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1、第6讲 带电粒子在电场中的运动 第7讲 带电粒子在磁场及复合场中的运动,目 录,专题三 电场和磁场,返回目录,近年高考纵览,返回目录,近年高考纵览,（续表）,返回目录,近年高考纵览,（续表）,返回目录,知识网络构建,返回目录,知识网络构建, 通过场的类比(电场与重力场类比、电场与磁场的 类比)，形 象理解电场的性质，掌握电场力和洛伦兹力的特性； 围绕两大性质，理顺电场中基本概念的相互联系； 熟知两大定则(安培定则和左手定则)，准确判定磁场及磁场力的 方向； 认识两类偏转模型(类平抛和圆周运动)，掌握带电粒子在场中的 运动性质、规律和分析处理方法,第6讲 带电粒子在电场中的运动,返回目录,高频考
2、点探究,热点模型解读,高考真题聚焦,返回目录,核心知识重组,一、电场的性质 1电场强度,返回目录,核心知识重组,2.电场力做功与电势能 (1)电势和电势能的相对性：电场中某点的电势、电荷在电场中某点的电势能的数值大小与电势零点选取有关； (2)电场力做功与电势能的关系：电场力对电荷做的功等于电荷的电势能的减少量，即WEp. 3电势、电势差 (1)电势与电势能：Epq(运算时带正负号)电势和电势能均为标量，电势的正负反映电势的高低，电势能的正负反映电荷电势能的大小 (2)电势差与电场力做功：WABqUABq(AB) (运算时带正负号) 注意：电势与场强无直接关系，零电势处可以人为选取，而场强是否
3、为零则由电场本身决定；电场力做功与路径无关,返回目录,核心知识重组,二、电场的形象描述 (1)电场线与等势面关系：电场线与等势面垂直；电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面(沿着电场线的方向电势降低得最显著)；电场线越密处、等差等势面也越密 (2)等量同、异种电荷周围的电场,返回目录,核心知识重组,返回目录,核心知识重组,三、电场的应用 (1)电容器：电容定义式：C ；平行板电容器的决定式：C . (2)加速和偏转：带电粒子在电场中的加速问题一般选用动能定理求解，带电粒子在电场中的轨迹问题一般用曲线运动的速度、合力与轨迹的关系求解，带电粒子在匀强电场中的偏转一般用运动的分解与合成的方法求解,
4、高考真题聚焦,返回目录,第6讲 带电粒子在电场中的运动,12015全国卷 如图61所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为M、N、P、Q.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则( ) A直线a位于某一等势面内，MQ B直线c位于某一等势面内，MN C若电子由M点运动到Q点，电场力做正功 D若电子由P点运动到Q点，电场力做负功 图6-1,第6讲 带电粒子在电场中的运动,高考真题聚焦,返回目录,B 解析 电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力做功相等，表明N、P两点电势相等，直线d是等势线，与d平行的c
5、也是等势线，电子由M到N，电场力做负功，电势能增大，则MN，A错误，B正确；电子由M点运动到Q点，电场力不做功，C错误；电子由P点运动到Q点，电场力做正功，D错误,第6讲 带电粒子在电场中的运动,高考真题聚焦,返回目录,【考题定位】 难度等级：容易 出题角度：本题考查了考生对电场能的性质的理解，要求考生掌握匀强电场的电场强度与电势差的关系,第6讲 带电粒子在电场中的运动,高考真题聚焦,返回目录,22015全国卷 如图62所示，两平行的带电金属板水平放置若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微
6、粒将( ) A保持静止状态 B向左上方做匀加速运动 C向正下方做匀加速运动 D向左下方做匀加速运动 图62,第6讲 带电粒子在电场中的运动,高考真题聚焦,返回目录,D 解析 初态，对微粒进行受力分析，得知电场力Eq与重力mg大小相等当金属板转动后，合力F仍为恒力，只是方向改变了，如图所示，从静止释放的微粒将沿合力方向(左下方)做匀加速直线运动,第6讲 带电粒子在电场中的运动,高考真题聚焦,返回目录,【考题定位】 难度等级：容易 出题角度：本题考查了力电综合的力与运动关系问题，涉及平行板电容中电场特点、牛顿运动定律的应用等考点,第6讲 带电粒子在电场中的运动,返回目录,考点一 电场的性质 例1
7、如图64所示，半径为R的水平绝缘圆盘可绕竖直轴OO转动，水平虚线AB、CD互相垂直，一电荷量为q的可视为质点的小物块置于距转轴r处，空间有方向由A指向B的匀强电场当圆盘匀速转动时，小物块相对圆盘始终静止小物块转动到位置(虚线AB上)时受到的摩擦力为零，转动到位置(虚线CD上)时受 到的摩擦力为f.求： (1)圆盘边缘两点间电势差的最大值； (2)小物块由位置转动到位置克 服摩擦力做的功 图6-4,高频考点探究,第6讲 带电粒子在电场中的运动,返回目录,导思 小物块分别转动到位置、位置时由哪些力提供向心力？小物块由位置转动到位置电场力做了多少功？克服摩擦力做了多少功？,高频考点探究,返回目录,第
