《2019高考物理二轮复习 第9讲 电场及带电粒子在电场中的运动课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019高考物理二轮复习 第9讲 电场及带电粒子在电场中的运动课件（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第9讲 电场及带电粒子在电场中的运动,总纲目录,考点1 电场强度的计算,1.常用的公式,2.类比法、对称法求解电场的场强 (1)类比法:当空间某一区域同时存在两个或两个以上的电场(由各自独立的 场源电荷所激发)时,某点场强E等于各电场的场强在该点的矢量和,遵循平行 四边形定则,可以类比力的合成。 (2)对称法,1.如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆 心,MOP=60,电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这 时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的场强大小 变为E2,E1与E2之比为 ( ) A.21 B.12 C.2 D
2、.4,答案 A 如图所示,不妨设M、N处分别放置电荷量为+q、-q的点电荷,则E1 = ,E2= ,E1E2=21,A对,B、C、D错。,2.(2018浙江湖州质检)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集 中于球心处产生的点电荷电场。如图所示,在 球面AB上均匀分布正电荷,总 电荷量为q,球面半径为R,球心为O,CD为 球面AB的对称轴,在轴线上有M、N 两点,且OM=ON=2R,A1AB1BCD,已知球面A1B1在M点的场强大小为E,静 电力常量为k,则N点的场强大小为 ( ),A. -E B. -E C. -E D. -E,答案 C 若球完整,则带电荷量Q= q,则球在M点产生的电
3、场E0= = ,根据电场的叠加原理,除去A1B1球面后,球在M点产生的电场E1=E0-E= -E,由对称性可知球壳在N点产生的场强大小等于E1,C正确。,3.(多选)空间有一与纸面平行的匀强电场,纸面内的A、B、C三点位于以O点 为圆心、半径R=10 cm的圆周上,并且AOC=90,BOC=120,如图所示。 现把一个电荷量q=110-5 C的正电荷从A移到B,电场力做功-110-4 J;从B移到 C,电场力做功310-4 J,则该匀强电场的场强方向和大小是 ( ),A.场强大小为200 V/m B.场强大小为200 V/m C.场强方向垂直OA向右 D.场强方向垂直OC向下,答案 AC UA
4、B= = V=-10 V,UBC= = V=30 V,则UAC=UAB+ UBC=20 V,若设C=0,则A=20 V,B=30 V,延长AO则与BC的连线交于BC的三等 分点D点,D点的电势应为20 V,则AD为电势为20 V的等势面,故场强方向垂直 OA向右,大小为E= = V/m=200 V/m,故A、C正确。,考点2 电场性质的综合问题,1.电场性质的判断方法,2.根据运动轨迹判断粒子的受力及运动情况 (1)确定受力方向的依据 曲线运动的受力特征:带电粒子受力总指向曲线的凹侧; 电场力方向与场强方向的关系:正电荷的受力方向与场强方向相同,负电荷 则相反; 场强方向与电场线或等势面的关系
5、:电场线的切线方向或等势面的法线方 向为电场强度的方向。 (2)比较加速度大小的依据:电场线或等差等势面越密E越大F=qE越大,a= 越大。 (3)判断加速或减速的依据:电场力与速度成锐角(钝角),电场力做正功(负功), 速度增加(减小)。,3.-x图线的斜率表示沿x方向的电场强度 根据-x图像可以确定沿x方向电场的方向,电场力的方向,从而可确定粒子运 动过程中动能和电势能的变化情况。,1.(多选)在x轴上有两个点电荷q1、q2,其静电场的电势在x轴上分布如图所 示。下列说法正确的有 ( ) A.q1和q2带有异种电荷 B.x1处的电场强度为零 C.负电荷从x1移到x2,电势能减小 D.负电荷
