高中物理二轮专题

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1、专题专题 四 电场电场 及带电带电 粒子在电场电场 中的运动动 高考真题题体验验 D 【例1】 (2011课标课标 全国卷)一带负电带负电 荷的质质点，在 电场电场 力作用下沿曲线线abc从a运动动到c，已知质质点的速 率是递递减的关于b点电场电场 强度E的方向，下列图图示中 可能正确的是(虚线线是曲线线在b点的切线线)( ) 【解析】 本题考查的是电场强度的概念和曲线运动，意在考 查学生对物理基础知识的理解题中质点所带电荷是负电荷， 电场方向应与负电荷受到的电场力方向相反，又因为质点的速 度是递减的，因此力的方向应与速度方向夹角大于90，故选项 D正确 【例2】 (2011重庆庆高考)如图图

2、所示，电电荷量为为 q和q的点电电荷分别别位于正方体的顶顶点，正 方体范围围内电场电场 强度为为零的点有( ) A体中心、各面中心和各边边中 点 B体中心和各边边中点 C各面中心和各边边中点 D体中心和各面中心 D 【解析】 本题考查的是点电荷的场强及场强叠加，由点 电荷的场强公式及电荷的对称分布，可推断出在正方体范围内 电场强度为零的点为体中心和各面中心 【例3】 (2011四川高考)质质量为为m的带带正电电小球由 空中A点无初速度自由下落，在t秒末加上竖竖直向上、 范围围足够够大的匀强电场电场 ，再经过经过 t秒小球又回到A点， 不计计空气阻力且小球从未落地，则则( ) A整个过过程中小球

3、电势电势 能变变化了3/2 mg2t2 B整个过过程中小球动动量增量的大小为为2mgt C从加电场电场 开始到小球运动动到最低点时时小球动动能变变 化了mg2t2 D从A点到最低点小球重力势势能变变化了2/3 mg2t2 BD 【解析】 本题主要考查匀变速直线运动规律、动量、动能 、动能定理、动量定理、重力势能、能量守恒定律等内容，意 在考查考生综合分析能力和数学计算能力小球运动过程示意 图如图所示，在重力作用下，小球由A点运动到B点；加上电 场后，小球减速运动到最低点C 然后反向运动返回A点设小 球由B到C的时间为t1，由C 到A 的时间为t2，加电场后小球的 加速度为a，则tt1t2， g

4、tat1， 1/2 gt21/2at121/2at22 . 联立得a3g，t11/3 t，t22/3 t， 故小球返回A点时的速度vAat22gt，故整个过 程中小球的电势能变化了1/2mv22mg2t2，小球动 量增量的大小为2mgt.小球从B到C的过程中动能变 化了1/2m(gt)21/2mg2t2，A、C间的距离为1/2gt2 1/2at122/3 gt2，故重力势能变化了2/3 mg2t2. 【例4】 (2011福建高考)反射式速调管是常用的微波器件之一 ，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下 述过程类似如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的 两个匀强电场，一带电

5、微粒从A点由静止开始，在电场力作用下 沿直线在A、B两点间往返运动已知电场强度的大小分别是E1 2.0103 N/C和E24.0103 N/C，方向如图所示，带电微粒质 量m1.01020 kg，带电量q1.0109 C，A点距虚线MN 的距离d11.0 cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应 求： (1)B点距虚线MN的距离d2； (2)带电微粒从A点运动到B点所经历 的时间t. 考点考情分析 高频考点要求考情分析 1.库仑定律 1高考对本专题的考查多 以选择题 和计算题为主 ，综合计算题的难度较大 ，选择题 的难度中等。 2.电场强度、点电 荷的场强 高频考点要求考情分析 3.电势差 2

6、主要考查对电场 的基 本概念的理解，带电物 体在电场中的加速、偏 转问题 ，以及带电体 在电场或与重力场、 磁场的复合场中的运 动结合力学中的牛顿 运动定律、功能关系的 力电综合问题. 4.带电粒子在匀强 电场中的运动 核心知识回顾 一、带电带电 粒子在电场电场 中的运动动 1带电带电 粒子在电场电场 中加速的处处理方法有 (1)在匀强电场电场 中加速可根据牛顿顿第二定律和运动动 学公式结结合求解 (2)在非匀强电场电场 中的加速运动动一般受变变力作用，可 根据动动能定理、电场电场 力做功和运动动学公式结结合求解 基本方程: 基本方程： 2带电带电 粒子在匀强电场电场 中偏转转的处处理方法：类

