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1、第一讲电场及带电粒子在电场中的运动 知识建构高考调研1.电场知识仍将是考查的重点选择题中可能考查电场强度的求解与比较的相关问题，计算题中可能考查带电体在复合场中的运动问题，不过考虑到动量第二年被纳入必考范畴，作为压轴题出现的可能较大，因此计算题的第1题有可能考查电场或磁场的相关问题2.常用的思想方法：等效法对称法图象法类比法答案(1)电场强度三公式的异同及选择原则(2)电场力做功的计算方法WABqUAB(普遍适用)WqElcos(适用于匀强电场)WABEpEpAEpB(从能量角度求解)W电W非电Ek(由动能定理求解)(3)电势高低的判断方法考向一对电场性质的理解归纳提炼电场强度、电势、电势能的
2、表达式及特点对比(多选)(2017全国卷)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V下列说法正确的是()A电场强度的大小为2.5 V/cmB坐标原点处的电势为1 VC电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV思路点拨(1)匀强电场中电势的变化是均匀的(2)求场强大小时可添加辅助线，利用几何关系求解解析解法一：巧妙运用匀强电场的电势分布特点求解ab与Oc交点电势相等，且，则可得Oabc1 V.这是突破本题第一个难点的简便方法本题还有第二个难点：求出该匀强电场的场强大小这需要添加辅助线，
3、利用几何关系列式求解如图1所示，过b点作bd垂直于Oc，则由几何关系可得cd m故，则d点的电势为d17 V，故bd为等势面从而得出电场线沿cO方向，故E2.5 V/cm.至于选项C、D，学生均可根据电场力做功引起电势能变化列式求解，对大多数学生没有太大的难度从a到b移动电子，电场力做功WUab(e)(7)(e)7 eV.电场力做正功，电势能减小，故电子在a点电势比在b点高7 eV，故C错误；从b到c移动电子，电场力做功WeUbc9 eV，故D正确解法二：利用假设法求解设过c点的一条电场线ck与ac间夹角为，场强为E，如图2所示过a点做该电场线的垂线ad，过b点作垂线be，由于ad和be为两条
4、等势线，且Ucd16 V，Uce9 V，根据匀强电场中电场强度的规律UEd可得UcdEdcd16 VUceEdce9 V根据tan可得37，则E2.5 V/cm这种解法对数学基础要求较高，可是当求出场强大小后，坐标原点处的电势便可顺利求解由以上分析可见电场线沿cO方向由dcO10 cm得UcOEdcO25 V01 V.答案ABD在平时的练习中不难发现，正确答案为三项的选择题，即使解题难度不大，也极易出错，正确率直线下降，更何况此题本身对学生的能力要求较高，所以得分率很低.导致失误的第二个原因，可能是平时解题习惯不好，作等势线图不用直尺，不严谨或不简洁，在图中找不出正确的几何关系.第三个原因，就
5、是数学基础不扎实，几何运算不熟练等.这就提示我们，在平时要正确使用作图工具作图，切不可养成随手画图的不良习惯，没有规矩不成方圆.熟练强化1(多选)(2017长沙四县一市期中联考)如右图所示，质量和电荷量均相同的两个小球A、B分别套在光滑绝缘杆MN、NP上，两杆固定在一起，NP水平且与MN处于同一竖直平面内，MNP为钝角B小球受一沿杆方向的水平推力F1作用，A、B均处于静止状态，此时A、B两球间距为L1.现缓慢推动B球，A球也缓慢移动，当B球到达C点时，水平推力大小为F2，A、B两球间距为L2，则()AF1F2CL1L2解析对A球受力分析如图所示，A球受到重力mg、支持力FA和库仑力F库，根据平
6、衡条件，可知重力mg和库仑力F库的合力FA，与支持力FA等值反向，可以把重力mg、支持力FA和库仑力F库之间的关系转变为mg、FA、F库之间的三角形关系，如图所示在B球向C移动的过程中，库仑力的方向在改变，即图中角变小，由矢量三角形可知库仑力在变小，根据库仑定律F库k，可知L变大，即A、B之间的距离变大，选项C正确，D错误；对B球受力分析如图所示，B球受到重力mg、支持力FB、库仑力F库和推力F，根据平衡条件，可知FF库cos，在B球向C移动的过程中，库仑力的方向在改变，即在变大，则cos变小，库仑力也在减小，故推力F变小，即F1F2，选项A错误，B正确答案BC2(多选)(2017河北唐山一模
7、)如右图所示，匀强电场中的A、B、C、D点构成一位于纸面内的平行四边形，电场强度的方向与纸面平行已知A、B两点的电势分别为A12 V、B6 V，则C、D两点的电势可能分别为()A9 V、15 V B9 V、18 VC0 V、6 V D6 V、0 V解析已知ABCD为平行四边形，则AB与CD平行且等长，因为匀强电场的电场强度的方向与纸面平行，所以UABUDC6 V，分析各选项中数据可知，A、C正确，B、D错误答案AC考向二平行板电容器问题归纳提炼1两个电容公式的比较2.平行板电容器动态问题的分析思路(2016天津卷)如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极
