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1、专题九电场专题九电场主干知识整合主干知识整合专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 3等量同、异种电荷周围的电场等量同、异种电荷周围的电场等量等量同种同种电荷电荷电场电场特征特征等量等量同种同种负点负点电荷电荷电场线电场线大大部部分分是是曲曲线线，起起于于无无穷穷远远，终终止止于负电荷；于负电荷；两电荷连线上的电场线是直线两电荷连线上的电场线是直线电势电势取取无无穷穷远远电电势势为为零零，则则等等量量同同种种负负电电荷形成的电场中各点电势均为负值荷形成的电场中各点电势均为负值等等量量同同种种电电荷荷电电场场特特征征等等量量同同种种负负点点电电荷荷连线上连线上场强场强连连线线中中点点场场强强为为
2、零零，关关于于中中点点对对称称的的任任意意两两点点场场强强大大小小相相等等，方方向向相相反反，且且都都是是背背离离中中点点；顺顺着着连连线线由由一一端端到到另另一一端端，场场强强先先减减小小再增大再增大电势电势顺顺着着连连线线由由一一端端到到另另一一端端，电电势势先升高再降低先升高再降低等等量量同同种种电电荷荷电电场场特特征征等等量量同同种种负负点点电电荷荷中垂线中垂线上上场强场强中中点点场场强强为为零零，关关于于中中点点对对称称的的任任意意两两点点场场强强大大小小相相等等，方方向向相相反反，都都沿沿着着中中垂垂线线指指向向中中点点；由由中中点点至至无无穷穷远远处处，场场强强先先增增大大再再减
3、减小小至至零零，其其中必定有一个位置场强最大中必定有一个位置场强最大电势电势中中点点电电势势最最低低，由由中中点点至至无无穷穷远远处处电电势逐渐升高至零势逐渐升高至零说说明明：等等量量同同种种正正点点电电荷荷电电场场特特征征此此处处从从略略，请请读读者者自自行行对照总结对照总结.等等量量异异种种电电荷电场特征荷电场特征电场线电场线大大部部分分是是曲曲线线，起起于于正正电电荷荷，终终止止于负电荷；于负电荷；两电荷连线上的电场线是直线两电荷连线上的电场线是直线电势电势中中垂垂面面与与无无穷穷远远处处电电势势相相等等；若若取取无无穷穷远远处处电电势势为为零零，则则正正电电荷荷与与中中垂垂面面间间各各
4、点点电电势势为为正正值值，负负电电荷荷与与中中垂面间各点电势为负值垂面间各点电势为负值等等量量异异种种电电荷荷电电场场特特征征连线上连线上场强场强中中点点场场强强最最小小但但不不等等于于零零，关关于于中中点点对对称称的的任任意意两两点点场场强强大大小小相相等等，方方向向相相同同，都都是是由由正正电电荷荷指指向向负负电电荷荷；由由连连线线的的一一端端到到另另一一端端，场强先减小再增大场强先减小再增大电势电势由由正正电电荷荷到到负负电电荷荷电电势势逐逐渐渐降降低低，中中点点电电势势为为零零(取取无无穷穷远远处处电电势势为为零零)等等量量异异种种电电荷荷电电场场特特征征中垂线中垂线上上场强场强中中点
5、点场场强强最最大大，关关于于中中点点对对称称的的任任意意两两点点场场强强大大小小相相等等，方方向向相相同同，都都是是与与中中垂垂线线垂垂直直，由由正正电电荷荷指指向向负负电电荷荷；由由中中点点至至无无穷穷远远处处，场场强强逐逐渐渐减小减小电势电势中中垂垂线线(面面)是是一一个个等等势势线线(面面)，电电势势为为零零要点热点探究要点热点探究探究点一电场的力的性质和能的性质探究点一电场的力的性质和能的性质【点点评评】本本题题考考查查了了电电场场、电电场场线线、电电势势、电电势势能能等等知知识识点点，分分析析选选项项C时时，应应明明确确带带电电粒粒子子轨轨迹迹与与电电场场线线重重合合的的条条件件，即
