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1、专题二 直线运动的规律及应用 第2讲 电场中的直线运动【核心要点突破】知识链接一、电场强度的几个公式1、定义式：2、点电荷的电场强度：3、匀强电场的电场强度：二、电场力做功1、 WqU（适用于任何电场）2、 （适用于匀强电场，其中d为带电粒子沿电场线移动的距离）三、电场力做功与电势能变化的关系深化整合一、电场力做功特性及计算方法【典例训练1】（2020全国理综T16）关于静电场，下列结论普遍成立的是A电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低B电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D将正点电荷从场强为零的一点移动到场
2、强为零的另一点，电场力做功为零【命题立意】本题以静电场中电场强度和电势比较容易混淆的性质为选项内容,体现对物理量基本概念和基本性质的记忆、理解仍是高考命题的重点之一,本题主要考查静电场中电场强度和电势的特点，可根据所涉及的知识逐个分析。 【思路点拨】 解答本题时,可参照以下解题步骤:关键点(1)明确电势差在电场线方向上跟这两点间的场强和距离都有关,(2)清楚电势的高低跟电场强度的强弱无关,并且沿场强的方向是电势降落得最快的方向. 【规范解答】选，在正电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，电势高，离正电荷远，电场强度小，电势低；而在负电荷的电场中，离负电荷近，电场强度大，电势低，离负电荷远，电场
3、强度小，电势高，错误；电势差的大小决定于电场线方向上两点间距和电场强度，所以错误；沿电场方向电势降低，而且速度最快，正确；场强为零，电势不一定为零，电场中肯定存在场强都为零、电势又不相等的两个点，在这样的两个点之间移动电荷，电场力将做功，所以错误。二、 带电粒子在交变电场中运动问题的求解主要方法 1先进行受力分析：受力分析是基础，在受力分析时是否考虑重力必须注意题目条件。 2运动过程分析：在运动过程分析中应注意物体做直线运动、曲线运动及圆周运动、类平抛运动。 3根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解。 4常用的物理规律有：共点力的平衡条件、牛顿运动定律、运动学公式、动能定理、
4、勇能量守恒定律、功能关系、圆周运动向心力公式等。 5思维方法：常用到力的合成与分解、运动的合成与分解、等效法、假设法、类比法等。【典例训练2】（2020新课标全国卷T17）静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器。某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线为该收尘板的横截面。工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上。若用粗黑曲线表示原来静止于点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可能正确的是（忽略重力和空气阻力） 【命题立意】本题以实际应用的静电除尘器电场的电场线为基础出题，分析带电粒子电场中运动轨迹，考查力与运动的关系及
5、曲线运动的特点。 【思路点拨】由电场线的方向和疏密分析电场力及加速度的变化，根据力与速度方向关系，即可确定带电粒子的运动轨迹。 【规范解答】选A，粉尘受力方向应该是电场线的切线方向，从静止开始在非匀强电场中运动时，带电粉尘颗粒一定做曲线运动，且运动曲线总是向电场力一侧弯曲，由于惯性只能是A图那样运动，故A正确；不可能偏向同一电场线内侧或沿电场线运动或振动，故不可能出现BCD图的情况。【高考真题探究】1.（2020浙江理综T15） 请用学过的电学知识判断下列说法正确的是A. 电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B. 制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C. 小鸟停在单根高压输电线上会被电死D. 打雷时，呆在汽
6、车里比呆在木屋里要危险【命题立意】本题以生产生活中的实际问题为载体,体现了物理知识与生活实际的联系，主要考查导体、触电、静电屏蔽等静电知识。【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：根据日常生活观察的实际结合相关物理知识分析，从而作出判断。【规范解答】选B，因为金属衣和汽车外壳都有静电屏蔽的作用，所以选项A、D错误；小鸟停在单根高压输电线上时，两爪之间的电势差很小，通过小鸟身体的电流也很小，小鸟不会被电死，C错；金属是良导体，可随时将产生的静电导走，故B正确。2.（2020全国理综T17）在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为V/m，已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为10m
7、/,水的密度为kg/。这雨滴携带的电荷量的最小值约为 A2C B. 4C C. 6C D. 8C【命题立意】本题以雨滴为背景，考查了电场力与平衡条件的综合应用。【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：根据平衡条件列方程代入数据即可求得【规范解答】选B，雨滴在电场中不会下落而处于平衡状态，根据平衡条件有：，而，可得：,代入数值解得，故B正确。3.（2020江苏物理卷T5）空间有一沿轴对称分布的电场，其电场强度E随变化的图像如图所示。下列说法正确的是（A）O点的电势最低 （B）点的电势最高 （C）和两点的电势相等 （D）和两点的电势相等【命题立意】本题通过Ex图象变分规律，考查电场强度与电势的关系