8、板都接地在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，表示静电计指针的偏角若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则()A增大，E增大B增大，Ep不变C减小，Ep增大D减小，E不变思路点拨电容器与电源断开，电荷量不变，上极板向下移动一小段距离，C变化，从而引起两极板间的电势差发生变化极板间距离的变化不影响场强E，结合A点的位置可判断Ep的变化情况解析根据电容器定义式C得U，因电量不变，则两板间的电场强度E，又C，则E，当极板正对面积不变时，两极板之间的电场强度E不变保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至题图中虚线位置，由UE
9、d可知，两极板之间的电势差减小，静电计指针的偏角减小，由于下极板接地(电势为零)，两极板之间的电场强度不变，所以点电荷在P点的电势能Ep不变综上所述，选项D正确，A、B、C错误答案D判断电容器中某点电势的变化时，一般是通过该点与某一极板的电势差的变化来判断.该题中因为上极板位置变化，下极板位置固定且接地，分析时应以A点与下极板的距离为参考，若以A点与上极板的距离为参考来分析容易出错. (1)电容器与电源连接时电势和电势能的分析如图所示，平行板电容器经开关S保持与电源连接，a处固定一带电荷量很小的正点电荷，现将电容器N板向下移动一小段距离时，由于电压不变，根据E得场强减小，a点和上极板M的电势差
10、UMaEdMa，则UMa减小，又根据UMaMa知，因M不变，所以a升高，正电荷的电势能增大.(2)静电计与电压表的使用：在静电实验中，由于带电体一般电压都比较高，容易超过电压表的量程，且物体所带电荷量少，如用电压表测电势差，物体所带电荷量就会很快通过电压表内部的通路放完.我们会发现电压表指针在接通瞬间偏转一下后，很快又回到零刻度.电压表虽可以既方便又准确地测量电势差，但在静电实验中，一般不能用来测量两个带电体(如平行板电容器)的电势差. 熟练强化1(2016全国卷)一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上若将云母介质移出，则电容器()A极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B极
11、板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变解析平行板电容器接在电压恒定的直流电源上，电容器两极板之间的电压U不变若将云母介质移出，电容C减小，由CQ/U可知，电容器所带电荷量Q减小，即电容器极板上的电荷量减小由于U不变，d不变，由EU/d可知，极板间电场强度E不变，选项D正确，A、B、C错误答案D2(2017河南三市二模)如图所示，固定在绝缘支架上的平行板电容器充电后与电源断开，B极板接地，A极板与一个静电计相连将B极板向左水平移动一小段距离后，电容器的电容C、静电计指针偏角和极板间电场强度E的变化情况分别是()AC变小
12、，变大，E不变 BC不变，不变，E变小CC变小，不变，E不变 DC变小，变大，E变小解析电容器充好电后与电源断开，则电容器所带电荷量不变当B极板左移时，极板间距离增大，由C知电容C减小，又C，则知两板间电压U升高，则静电计指针偏角变大，再由E可知电场强度不变，故A正确答案A3如图所示，平行板电容器通过一滑动变阻器R与直流电源连接，G为一零刻度在表盘中央的灵敏电流计，闭合开关S后，下列说法正确的是()A若只在两极板间插入电介质，电容器的两极板间电压将增大B若只在两极板间插入电介质，电容器的电容将保持不变C若只将电容器下极板向下移动一小段距离，此过程电流计中有从a到b方向的电流D若只将滑动变阻器滑
13、片P向上移动，电容器储存的电荷量将增加解析电容器两个极板间的电压等于滑动变阻器与电容器并联部分两端的电压，滑动变阻器滑片P不动，则电容器两极板间电压不变，选项A错误；根据C，插入电介质后，电容器的电容变大，选项B错误；根据C，增大d，电容器的电容变小，即QCU变小，电容器放电，电流方向应该是从b到a，选项C错误；将滑动变阻器滑片P向上移动，电容器两极板间的电压变大，即QCU变大，电容器存储的电荷量将增加，选项D正确答案D考向三带电粒子在电场中的运动归纳提炼带电体在电场中运动的处理思路及方法1用能量的观点处理带电体在电场中的运动对受变力作用的带电体的运动，必须借助于能量的观点来处理，即使都是恒力
14、作用的问题，用能量观点处理也常常显得简捷2用整体法处理多物体或多过程问题整体思想可对物理研究对象而言，亦可对粒子运动过程而言，其求解过程快捷在运用此法处理带电粒子在电场中的平衡或加速运动问题时，应结合物体的平衡条件及动力学知识求解3正交分解法或化曲为直法处理这种运动的基本思想与处理偏转运动是类似的，可以将此复杂的运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动，而这两个直线运动的规律我们是可以掌握的，然后再按运动合成的观点去求出复杂运动的有关物理量4等效“重力”法将重力与电场力进行合成，如下图所示，则F合等效于“重力”，g等效于“重力加速度”，F合的方向等效于“重力”的方向，即在重力场中的竖直向下方向(2017全国卷)如图，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场自该区域上方的A点将质量均为m、电荷量分别为q和q(q0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚
