【物理】2019届一轮复习人教版电场及带电粒子在电场中的运动学案

【物理】2019届一轮复习人教版电场及带电粒子在电场中的运动学案

八 电场及带电粒子在电场中的运动 知识方法例析 知识网络 考情分析 ‎1．主要题型：选择题、计算题 ‎2．命题特点 ‎(1)结合典型电场分布特点考查电场力的性质和能的性质．‎ ‎(2)结合图象考查电场的特点以及带电粒子在电场中的受力情况、做功情况以及能量转化情况．‎ ‎(3)应用动能定理或动力 观点综合考查带电粒子在电场中的加速问题．‎ ‎(4)应用运动的分解综合考查带电粒子在电场中的类平抛运动问题．‎ ‎3．思想方法 常用方法：理想化模型法、比值定义法、控制变量法、对称法、等效法、合成法和分解法等．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 考点一　对电场性质的理解与应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 核心知识 规律方法 由电场中的“点、线、面、迹”判断相关问题 ‎(1)由轨迹向合外力的方向弯曲，确定粒子所受电场力方向；‎ ‎(2)根据粒子电性判断电场线方向；‎ ‎(3)根据“沿电场线方向电势降低”判断电势高低；‎ ‎(4)根据公式Ep＝qφ(代入正负号)判断电势能大小；‎ ‎(5)根据电场力做功的正负判断电势能的变化或动能的变化；‎ ‎(6)根据电场线或等差等势面疏密判断加速度大小．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 典例分析 ‎【例1】　(2017年北京西城区高三考试)如图所示，实线是一簇由负点电荷产生的电场线．一带正电的粒子仅在电场力作用下通过电场，图中虚线为粒子的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点．下列判断正确的是(　　)‎ A．a点场强小于b点场强 ‎ B．a点电势大于b点电势 C．带电粒子从a到b动能减小 D．带电粒子从a到b电势能减小 ‎【答案】　C ‎【解析】　电场线越密，场强越大，故a点场强大于b点场强，选项A错误；沿电场线方向电势越来越低，故a点电势低于b点电势，选项B错误；带电粒子从a运动到b 的过程中，所受的电场力与速度的夹角大于90°，电场力做负功，由动能定理知，带电粒子的动能减小，电势能增大，选项C正确，选项D错误．‎ ‎【例2】　(2017年抚顺一模)均匀带电球壳在球外空间产生的电场可等效为电荷全部集中于球心处的点电荷的电场，如图所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM＝ON＝2R.已知M点的场强大小为E，方向由O指向M，则N点的场强大小为(　　)‎ A.－E B. C.－E D.＋E ‎【答案】　A ‎【例3】　(2017年四川资阳高三上 期第一次诊断)现有两个边长不等的正方形ABCD和abcd，如图所示，且Aa、Bb、Cc、Dd间距相等．在AB、AC、CD、DB的中点分别放等量的点电荷，其中AB、AC的中点放的点电荷带正电，CD、BD的中点放的点电荷带负电，取无穷远处电势为零．则下列说法中正确的是(　　)‎ A．O点的电场强度和电势均为零 B．把一正点电荷沿着b→d→c的路径移动时，电场力所做总功为零 C．同一点电荷在a、d两点所受电场力不同 D．将一负点电荷由a点移到b点电势能减小 ‎【答案】　B ‎【解析】　上下两个正负点电荷在O点产生的电场强度向下，左右两个正负点电荷在O点产生的电场强度向右，根据矢量合成法则可知，O点电场强度不为零，方向沿AD方向．四个点电荷在O 点处电势为零，故A错误．根据对称性，b、c等电势，把一负点电荷沿着b→d→c的路径移动时，电场力做功为零，故B正确．根据库仑定律和力的合成，同一点电荷在a、d两点所受电场力相同，故C错误．取无穷远处电势为零，在a点的电势为正，b、O、c三点电势相等，均为零，则负电荷从a移动到b电场力做负功，所以电势能增加，故D错误． 7 ‎ 规律总结 考点二　电势差与电场强度的关系 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 核心知识 匀强电场中电势差与匀强电场强度关系 ‎(1)UAB＝Ed，d为A、B两点沿电场方向的距离．‎ ‎(2)沿电场强度方向电势降落得最快．‎ ‎(3)在同一直线上或相互平行的两条直线上距离相等的两点间电势差相等．‎ 规律方法 E＝的应用规律 ‎(1)解释等差等势面的疏密与电场强度大小的关系，当电势差U一定时，电场强度E越大，则沿电场强度方向的距离d越小，即电场强度越大，等差等势面越密．‎ ‎(2)定性判断非匀强电场电势差的大小关系，如距离相等的两点间的电势差，E越大，U越大；E越小，U越小．‎ 典例分析 ‎【例1】　(2017年黑龙江牡丹江第一中 高三10月月考)如图所示，水平面内有A、B、C、D、E、F六个点，它们均匀分布在半径为R＝‎2 cm的同一圆周上，空间有一方向与圆平面平行的匀强电场．