8、及图象信息，题目设置较难。【思路点拨】通过分析Ex图象和对称性，建立合适的物理简单模型来解决问题。【规范解答】选C 本题可辅助下列对称的电场线来解决，如图所示。沿电场线电势降落（最快），所以O点电势最高，A错误，B错误；根据，电场强度是变量，可用图象面积表示，O点到与到点的电势降落相等，所以C正确；和两点电场强度大小相等，电势不相等，D错误。4.（2020山东理综T20）某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是 A点场强大于点场强 B点电势高于点电势C若将一试探电荷+由点释放，它将沿电场线运动b点D若在点再固定一点电荷-Q，将一试探电荷+q由移至b的过程中，电势能减小【命题立意】本题以静电
9、场的电场线分布为情景,结合电场力做功，主要考查静电场的基本概念、电场线的性质、电场力做功与电势能的关系等知识点。 【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：电势能的变化电场力做功特点电场线的性质 【规范解答】选BD. 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由移至b的过程中，电场力做正功。在点再固定一点电荷-Q，将一试探电荷+q由移b的过程中，电场力也做正功，所以在合电场中，将一试探电荷+q由移至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。5.（2020天津理综T5）
10、在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则Ab点的电场强度一定比a点大 B电场线方向一定从b指向aCb点的电势一定比a点高 D该电荷的动能一定减小 【命题立意】本题主要考查电场的性质和动能定理。对电场的性质综合考查是高考中的热点。 【思路点拨】根据电场力做负功判出电势能增大，正电荷在高电势的地方电势能大，判出电势的高低。正确理解电场的强弱与电场力做功的正负无关。 【规范解答】选C. 正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，说明正电荷的电势能增加，电势升高，故b点的电势一定比a点高，C正确；但是a.b两点不一定在同一条电场线上，故B错误；从做功情况反映不出电场力的大小，也不能反映电场
11、的强弱，故A错误；动能的变化取决于合外力做功，电场力做了负功不代表合外力也做负功，所以动能不一定减小，故D错误。6.（2020北京理综T18）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）。设两极板正对面积为，极板间的距离为，静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，若保持S不变，增大d，则变大保持S不变，增大d，则变小保持d不变，减小S，则变小保持d不变，减小S，则不变【命题立意】本题以研究影响平行板电容器的因素为背景，既考查了考生的探究能力，又考查了控制变量法方法的运用。【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：偏角变化电荷量不变 【规范解答】选A，由可得：，保持S不变，增大d，则
12、增大，即变大，故A正确，B错误；保持d不变，减小S，则增大，即变大，故C、D错误。【类题拓展】平行板电容器的动态分析对平行板电容器的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时，关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量，哪些是因变量，只有过程清晰，结果才会明朗准确。我们可以把这类问题分为两种情况来分析：1. 电容器充电后与电源断开电容器充电后与电源断开，则电容器所带电量Q保持不变，当极板距离d，正对面积S变化时，有2. 电容器始终和电源相连这类问题由于电容器始终连接在电源上，因此稳定时两板间的电压保持不变，根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况。【专题模拟演练】一、选择题1、 （2020
13、徐州市三模）如图甲所示,Q1、Q2为两个被固定的点电荷,其中Q1带负电,a、b两点在它们连线的延长线上.现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用),粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb,其速度图像如图乙所示.以下说法中不正确的是A.Q2一定带正电B.Q2的电量一定大于Q1的电量C.b点的电场强度一定为零D.整个运动过程中,粒子的电势能先增大后减小2、 （2020浙江六校联考）如图所示，是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，电场线与矩形所在平面平行。已知点电势为20V，b点电势为24V，d点电势为12V。一个质子从b点以的速度射入
14、此电场，入射方向与成450，一段时间后经过c点（不计质子的重力），下列判断正确的是（ ）Ac点电势低于点电势 B强场的大小为C质子从b运动到c所用的时间为 D质子从b运动到c，电势能增加8eV3、 （2020崇文区二模）如图所示，把一装有Na2SO4导电溶液的圆形玻璃器皿放入磁场中，玻璃器皿的中心放一个圆柱形电极，沿器皿边缘内壁放一个圆环形电极，把两电极分别与电池的正、负极相连、，对于导电溶液中正、负离子的运动，下列说法中正确的是（ ）A正离子沿圆形玻璃器皿的半径向边缘内壁移动B负离子做顺时针方向的螺旋形运动C正、负离子均做顺时针方向的螺旋形运动D正、负离子均做逆时针方向的螺旋形运动4、 （2020西城区二模）如图所示，空间中有一静电场，在轴上场强E随位置的变化规律为其中为大于0的常数，单位为，的单位为。有一带正电的试探电荷在处由静止释放。若不考虑其它力的作用。则试探电荷（ ）A释放后将一直沿x轴正方向运动B释放后将一直沿x轴负方向运动C在x=04m处的电势能最大D在x=04m处的加速度最小5、 （2020泰安市二模）如图虚线为均强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线。两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等。现将粒子M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、