6、即必必须须同同时时满满足足：电电场场线线是是直直线线；带带电电粒粒子子初初速速度度为为零零或或初初速速度度方方向向与与电电场场线线在在一一直直线线上上；只只受受电电场场力力作作用用下下面面的的变式题则主要考查带电粒子在电场中的轨迹问题变式题则主要考查带电粒子在电场中的轨迹问题一一粒粒子子从从A点点射射入入电电场场，从从B点点射射出出，电电场场的的等等势势面面和和粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹如如图图392所所示示，图图中中左左侧侧前前三三个个等等势势面彼此平行，不计粒子的重力下列说法正确的有面彼此平行，不计粒子的重力下列说法正确的有()A粒子带负电荷粒子带负电荷B粒子的加速度先不变，后变小粒子的
7、加速度先不变，后变小C粒子的速度不断增大粒子的速度不断增大D粒子的电势能先减小，后增大粒子的电势能先减小，后增大探究点二带电粒子在电场中的加速与偏转探究点二带电粒子在电场中的加速与偏转2带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转(1)带带电电粒粒子子在在一一般般电电场场中中的的偏偏转转：带带电电粒粒子子做做变变速速曲曲线线运运动动，其其轨轨迹迹总总位位于于电电场场力力方方向向和和速速度度方方向向的的夹夹角角之之间间，且且向电场力的方向偏转向电场力的方向偏转(2)带带电电粒粒子子在在匀匀强强电电场场中中的的偏偏转转：带带电电粒粒子子(不不计计重重力力)以以某某一一初初速速度度垂垂直直于于匀匀强
8、强电电场场方方向向进进入入匀匀强强电电场场区区域域，粒粒子子做做匀匀变变速速曲曲线线运运动动，属属于于类类平平抛抛运运动动，要要应应用用运运动动的的合合成成与与分分解解的的方方法法求求解解，同同时时要要注注意意：明明确确电电场场力力方方向向，确确定定带带电电粒粒子子到到底底向向哪哪个个方方向向偏偏转转；借借助助画画出出的的运运动动示示意意图图寻寻找找几几何何关关系系或或题题目目中中的的隐隐含含关关系系带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的运运动动可可从从动力学、能量等多个角度来分析和求解动力学、能量等多个角度来分析和求解例例2 220112011安安徽徽卷卷 如如图图393甲甲所所示示，两两平平
9、行行正正对对的的金金属属板板A、B间间加加有有如如图图乙乙所所示示的的交交变变电电压压，一一重重力力可可忽忽略略不不计计的的带带正正电电粒粒子子被被固固定定在在两两板板的的正正中中间间P处处若若在在t0时时刻刻释释放放该该粒粒子子，粒粒子子会会时时而而向向A板板运运动动，时时而而向向B板板运运动动，并并最最终终打在打在A板上，则板上，则t0可能属于的时间段是可能属于的时间段是()【点评点评】 带电粒子在板间做匀变速直线运动，因两板间带电粒子在板间做匀变速直线运动，因两板间电势差周期性变化，粒子加速度随之周期性变化带电粒子电势差周期性变化，粒子加速度随之周期性变化带电粒子的运动随释放粒子的时刻不
10、同而变化借助速度时间图象的运动随释放粒子的时刻不同而变化借助速度时间图象可通过分析几个特殊时刻释放的粒子的运动快速解题例可通过分析几个特殊时刻释放的粒子的运动快速解题例 2 2是带电粒子在电场中的直线运动问题，变式题则是带电粒子是带电粒子在电场中的直线运动问题，变式题则是带电粒子在电场中的偏转问题在电场中的偏转问题飞飞行行时时间间质质谱谱仪仪可可以以对对气气体体分分子子进进行行分分析析飞飞行行时时间间质质谱谱仪仪主主要要由由脉脉冲冲阀阀、激激光光器器、加加速速电电场场、偏偏转转电电场场和和探探测测器器组组成成，探探测测器器可可以以在在轨轨道道上上移移动动以以捕捕获获和和观观察察带带电电粒粒子子