已知A、C、E三点的电势分别为φA＝(2－)V、φC＝2V，φE＝(2＋)V，下列判断正确的是(　　)‎ A．电场强度的方向由A指向D B．电场强度的大小为100 V/m C．该圆周上的点电势最高为4 V D．将电子沿圆弧从D点经E点移到F点，静电力始终做负功 ‎【分析】　此题考查电势差与电场强度的关系，在匀强电场中平行线段两端的电势差之比等于距离之比，可以求得其他点的电势，并且由电场线与等势线垂直，可以确定电场强度的方向．‎ ‎【答案】　BC D错误．‎ ‎【例2】　 (2017年浙江名校协作体高三上 期联考)为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，如图所示，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，上下底面是金属板．当金属板连接到高压电源正负两极时，在两金属板间产生匀强电场．现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，颗粒带负电，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力．下列说法正确的是(　　)‎ A．烟尘颗粒向下运动 B．两金属板间电场方向向上 C．烟尘颗粒在运动过程中电势能减少 D．烟尘颗粒的带电荷量可能是电子电荷量的1.5倍 ‎【答案】　C 考点三　电场中的图象类问题 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 核心知识 电场的图象问题 电场中的图象有E－x，φ－x，v－t，F－x，EP－x等多种，要弄清各类图象的斜率、截距、面积的物理意义．‎ 规律方法 电场中各类图象的比较 ‎ ‎(1)电场的E－x图象与φ－x图象 在给定了电场的E－x图象时，可以由图线确定x轴上各点场强的大小及方向．此外还可以确定x轴上各点的电势变化情况：E－x图线与x轴所围图形的面积表示电势差．‎ 在给定了电场的φ－x图象时，除了可以直接确定x轴上各点电势的高低及电势变化情况，还可以确定x轴上各 点场强(或沿x轴方向上的场强分量)的大小及方向：图线斜率大小表示场强大小，斜率正负表示场强方向．‎ 当E－x图象或φ－x图象与粒子运动相结合时，可利用电场力与场强、加速度的关系及电场力做功与动能、电势能和电势等的关系来解决涉及粒子电性、电场力、电势能、动能、速度、加速度等的相关问题．‎ 在这类题目中，还可以把E－x图象或φ－x图象假设为我们熟悉的、符合给定变化规律的某一种电场，利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题．‎ ‎(2)其他图象 由于F＝qE、Ep＝qφ，故F－x图象、Ep－x图象问题处理方法同上，如F－x图线的面积表示电场力所做的功、电势能的变化量．Ep－x图线的切线斜率表示电场力等．‎ 典例分析 ‎【例1】　 (多选)(2107年高考·江苏卷)在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势φ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．负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大 ‎【答案】　AC ‎【例2】　一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动．取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图所示．下列图象中合理的是(　　)‎ ‎【答案】　D 线应是一条曲线，故C错误． 5 ‎ 考点四　电场中的功能关系及应用 核心知识 规律方法 在解决电 中功能关系问题时应注意的问题 ‎(1)电场力做功与路径无关，电场力做的功等于电势能的变化．‎ ‎(2)力 中的几个功能关系在电 中仍然成立．‎ 典例分析 ‎【例1】　(多选)如图所示，abcd是一圆形区域，处于匀强电场中，并与电场方向平行，大量电子从圆形的中心O，以相同速率v向各个方向发射，电子从圆形边界上的不同点射出，其中到达a点的电子速度恰好为零，不计电子的重力，下面判断正确的是(　　)‎ A．在圆形边界上c点电势最高 B．到达c点的电子电势能最小，速率是2v C．到达b、d两点的电子电势能相等，速率均是v D．到达b、d两点的电子电势能可能不相等 ‎【答案】　AC C正确，D错误．‎ ‎【例2】　(多选)(2017年高考·天津卷)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aA>aB，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EpA

查看更多