8、6讲 带电粒子在电场中的运动,高频考点探究,答案 (1) (2) 解析 (1)设圆盘转动的角速度为，场强大小为E，小物块质量为m，由牛顿第二定律 在位置：qEm2r 在位置： m2r 圆盘边缘两点间电势差的最大值：U2ER 联立解得：U (2)设小物块由转动到克服摩擦力做的功为Wf，由动能定理：qErWf0 解得：Wf,返回目录,第6讲 带电粒子在电场中的运动,高频考点探究,归纳 1电场力：电场对放入其中的电荷有力的作用，电场力的大小和方向由电场强度和电荷共同决定，大小为FqE，正电荷所受的电场力方向与电场方向相同 2电势能：电势能是标量，电场中电荷的电势能与电势的高低及电荷所带的电荷量及电性
9、有关，即Epq，而电场力做的功等于电势能变化的相反数，即WqUEp.,第6讲 带电粒子在电场中的运动,返回目录,变式1 (多选)图65是某空间部分电场线分布图，在电场中取一点O，以O为圆心的圆周上有M、Q、N三个点，连线MON与直电场线重合，连线OQ垂直于MON.下列说法正确的是( ),图65,AM点的场强大于N点的场强 BO点的电势等于Q点的电势 C将一负点电荷由M点移到Q点，电荷的电势能增加 D一静止的正点电荷只受电场力作用能从Q点沿圆周运动至N点,高频考点探究,返回目录,第6讲 带电粒子在电场中的运动,高频考点探究,AC 解析 由电场线的疏密可得M点的场强大于N点的场强，选项A正确；分别
10、过O、M作等势面，可得O点的电势高于Q点的电势，选项B错误；同理可得MQN，一负点电荷由M点移到Q点，电势能Epq增加，选项C正确；正点电荷只受电场力作用能从Q点开始做曲线运动，不能沿圆周运动至N点，选项D错误,第6讲 带电粒子在电场中的运动,返回目录,变式2 (多选)如图66所示，图中五点均在匀强电场中，它们刚好是一个半径为R0.2 m的圆的四个等分点和圆心b、c、d三点的电势如图所示已知电场线与圆所在的平面平行，关于等分点a处和圆心O处的电势及电场强度，下列描述正确的是( ),图66,Aa点的电势为4 V BO点的电势为5 V C电场强度方向由O点指向b点 D电场强度的大小为10 V/m,
11、高频考点探究,返回目录,第6讲 带电粒子在电场中的运动,高频考点探究,第6讲 带电粒子在电场中的运动,返回目录,考点二 带电粒子在电场中的加速和偏转 例2 图67为两组平行金属板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一质量为m、电荷量为e的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点，经电压U0加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板间穿出，求： (1)电子通过B点时的速度大小； (2)右侧平行金属板的长度； (3)电子穿出右侧平行金属板时的动能,高频考点探究,图67,返回目录,第6讲 带电粒子在电场中的运
12、动,高频考点探究,导思 电子通过A、B做什么运动？怎样计算电子在B点的速度？电子在两块水平平行金属板间做什么运动？水平位移和竖直位移分别满足什么关系？电子在运动过程中，电场力一共做了多少功？,返回目录,第6讲 带电粒子在电场中的运动,高频考点探究,返回目录,第6讲 带电粒子在电场中的运动,高频考点探究,归纳 1带电粒子在电场中的加速可以应用牛顿运动定律结合匀变速直线运动的公式求解，也可应用动能定理qU 求解，其中U为带电粒子初、末位置之间的电势差 2带电粒子在电场中的偏转 带电粒子在匀强电场中做匀变速曲线运动，属类平抛运动，要应用运动的合成与分解的方法求解，同时要注意：(1)明确电场力的方向，
13、确定带电粒子到底向哪个方向偏转；(2)借助画出的运动示意图寻找几何关系或题目中的隐含关系带电粒子在电场中的运动可从动力学、能量等多个角度来分析和求解,第6讲 带电粒子在电场中的运动,返回目录,考点三 带电体在电场中的运动 例3 2015四川卷 如图68所示，粗糙、绝缘的直轨道OB固定在水平桌面上，B端与桌面边缘对齐，A是轨道上一点，过A点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E1.5106 N/C、方向水平向右的匀强电场带负电的小物体P电荷量是2.0106 C，质量m0.25 kg，与轨道间动摩擦因数0.4，P从O点由静止开始向右运动，经过0.55 s到达A点，到达B点时速度是5 m/s，到达空间D点
14、时速度与竖直方向的夹角为，且tan 1.2，P在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力F作用，F大小与P的速率v的关系如下表所示P视为质点，电荷量保持不变，忽略空气阻力，g取10 m/s2.求：,高频考点探究,第6讲 带电粒子在电场中的运动,返回目录,(1)小物体P从开始运动至速率为2 m/s所用的时间； (2)小物体P从A运动至D的过程，电场力做的功,高频考点探究,图68,规范步骤 解析 (1)小物体P的速率从0至2 m/s，受外力F12 N，设其做匀变速直线运动的加速度为a1，经过时间t1速度为v1，则_ v1_ 由式并代入数据得 t10.5 s,第6讲 带电粒子在电场中的运动,返回目录,高频考点探究,(2)小物体P从速率为2 m/s运动至A点，受外力F26 N，设其做匀变速直线运动的加速度为a2，则 _ma2 设小物体P从速度v1经过t2时间，在A点的速度为v2，则 t2_ v2_ P从A点至B点，受外力F26 N、电场力和滑动摩擦力的作用，设其做匀变速直线运动的加速度为a3，电荷量为q，在B点的速度为v3，从A点至B点的位移为x1，则_ma3 _ P以速度v3滑出轨道右端B点，设水平方向受外力为F3，电场力大小为FE，有 FEF3 F3与FE大小相等方