7、类似于 平抛运动动的分析处处理，即应应用运动动的合成和分解的方 法 (1)带电带电 粒子在匀强电场电场 中偏转转的规规律 如图图所示，带电带电 粒子从极板的中线线以速度v0飞飞入匀强 电场时电场时 ，受到恒定的与初速度方向垂直的电场电场 力作用 而做匀变变速曲线线运动动 沿初速度方向为为匀速直线线运动动：运动动分速度vx v0，运动动分位移xv0t，运动时间动时间 tL/v0. 沿电场电场 力方向为为初速度为为零的匀加速直线线运动动：加 速度aF/mqE/mqU/（md），运动动分速度vy at，离开电场时电场时 的偏移量y1/2at2 ，侧侧移距 离也可表示为为：yL/2 tan (带电带电

8、 粒子从极板的中线线射入匀强电场电场 ，其出射时时 速度方向的反向延长线长线 交于入射线线的中点)，离开 电场时电场时 的偏转转角tanvy/v0 . (2)带电带电 粒子离开偏转电场转电场 后 做匀速直线线运动动(如图图所示) 二、电场电场 中功能关系的理解和应应用 1电场电场 力做功的特点：电电荷在电场电场 中运动动，电场电场 力 做的功取决于初、末位置的电势电势 差，与路径无关 2如果只有电场电场 力做功，动动能(Ek)和电势电势 能(Ep)的 总总和守恒，则则： (1)EpEk. (2)电场电场 力做正功，电势电势 能减小，动动能增加 (3)电场电场 力做负负功，电势电势 能增加，动动

9、能减小 3除电场电场 力之外其他力做正功，动动能和电势电势 能之和变变 大；除电场电场 力之外其他力做负负功，动动能和电势电势 能之和 变变小 4如果只有电场电场 力和重力做功，则电势则电势 能和机械能之 和保持不变变 5如果用能量转转化和守恒分析问题问题 ，则则要分清哪几种 形式的能量在变变化，是增加还还是减少，列方程的形式 有两种： (1)利用初、末状态态的能量总总和保持不变变 (2)利用一种形式能量的增加量等于另一种形式能量的 减少量 三、平行板电电容器的动态问题动态问题 分析 1动态变动态变 化的两种基本情况 (1)电电容器两极板间间电势电势 差U保持不变变(与恒压电压电 源连连 接)

10、，改变变板间间距离d和正对对面积积S. (2)电电容器的带电带电 荷量Q保持不变变(与电电源断开，无放 电电回路)，改变变板间间距离d和正对对面积积S. 2讨论讨论 的依据 (1)平行板电电容器的电电容的公式C (2)平行板电电容器内部是匀强电场电场 EU/d. (3)电电容器所带电带电 荷量 QCU. 关键键一点 方法技巧提升 一、电场电场 力做功的正、负负判断和大小计计算方法 1正、负负判断方法 (1)用力学方法判断：即用电场电场 力F和位移x的夹夹角来 判断 (2)用电势电势 能的变变化来判断 2大小计计算方法 (1)由公式WFxcos计计算此公式只适合于匀强 电场电场 ，可变变形为为W

11、qExE，式中xE为电为电 荷初、末 位置在电场电场 方向上的位移 (2)应应用公式WqU进进行计计算使用此式时时，式中 各量取绝对值绝对值 代入计计算功的正负负另行判断 (3)根据能量转转化来计计算电场电场 力做功，电电荷的电势电势 能 发发生变变化：电场电场 力做正功，电电荷的电势电势 能减少转转化为为 其他形式的能；电场电场 力做负负功，电电荷的电势电势 能增加， 其他形式的能转转化为电势为电势 能电场电场 力做多少功就对应对应 着多少能的转转化这这是能的转转化和守恒的具体体现现 这这里一定要分清是电势电势 能和什么形式的能发发生相互转转 化 WE其他，使用这这个公式时时一般W、E其他都

