于到d點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng) 所以相同的距離場(chǎng)強(qiáng)大的 電勢(shì)差更大 因此c點(diǎn)的電勢(shì)比d點(diǎn)的低 D項(xiàng)正確 典例2 2015 廈門一模 空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場(chǎng) 其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖像如圖所示 x1和 x1為x軸上對(duì)稱的兩點(diǎn) 下列說(shuō)法正確的是 A x1處場(chǎng)強(qiáng)大于 x1處場(chǎng)強(qiáng)B 若電子從x1處由靜止釋放后向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 到達(dá) x1點(diǎn)時(shí)速度為零C 電子在x1處的電勢(shì)能大于在 x1處的電勢(shì)能D x1點(diǎn)的電勢(shì)比 x1點(diǎn)的電勢(shì)高 解題探究 1 判斷場(chǎng)強(qiáng)大小的關(guān)鍵是 2 判斷電勢(shì)高低的關(guān)鍵是 圖線離開(kāi)x軸的垂直距離 明確電場(chǎng)沿x軸對(duì)稱分布 解析 選B 從圖像可以看出 x1處場(chǎng)強(qiáng)與 x1處場(chǎng)強(qiáng)等大 反向 故A錯(cuò)誤 由于x1和 x1兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱 且電場(chǎng)強(qiáng)度的大小也相等 故從O點(diǎn)到x1和從O點(diǎn)到 x1電勢(shì)降落相等 故x1和 x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等 D錯(cuò)誤 電子從x1處由靜止釋放后 若向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng) O點(diǎn)的電勢(shì)最高 電子在O點(diǎn)電勢(shì)能最小 動(dòng)能最大 速度最大 由于x1處與 x1點(diǎn)處電勢(shì)相同 故電子到達(dá) x1點(diǎn)時(shí)速度還為零 B正確 x1和 x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等 電子在x1處的電勢(shì)能等于在 x1處的電勢(shì)能 C錯(cuò)誤 規(guī)律總結(jié) 電場(chǎng)性質(zhì)的判斷方法 1 電場(chǎng)強(qiáng)度 根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度進(jìn)行判斷 根據(jù)等差等勢(shì)面的疏密程度進(jìn)行判斷 根據(jù)進(jìn)行判斷 2 電勢(shì) 由沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低進(jìn)行判斷 若q和WAB已知 由進(jìn)行判斷 題組過(guò)關(guān) 1 多選 2015 四川高考 如圖所示 半圓槽光滑 絕緣 固定 圓心是O 最低點(diǎn)是P 直徑MN水平 a b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球 視為點(diǎn)電荷 b固定在M點(diǎn) a從N點(diǎn)靜止釋放 沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q 圖中未畫(huà)出 時(shí)速度為零 則小球a A 從N到Q的過(guò)程中 重力與庫(kù)侖力的合力先增大后減小B 從N到P的過(guò)程中 速率先增大后減小C 從N到Q的過(guò)程中 電勢(shì)能一直增加D 從P到Q的過(guò)程中 動(dòng)能減少量小于電勢(shì)能增加量 解析 選B C 小球a從N到Q的過(guò)程中 庫(kù)侖力增大 且?guī)靵隽εc重力的夾角逐漸減小 所以它們的合力一直增大 A錯(cuò)誤 小球從N到P的過(guò)程中 重力和庫(kù)侖力沿圓弧切線方向的合力先與速度方向同向后反向 所以速率是先增大后減小 B正確 小球從N到Q過(guò)程中 庫(kù)侖力方向與小球速度方向夾角一直大于90 庫(kù)侖力一直做負(fù)功 所以電勢(shì)能一直增加 C正確 根據(jù)能量守恒可知 從P到Q的過(guò)程中 小球動(dòng)能的減少量等于重力勢(shì)能和電勢(shì)能的增加量之和 D錯(cuò)誤 2 多選 2015 賀州三模 如圖甲所示 Q1 Q2是兩個(gè)固定的點(diǎn)電荷 其中Q1帶正電 在它們連線的延長(zhǎng)線上a b點(diǎn) 一帶正電的試探電荷僅在庫(kù)侖力作用下以初速度va從a點(diǎn)沿直線ab向右運(yùn)動(dòng) 其v t圖像如圖乙所示 下列說(shuō)法正確的是 A Q2帶正電B Q2帶負(fù)電C b點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度為零D 試探電荷的電勢(shì)能不斷增加 解析 選B C 從速度 時(shí)間圖像上看出 試探電荷從a到b做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng) 在b點(diǎn)時(shí)試探電荷運(yùn)動(dòng)的加速度為零 