6、从x1移到x2,受到的电场力增大,答案 AC -x图线的切线斜率表示场强,由图可知从x1到x2过程中,图线切 线斜率变小,到x2处斜率为0,即场强从x1到x2一直减小,且E2=0,电场力F=Eq,负 电荷从x1移动到x2,受到电场力减小,选项B、D错误;沿x轴方向电势由负到正, 故x轴上的两个电荷q1、q2为异种电荷,选项A正确;由图可知x1x2,负电荷由 低电势到高电势,电场力做正功,电势能减小,选项C正确。,2.(2017天津理综,7,6分)(多选)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是 一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨 迹。设电子在A、B两点的加速
7、度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB。 下列说法正确的是 ( ) A.电子一定从A向B运动 B.若aAaB,则Q靠近M端且为正电荷 C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAEpB D.B点电势可能高于A点电势,答案 BC 电子的运动轨迹为曲线,由曲线运动的产生条件可知电子在MN 电场线上受力方向为水平向左,因此电场线方向为水平向右(MN),若aAaB, 则A靠近场源电荷Q,即Q靠近M端且为正电荷,选项B正确;若电子由AB,则 水平向左的电场力与轨迹切线方向的速度夹角大于90,电场力做负功,电势 能增加,即EpAB,选项D错误。,3.(2018湖北黄石二调)如图所示,一个“V”形玻
8、璃管ABC倒置于竖直平面内, 并处于场强大小为E=1103 V/m、方向竖直向下的匀强电场中,一个重力为G =110-3 N、电荷量为q=210-6 C的带负电小滑块从A点由静止开始运动,小滑 块与管壁的动摩擦因数=0.5。已知管长AB=BC=L=2 m,倾角=37,B点处是 一段很短的光滑圆弧管,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2。下列说法正确 的是 ( ),A.B、A两点间的电势差为2 000 V B.小滑块从A点第一次运动到B点的过程中电势能增大 C.小滑块第一次速度为零的位置在C处 D.从开始运动到最后静止,小滑块通过的总路程为3 m,答案 D UBA=EL
9、 sin =1.2103 V,A错误;小滑块从A点第一次运动到B点过 程中,电场力做正功,电势能减小,B错误;小滑块受到竖直向上的电场力F=qE= 210-3 N=2G,重力和电场力的合力大小等于G、方向竖直向上,可以把电场力 与重力的合力等效为一个竖直向上的“重力”,小滑块开始沿玻璃管运动的 加速度为a1=g(sin - cos )=2 m/s2,所以小滑块第一次到达B点时的速度为v= =2 m/s,在BC段,小滑块做匀减速运动,加速度大小为a2=g(sin + cos )=10 m/s2,所以第一次速度为0的位置到B点的距离为x= =0.4 m,C错误;小 滑块第一次速度减为零后,又反向向
10、B加速运动,到B后又减速向A运动,这样不,断地往复,最后停在B点,根据能量守恒定律,有GL sin =Gs cos ,解得s=3 m, 即小滑块通过的总路程为3 m,D正确。,考点3 与平行板电容器相关的电场问题,1.三个关系式 (1)对于平行板电容器:板间电场可理想化处理,认为板间为匀强电场,不考虑 边缘效应; (2)三个关系式:定义式C= ,决定式C= ,关系式E= 。,2.两个重要结论 (1)电容器与电路(或电源)相连,则两端电压取决于电路(或电源),稳定时相当 于断路,两端电压总等于与之并联的支路电压; (2)充电后电容器与电路断开,电容器所带电荷量不变,此时若只改变两板间 距离,则板
11、间电场强度大小不变。 3.当有电容器的回路接有二极管时,因二极管的单向导电性,将使电容器的充 电或放电受到限制。,1.(2018北京理综,19,6分)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图 所示。下列说法正确的是 ( ) A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触, 能使电容器带电 B.实验中,只将电容器b板向上平移, 静电计指针的张角变小 C.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大 D.实验中,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增大,答案 A 带电玻璃棒接触a板,a板会带上同种电荷,同时b板上会感应出异 种电荷,故A正确;静电计指针张角反映电容器两板间电压