12、取绝绝 对值对值 (4)由动动能定理计计算W电场电场 力W其他力Ek. 二、处处理带电带电 体在电场电场 中的运动问题动问题 的两种思路 1运动动学观观点 (1)运动动学观观点是指用匀变变速运动动的公式来解决实际问实际问 题题，一般有两种情况：带电带电 粒子初速度方向与电场电场 线线共线线，则则粒子做匀变变速直线线运动动；带电带电 粒子的初 速度方向垂直电场线电场线 ，则则粒子做匀变变速曲线线运动动(类类平 抛运动动) (2)当带电带电 粒子在电场电场 中做匀变变速曲线线运动时动时 ，一般要 采取类类似平抛运动动的解决方法 2功能观观点 首先对带电对带电 体受力分析，再分析运动动形式，然后再

13、根据具体情况选选用公式计计算 (1)若选选用动动能定理，则则要分清有多少个力做功，是 恒力做功还还是变变力做功，同时时要明确初、末状态态及 运动过动过 程中的动动能的增量 (2)若选选用能量守恒定律，则则要分清带电带电 体在运动动中 共有多少种能量参与转转化，哪些能量是增加的，哪些 能量是减少的 (1)带电带电 粒子在电场电场 中运动时动时 ，首先要弄清电场电场 的 特点，根据电场电场 的特点判断带电带电 粒子的受力情况 若为为匀强电场电场 ，电场电场 力为为恒力；若为为非匀强电场电场 ，则电场则电场 力为变为变 力 (2)在分析带电带电 粒子的运动动情景时时，要采取动态观动态观 点，抓住特殊

14、状态态建立方程 高频考点突破 考点一 对电场对电场 基本概念的理解 【例1】 (2010山东卷)某电场的电场线分布如图所示 ，以下说法正确的是( ) Ac点场强大于b点场强 Ba点电势高于b点电势 C若将一试探电荷q由a点释 放，它将沿电场线运动到b点 D若在d点再固定一点电荷 Q，将一试探电荷q由a移至b 的过程中，电势能减小 【答案】 BD 【解析】 电场线越密的地方电场强度越大，故A错；沿 着电场线的方向，电势是逐渐降低的，B对；电场线不 是带电粒子的运动轨迹，故C错；在原电场中，将一试 探电荷q由a移至b的过程中，电场力做正功在d点 再固定一点电荷Q，将一试探电荷q由a移至b的过 程中

15、，电场力也做正功，所以在复合场中，将一试探 电荷q由a移至b的过程中，根据电场力做功和电势能 的关系可知：电势能将减小，D正确 变变式训练训练 1 如图图所示，一簇 电场线电场线 的分布关于y轴对轴对 称， O是坐标标原点，M、N、P、Q 是以O为圆为圆 心的一个圆圆周上的 四个点，其中M、N在y轴轴上， Q点在x轴轴上，则则( ) AM点的电势电势 比P点的电势电势 高 BOM间间的电势电势 差小于NO间间的电势电势 差 C一正电电荷在O点时时的电势电势 能小于在Q点时时的电电 势势能 D将一负电负电 荷由M点移到P点，电场电场 力做正功 答案：BD 解析：过M、P、Q、N、O各点作出等势面

16、，由沿电 场线方向电势降低可知，NOQPM，因ON间 电场强度较大，故UOMUNO，A错误，B正确；由于 UMP0.所以WMPUMP(q)0，故D正确；又由UOQ 0，所以WOQUOQq0，可知EPOEPQ，C错误 考点二 电电容器动态问题动态问题 分析 【例2】 (2010北京卷)用控制变变量法，可以研究 影响平行板电电容器电电容的因素(如图图)设设两极板正 对对面积为积为 S，极板间间的距离为为d，静电计电计 指针针偏角 为为.实验实验 中，极板所带电带电 荷量不变变，若( ) A保持S不变变，增大d，则则变变大 B保持S不变变，增大d，则则变变小 C保持d不变变，减小S，则则变变小 D保持