則電場(chǎng)力為零 所以該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零 Q1對(duì)正電荷的電場(chǎng)力向右 則Q2對(duì)正電荷的電場(chǎng)力必定向左 所以Q2帶負(fù)電 故A錯(cuò)誤 B C正確 整個(gè)過(guò)程動(dòng)能先減小后增大 根據(jù)能量守恒得知 試探電荷的電勢(shì)能先增大后減小 故D錯(cuò)誤 3 多選 2015 銀川一模 位于正方形四角上的四個(gè)等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布如圖所示 ab cd分別是正方形兩條邊的中垂線 O點(diǎn)為中垂線的交點(diǎn) P Q分別為cd ab上的點(diǎn) 則下列說(shuō)法正確的是 A P O兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為 P OB P Q兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系為EQ EPC 若在O點(diǎn)放一正點(diǎn)電荷 則該正點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力不為零D 若將某一負(fù)電荷由P點(diǎn)沿著圖中曲線PQ移到Q點(diǎn) 電場(chǎng)力做負(fù)功 解析 選A B 根據(jù)電場(chǎng)疊加 由圖像可知ab cd兩中垂線上各點(diǎn)的電勢(shì)都為零 所以P O兩點(diǎn)的電勢(shì)相等 A正確 電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小 根據(jù)圖像知EP EQ B正確 四個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)相互抵消 場(chǎng)強(qiáng)為零 故在O點(diǎn)放一正點(diǎn)電荷 則該正點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力為零 C錯(cuò)誤 P Q電勢(shì)相等 若將某一負(fù)電荷由P點(diǎn)沿著圖中曲線PQ移到Q點(diǎn) 電場(chǎng)力做功為零 D錯(cuò)誤 加固訓(xùn)練 真空中電量均為Q的兩異種點(diǎn)電荷連線和一絕緣正方體框架的兩側(cè)面ABB1A1和DCC1D1中心連線重合 連線中心和立方體中心重合 空間中除兩異種點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)外 不計(jì)其他任何電場(chǎng)的影響 則下列說(shuō)法中正確的是 A 正方體兩頂點(diǎn)A D電場(chǎng)強(qiáng)度相同B 正方體兩頂點(diǎn)A D電勢(shì)相同C 兩等量異種點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)線和面ABB1A1總是垂直D 負(fù)檢驗(yàn)電荷q在頂點(diǎn)A處的電勢(shì)能小于在頂點(diǎn)D處的電勢(shì)能 解析 選D 由等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布可知 A D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等 方向不同 A錯(cuò)誤 沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低 A點(diǎn)電勢(shì)高于D點(diǎn)電勢(shì) B錯(cuò)誤 A B B1 A1四點(diǎn)電勢(shì)相同 但面ABB1A1不是等勢(shì)面 電場(chǎng)線不總與該面垂直 C錯(cuò)誤 A點(diǎn)電勢(shì)高于D點(diǎn)電勢(shì) 將負(fù)電荷從A點(diǎn)移到D點(diǎn) 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增大 D正確 熱點(diǎn)考向2與平行板電容器有關(guān)的電場(chǎng)問(wèn)題 典例3 多選 如圖所示 兩平行金屬板水平放置 開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S合上 使平行板電容器帶電 板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子恰能以水平向右的速度沿直線通過(guò)兩板 在以下方法中 能使帶電粒子仍沿水平直線通過(guò)兩板的是 A 將兩板的距離增大一倍 同時(shí)將磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍B 將兩板的距離減小一半 同時(shí)將磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍C 將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi) 使兩板間的正對(duì)面積減小一半 同時(shí)將板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小一半D 將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi) 使兩板間的正對(duì)面積減小一半 