12、,将b板上移,正对面 积S减小,电容C减小,板间电压U增大,故指针张角变大,B错;插入有机玻璃板, 相对介电常数r增大,电容C增大,板间电压U减小,指针张角变小,C错;只增加 极板带电量Q,板间电压U增大,但电容保持不变,故D错。,2.如图所示,平行板电容器与恒压电源连接,电子以速度v0垂直于电场线方向 射入并穿过平行板间的电场,若仅使电容器上极板上移,设电容器极板上所带 电荷量为Q,电子穿出平行板时在垂直于板面方向偏移 的距离为y,以下说法正确的是 ( ) A.Q减小,y不变 B.Q减小,y减小 C.Q增大,y减小 D.Q增大,y增大,答案 B 上极板上移,两板间距增大,电容器电容减小,板间
13、电场强度减小, 由Q=CU可知,Q减小,C、D均错误;由y= 可知,因E减小,电子偏转距离 y减小,故B正确,A错误。,3.(2018河北衡水检测)(多选)如图所示,平行板电容器与直流电源、理想二极 管(正向电阻为零可以视为短路,反向电阻无穷大可以视为断路)连接,电源负 极接地。初始电容器不带电,闭合开关稳定后,一带电油滴位于电容器中的P 点且处于静止状态。下列说法正确的是 ( ) A.减小极板间的正对面积,带电油滴会向上移动, 且P点的电势会降低 B.将上极板下移,则P点的电势不变 C.将下极板下移,则P点的电势升高 D.无论哪个极板上移还是下移,带电油滴都不可能向下运动,答案 CD 二极管
14、具有单向导电性,闭合开关后电容器充电,电容器的电容C = = ,极板间的电场强度E= ,整理得E= ;油滴静止,则qE=mg。减 小极板间的正对面积S,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,所以电 场强度E变大,油滴所受电场力变大,会向上移动,P点与下极板的距离不变,E 变大,则P点的电势升高,故A错误。将上极板向下移动,d变小,电容器两极板 间的电场强度E= 变大,P点与下极板的距离不变,P点的电势升高,故B错 误。将下极板向下移动,d变大,由C= 可知,C变小,由于二极管具有单向导,电性,电容器不能放电,由E= 可知电容器两极板间的电场强度不变,P点 与下极板的距离变大,P点与下极板间
15、的电势差变大,P点的电势升高,故C正 确。上极板上移或下极板下移时,d变大,由C项分析知电容器两极板间的电 场强度不变,油滴所受电场力不变,油滴静止不动;上极板下移或下极板上移 时,d变小,由B项分析知电场力变大,电场力大于重力,油滴所受合力向上,油滴 向上运动,故D正确。,方法技巧 平行板电容器问题的分析思路 (1)明确平行板电容器中的哪些物理量是不变的,哪些物理量是变化的以及怎 样变化。 (2)应用平行板电容器的决定式C= 分析电容器电容的变化。 (3)应用电容的定义式C= 分析电容器所带电荷量和两板间电压的变化情况。 (4)根据控制变量法对电容的变化进行综合分析,得出结论。,考点4 带电
16、粒子(带电体)在电场中的运动,命题角度1 带电粒子在电场中的直线运动 例1 (2018北京朝阳一模)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。已知静电场的 方向平行于x轴,其电势随x的分布如图所示。一质量m=1.010-20 kg、电荷 量q=1.010-9 C的带负电的粒子从(-1 cm,0)点由静止开始,仅在电场力作用下 在x轴上往返运动。忽略粒子的重力等因素。求:,(1)x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比 ; (2)该粒子运动的最大动能Ekm; (3)该粒子运动的周期T。,答案 (1) (2)2.010-8 J (3)3.010-8 s,解析 (1)由题图可知: x轴左侧电场强度大小E1= V/m=2.0103 V/m x轴右侧电场强度大小E2= V/m=4.0103 V/m 所以 = (2)粒子运动到原点时速度最大,根据