11、整整个个装装置置处处于于真真空空状状态态加加速速电电场场和和偏偏转转电电场场的的电电压压可可以以调调节节，只只要要测测量量出出带带电电粒粒子子的的飞飞行行时时间间，即即可可以以测测量量出出其其比比荷荷如如图图394所所示示，脉脉冲冲阀阀P喷喷出出微微量量气气体体，经经激激光光照照射射产产生生不不同同价价态态的的离离子子，自自a板板小小孔孔进进入入a、b间间的的加加速速电电场场，从从b板板小小孔孔射射出出，沿沿中中线线方方向向进进入入M、N板板间间的的偏偏转转控控制制区区，到到达达探探测测器器已已知知加加速速电电场场a、b板板间间距距为为d，偏偏转转电电场场极极板板M、N的的长长度度为为L1，板
12、板间间距离为距离为L2.不计离子重力及进入不计离子重力及进入a板时的初速度板时的初速度探究点三带电体在重力场和电场中的运动探究点三带电体在重力场和电场中的运动带带电电体体在在电电场场中中运运动动时时，如如果果重重力力远远小小于于电电场场力力，则则其其重重力力可可忽忽略略不不计计，如如电电子子、质质子子、正正负负离离子子等等微微观观粒粒子子；但但带带电电液液滴滴、带带电电尘尘埃埃等等带带电电体体的的重重力力一一般般不不能能忽忽略略带带电电体体在在重重力力场场和和电电场场构构成成的的复复合合场场中中的的运运动动形形式式多多样样，可可能能做做直直线线运运动动、一一般般曲曲线线运运动动、圆圆周周运运动
13、动等等；研研究究对对象象可可能能为为单单个个物物体体，也也可可能能是是多多个个物物体体组组成成的的系系统统；研研究究方方法法与与力力学学综综合合题题的的分分析析方方法法相相近近，因因涉涉及及电电场场力力做做功功和和电电势势能能的的变变化化问问题题，其其机机械械能能不不再再守守恒恒，但但机机械械能能和和电电势势能能之之和和可可能能守守恒恒，一一般般应应用用牛牛顿顿运运动动定定律律、运运动动学学规规律律、动动能定理和能量守恒定律求解能定理和能量守恒定律求解【备备选选理理由由】 本本题题综综合合考考查查了了电电场场的的性性质质、点点电电荷荷的的电电场场特特点点、电电势势与与等等势势线线及及电电场场线
14、线之之间间的的关关系系、电电场场力力做做功功与与电电势势能能的的关系，对巩固电场概念具有较好的效果关系，对巩固电场概念具有较好的效果如如图图所所示示，一一簇簇电电场场线线的的分分布布关关于于y轴轴对对称称，电电场场方方向向如如图图中中箭箭头头所所示示，O是是坐坐标标原原点点，M、N、P、Q是是以以O为为圆圆心心的的一一个个圆周上的四个点，其中圆周上的四个点，其中M、N在在y 轴上，轴上，Q点在点在x轴上，则轴上，则()AM点的电势比点的电势比P点的电势高点的电势高B一正电荷在一正电荷在O点时的电势能小于在点时的电势能小于在Q点时的电势能点时的电势能CO、M间的电势差小于间的电势差小于N、O间的
15、电势差间的电势差D将一负电荷由将一负电荷由M点移到点移到P点，电场力做正功点，电场力做正功【解解析析】CD以以电电场场线线的的交交点点为为圆圆心心，分分别别作作出出过过M、P点点的的圆圆弧弧，圆圆弧弧为为电电势势不不同同的的等等势势面面，可可知知M点点的的电电势势比比P点点的的电电势势低低，选选项项A错错误误；由由WqU，可可判判出出选选项项D正正确确；由由图图，O点点的的电电势势高高于于Q点点的的电电势势，故故正正电电荷荷在在O点点时时的的电电势势能能大大于于在在Q点点时时的的电电势势能能，选选项项B错错误误；O、M间间的的平平均均电电场场强强度度小小于于N、O间的平均电场强度，由间的平均电场强度，由UEd，故选项，故选项C正确正确