同時(shí)將板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍 解題探究 1 帶電粒子沿水平直線通過(guò)兩板的原因是 2 分析平行板電容器板間場(chǎng)強(qiáng)變化的關(guān)鍵是 帶電粒子所受電場(chǎng)力與洛 倫茲力平衡 開(kāi)關(guān)閉合時(shí) 極板間的電 壓保持不變 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí) 極板上所帶的電荷量保持不變 解析 選B D 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí) 電容器兩端的電壓不變 要使帶電粒子仍沿水平直線通過(guò)兩板 必須滿足即U Bdv 所以當(dāng)兩板的距離增大一倍時(shí) 同時(shí)應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度減小一半 當(dāng)兩板的距離減小一半時(shí) 同時(shí)應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍 所以A錯(cuò) B對(duì) 將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí) 電容器上所帶電荷量不變 根據(jù)和得 要使帶電粒子仍沿水平直線通過(guò)兩板 必須滿足qE qvB 即當(dāng)兩板間的正對(duì)面積減小一半時(shí) 同時(shí)應(yīng)將板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍 所以C錯(cuò) D對(duì) 典例4 2014 海南高考 如圖 一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連 極板水平放置 極板間距為d 在下極板上疊放一厚度為l的金屬板 其上部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中 當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后 粒子P開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 重力加速度為g 粒子運(yùn)動(dòng)的加速度為 名師解讀 1 命題立意 考查平行板電容器的性質(zhì)和兩極板間電場(chǎng)的變化 2 關(guān)鍵信息 兩極板與一電壓恒定的電源相連 帶電粒子P靜止 把金屬板從電容器中快速抽出 3 答題必備 F合 ma 4 易錯(cuò)警示 誤認(rèn)為將金屬板從電容器中快速抽出后板間距離不變 解析 選A 帶電粒子在電容器兩極板間時(shí)受到重力和電場(chǎng)力的作用 最初處于靜止?fàn)顟B(tài) 由二力平衡條件可得 當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后 電容器兩極板間的電壓不變 但兩極板間的距離發(fā)生了變化 引起電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生了變化 從而電場(chǎng)力也發(fā)生了變化 粒子受力不再平衡 產(chǎn)生了加速度 根據(jù)牛頓第二定律兩式聯(lián)立可得選項(xiàng)A正確 遷移訓(xùn)練 遷移1 把電源斷開(kāi) 多選 將 典例4 中的電源斷開(kāi) 當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后 下列說(shuō)法正確的是 A 電容器的電容增大B 極板間的電壓增大C 帶電粒子P靜止不動(dòng)D 帶電粒子加速上升 解析 選B C 電源斷開(kāi) 當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后 極板所帶電荷量保持不變 極板間的距離增大 由可知 當(dāng)d增大時(shí) 電容器的電容減小 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 由Q不變 C減小 U增大 選項(xiàng)B正確 由故極板間的場(chǎng)強(qiáng)保持不變 故帶電粒子受力情況不變 仍靜止不動(dòng) C正確 D錯(cuò)誤 遷移2 將下極板接地 多選 在 典例4 中 若金屬板保持不動(dòng) 同時(shí)下極板接地 當(dāng)將上極板向右移動(dòng)一小段距離時(shí) 則下列說(shuō)法正確的是 A 電容器所帶電荷量保持不變B 極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度保持不變C 粒子所在初位置的電勢(shì)保持不變D 粒子將加速向下運(yùn)動(dòng) 解析 選B C 由可知 當(dāng)S減小時(shí) 電容器的電容減小 由得Q CU 電壓U不變 C減小 故電容器所帶電荷量減少 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 U和d不變 由可知 極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度保持不變 選項(xiàng)B正確 由于極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變 粒子所在初位置到下極板間的距離不變 故該點(diǎn)到零勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)差不變 即該點(diǎn)的電勢(shì)不變 選項(xiàng)C正確 由于粒子的受力情況不變 故粒子仍然保持靜止?fàn)顟B(tài) 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 遷移3 將電容器充滿介質(zhì)在 典例4 中 若將電容器上極板與金屬板上表面間充滿介質(zhì) 下列說(shuō)法正確的是 A 電容器的電容增大B 電容器所帶電荷量減少C 粒子的電勢(shì)能增加D 粒子的重力勢(shì)能增加 解析 選A 當(dāng)將電容器上極板與金屬板上表面間充滿介質(zhì)后 由可知 電容器的電容增大 選項(xiàng)A正確 由得Q CU 電壓U不變 C增大 故電容器所帶電荷量增加 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 由于U和d不變 故極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變 粒子靜止不動(dòng) 其電勢(shì)能 重力勢(shì)能均保持不變 選項(xiàng)C D錯(cuò)誤 加固訓(xùn)練 在探究平行板電容器電容的實(shí)驗(yàn)中 對(duì)一個(gè)電容為C 正對(duì)面積為S 兩極板之間距離為d的電容器 充電Q后 A 若帶電量再增加 Q 其他條件不變 則電容器兩極板之間的電壓一定增加B 若帶電量再增加 Q 其他條件不變 則電容器兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度可能不變 C 保持帶電量Q不變 若電容器兩極板之間的距離增大到2d 其他條件不變 則電場(chǎng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的2倍D 保持帶電量Q不變 若電容器正對(duì)面積減小到原來(lái)的 其他條件不變 則電場(chǎng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的4倍 解析 選A 由可得 當(dāng)帶電量再增大 Q 其他條件不變時(shí) 則電容器兩極板之間的電壓一定增加A正確 電荷量變化 則兩極板間的電壓發(fā)生變化 根據(jù)可得 電場(chǎng)強(qiáng)度一定變化 B錯(cuò)誤 保持電荷量不變 根據(jù)公式兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與兩極板間的距離無(wú)關(guān) C錯(cuò)誤 根據(jù)公式若電容器正對(duì)面積減小到原來(lái)的 其他條件不變 則電場(chǎng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的2倍 D錯(cuò)誤 熱點(diǎn)考向3帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 典例5 18分 如圖所示 兩平行金屬板A B長(zhǎng)l 8cm 兩板間距離d 8cm A板比B板電勢(shì)高300V 即UAB 300V 一帶正電的粒子電量為q 10 10C 質(zhì)量為m 10 20kg 從R點(diǎn)沿電場(chǎng)中心線垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng) 初速度v0 2 106m s 粒子飛出平行板電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)界面MN PS間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)域后 進(jìn)入固定在中心線上O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)區(qū)域 設(shè)界面PS右邊點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影響 已知兩界面MN PS相距為 L 12cm 粒子穿過(guò)界面PS后被點(diǎn)電荷Q施加的電場(chǎng)力俘獲 從而以O(shè)點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏EF上 靜電力常量k 9 109N m2 C2 粒子重力不計(jì) tan37 tan53 求 1 粒子穿過(guò)界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離h 2 粒子穿過(guò)界面MN時(shí)的速度v 3 粒子穿過(guò)界面PS時(shí)偏離中心線RO的距離Y 4 點(diǎn)電荷的電荷量Q 該小題結(jié)果保留一位有效數(shù)字 拿分策略 第一 二問(wèn) 明確運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 粒子在兩極板間做類平拋運(yùn)動(dòng) 按部就班列方程垂直電場(chǎng)線方向列 式 1分 界面MN處列 式 1分 第三問(wèn) 翻轉(zhuǎn)關(guān)鍵信息 界面MN PS間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)域 由幾何關(guān)系列方程無(wú)電場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)過(guò)程列 式 2分 第四問(wèn) 翻轉(zhuǎn)關(guān)鍵信息 做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏EF上 按部就班列方程 按照過(guò)程列方程 就能拿到13分 若能正確求出結(jié)果再拿下3分 第二問(wèn)中注意到速度的矢量性 求出速度的方向又可拿到2分 則得滿分18分 解析 1 設(shè)粒子在兩極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度為a 運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t 則 1分 1分 2分 解得 2 粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示 設(shè)粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度為vy 則 2分 解得 vy 1 5 106m s 所以粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度為 設(shè)粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度方向與水平方向的夾角為 則 1分 解得 37 1分 3 帶電粒子在離開(kāi)電場(chǎng)后將做勻速直線運(yùn)動(dòng) 由相似三角形知識(shí)得 2分 解得 Y 0 12m 12cm 1分 4 粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為 1分 又 3分 解得 Q 1 10 8C 故 Q 1 10 8C 1分 答案 1 3cm 2 2 5 106m s 方向與水平方向成37 角斜向下 3 12cm 4 1 10 8C 題組過(guò)關(guān) 1 多選 2015 哈爾濱一模 如圖所示 在xOy平面的第一象限 存在以x軸 y軸及雙曲線 0 x L 0 y L 的一段為邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng) 在第二象限存在以x L x 2L y 0 y L為邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng) 兩個(gè)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小均為E 方向如圖所示 則在電場(chǎng) 的AB曲線邊界處由靜止釋放的電子 不計(jì)電子所受重力 在離開(kāi)MNPQ區(qū)域時(shí)的最小動(dòng)能和對(duì)應(yīng)飛出點(diǎn)分別為 A 最小動(dòng)能Ek eELB 最小動(dòng)能C 飛出點(diǎn)坐標(biāo) 2L 0 D 飛出點(diǎn)坐標(biāo) 解析 選A C 設(shè)釋放位置坐標(biāo)為 x y 則有s vt 解得解得s L 即所有從邊界AB上靜止釋放的電子均從P點(diǎn)射出 從邊界AB出發(fā)到P點(diǎn)射出的全過(guò)程 由動(dòng)能定理得Ek eE x y 又解得根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得知 當(dāng)時(shí) 動(dòng)能Ek有最小值 Ek eEL 故A C正確 B D錯(cuò)誤 2 2015 全國(guó)卷 如圖 一質(zhì)量為m 電荷量為q q 0 的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) A B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn) 已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0 方向與電場(chǎng)方向的夾角為60 它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為30 不計(jì)重力 求A B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 解析 粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0 在豎直方向上的速度分量為v0sin60 當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí) 豎直方向上的速度分量為vBsin30 粒子在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng) 故v0sin60 vBsin30 由動(dòng)能定理可得 答案 加固訓(xùn)練 真空中的某裝置如圖所示 其中平行金屬板A B之間有加速電場(chǎng) C D之間有偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) M為熒光屏 今有質(zhì)子 氘核和 粒子均由A板從靜止開(kāi)始被加速電場(chǎng)加速后垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 最后打在熒光屏上 已知質(zhì)子 氘核和 粒子的質(zhì)量之比為1 2 4 電荷量之比為1 1 2 則下列判斷中正確的是 A 三種粒子從B板運(yùn)動(dòng)到熒光屏經(jīng)歷的時(shí)間相同B 三種粒子打到熒光屏上的位置相同C 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)三種粒子做功之比為1 2 2D 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)三種粒子做功之比為1 2 4 解析 選B 設(shè)加速電壓為U1 偏轉(zhuǎn)電壓為U2 偏轉(zhuǎn)極板的長(zhǎng)度為L(zhǎng) 板間距離為d 在加速電場(chǎng)中 由動(dòng)能定理得解得三種粒子從B板運(yùn)動(dòng)到熒光屏的過(guò)程 水平方向做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng) 由于三種粒子的比荷不同 則v0不同 所以三種粒子從B板運(yùn)動(dòng)到熒光屏經(jīng)歷的時(shí)間不同 故A錯(cuò)誤 根據(jù)推論可知 y與粒子的種類 質(zhì)量 電量無(wú)關(guān) 故三種粒子偏轉(zhuǎn)距離相同 打到熒光屏上的位置相同 故B正確 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力做功為W Eqy 則 W與q成正比 三種粒子的電荷量之比為1 1 2 則有電場(chǎng)力對(duì)三種粒子做功之比為1 1 2 故C D錯(cuò)誤 電場(chǎng)中功能關(guān)系的綜合應(yīng)用 經(jīng)典案例 20分 2015 棗莊一模 如圖所示 A B間存在與豎直方向成45 角斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1 B C間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2 A B的間距為1 25m B C的間距為3m C為熒光屏 一質(zhì)量m 1 0 10 3kg 電荷量 q 1 0 10 2C的帶電粒子由a點(diǎn)靜止釋放 恰好沿水平方向經(jīng)過(guò)b點(diǎn)到達(dá)熒光屏上的O點(diǎn) 若在B C間再加方向垂直于紙面向外且大小B 0 1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 粒子經(jīng)b點(diǎn)偏轉(zhuǎn)到達(dá)熒光屏的O 點(diǎn) 圖中未畫(huà)出 g取10m s2 求 1 E1的大小 2 加上磁場(chǎng)后 粒子由b點(diǎn)到O 點(diǎn)電勢(shì)能的變化量及偏轉(zhuǎn)角度 審題流程 滿分模板 1 粒子在A B間做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 豎直方向受力平衡 則有 qE1cos45 mg 0 2分 解得 1分 2 粒子從a到b的過(guò)程中 由動(dòng)能定理得 qE1dABsin45 3分 解得 vb 5m s 1分 加磁場(chǎng)前粒子在B C間做勻速直線運(yùn)動(dòng) 則有 qE2 mg 2分 加磁場(chǎng)后粒子在B C間做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 如圖所示 由牛頓第二定律得 2分 解得 R 5m 1分 由幾何關(guān)系得 2分 解得 y 1 0m 1分 粒子在B C間運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做的功為 W qE2y mgy 1 0 10 2J 2分 由功能關(guān)系知 粒子的電勢(shì)能增加了1 0 10 2J 1分 設(shè)偏轉(zhuǎn)角度為 則 1分 解得 37 1分 答案 1 1 4N C 2 1 0 10 2J37 評(píng)分細(xì)則 第一問(wèn) 1 只列出 式 沒(méi)有計(jì)算出結(jié)果 只得2分 2 結(jié)果只計(jì)算出沒(méi)有算出小數(shù)不扣分 心得 認(rèn)真分析粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況分析粒子的受力情況 才不至于漏掉重力 題目中已有物理量符號(hào) 一定要用題目中的符號(hào)表達(dá)方程 否則計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤影響步驟分 第二問(wèn) 1 不列 式 而列出的是qE1sin45 ma和也可得3分 2 如果只列 式 沒(méi)有計(jì)算R和y的值 只要W的計(jì)算結(jié)果正確 可得10分 若W計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤 只能得7分 若 式列成W qE2y 結(jié)果正確不扣分 結(jié)果錯(cuò)誤得1分 3 如果沒(méi)有由功能關(guān)系說(shuō)明粒子的電勢(shì)能增加了1 0 10 2J扣1分 4 偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式不是列的 式 列其他三角函數(shù) 只要正確不扣分 若未列 式 直接說(shuō)明偏轉(zhuǎn)角為37 只得1分 心得 在時(shí)間比較緊張的情況下 要盡量根據(jù)題設(shè)條件寫(xiě)出必要的方程 力爭(zhēng)多得步驟分 在分析多過(guò)程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí) 要結(jié)合受力情況以及做功情況綜合分析 避免因漏力而失分 在計(jì)算電勢(shì)能的變化量時(shí) 一定要根據(jù)功能關(guān)系具體說(shuō)明電勢(shì)能是增加還是減少 以免造成不必要的失分