高考物理艺考生大二轮总复习 上篇 专题三 电场和磁场 第1讲 电场及带电粒子在电场中的运动课件

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12/9/2021
[跟进题组]——练考题 提能力 1.如图,平行板电容器两极板的间距为 d,极板与水平面成 45° 角,上极板带正电.一电荷量为 q(q>0)的粒子在电容器中靠近下极 板处.以初动能 Ek0 竖直向上射出.不计重力,极板尺寸足够大,若 粒子能打到上极板,则两极板间电场强度的最大值为( )
卷 24 题,都体现了
带电小球在匀强电场 物理
Ⅱ卷 25T
力电知识的系统化
中的运动分析 观念
考查.
电场分布特点的分析 科学
Ⅲ卷 21T
与计算
思维
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考向一 电场性质的理解 [知识必备]——提核心 通技法 电场中的各个物理量形成及相互转化关系
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[典题例析]——析典题 学通法 [例 1] (2019·课标Ⅲ,21)(多选)如图,电荷量分别为 q 和-q(q>0) 的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b 是正方体的另外两个顶 点.则( )
[典题例析]——析典题 学通法 [例 2] (2018·全国卷Ⅲ,21T)(多选)如图,一平行板电容器连接 在直流电源上,电容器的极板水平;两微粒 a、b 所带电荷量大小相 等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极 板距离相等.现同时释放 a、b,它们由静止开始运动.在随后的某 时刻 t,a、b 经过电容器两极板间下半区域的同一水平面,a、b 间 的相互作用和重力可忽略,下列说法正确的是( )
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[典题例析]——析典题 学通法 [例 3] (2019·全国Ⅱ,24T)如图,两金属板 P、Q 水平放置,间 距为 d.两金属板正中间有一水平放置的金属网 G,P、Q、G 的尺寸 相同.G 接地,P、Q 的电势均为 φ(φ>0).质量为 m、电荷量为 q(q >0)的粒子自 G 的左端上方距离 G 为 h 的位置,以速度 v0 平行于纸 面水平射入电场,重力忽略不计.
连线背离正场源电荷或指向负场源电荷.(3)掌握电场的叠加原理.
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[解析] BC [本题通过两等量异种点电荷的电场考查了电场力 的性质与电场能的性质,利用点电荷所处的空间位置考查了学生的 推理能力,体现了运动与相互作用观念、能量观念等物理观念的素 养要素.由点电荷产生的电势分布可知 q 在 a 点产生的电势低于在 b 点产生的电势,-q 在 a 点产生的电势也低于在 b 点产生的电势,故 φa<φb,再由 Ep=qφ 可知负电荷在 a、b 两点的电势能 Epa>Epb,故 A、D 均错误.由点电荷的场强分布可知 q 在 a 点产生的场强与-q 在 b 点产生的场强完全相同,q 在 b 点产生的场强与-q 在 a 点产生 的场强也完全相同,故 a 点与 b 点的总场强也完全相同,B、C 均正 确.]
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A.a 点和 b 点的电势相等 B.a 点和 b 点的电场强度大小相等 C.a 点和 b 点的电场强度方向相同 D.将负电荷从 a 点移到 b 点,电势能增加 [审题指导] (1)点电荷产生的电势:离正场源电荷越近越高,
离负场源电荷越近越低.(2)点电荷产生的场强大小 E=krQ2 ,方向沿
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考向三 带电粒子在电场中的运动 [知识必备]——提核心 通技法
1.带电粒子在电场中的加速 (1)匀强电场中,v0 与 E 平行时,优先用功能关系求解,若不行, 则用牛顿第二定律和运动学公式. (2)非匀强电场中,只能用功能关系求解.
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2.带电粒子在匀强电场中的偏转(v0 垂直于 E 的方向),如图所示
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解析:AC [φ-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 的电场力减小,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 φx1<φx2, 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.]
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♦[迁移 2] 静电场中的图像问题 2.(多选)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( )
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A.q1、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
12/9/2021
[解析] BD [由题意,a、b 所受电场力相同,而 xa>xb,ta=tb, qa 为正、qb 为负,所以,由运动学知识可知 ma<mb;由动能定理 WF=Ek 可得:Eka>Ekb;由动量定理 Ft=Δp 可得:Δpa=Δpb;由电 场中电势分布可知,φa=φb,而电势能 Ep=φq,所以 t 时刻电势能 不相同,故 B、D 项正确,A、C 项错误.]
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[迁移题组]——多角度 提能力 ♦[迁移 1] 电场线、等势面与粒子运动轨迹的综合问题 1.(2019·课标Ⅱ,20)(多选)静电场中,一带电粒子仅在电场力 的作用下自 M 点由静止开始运动,N 为粒子运动轨迹上的另外一点, 则( ) A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小 B.在 M、N 两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合 C.粒子在 M 点的电势能不低于其在 N 点的电势能 D.粒子在 N 点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切 线平行
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2.(2018·江苏卷,5T)如图所示,水平金属板 A、B 分别与电源 两极相连,带电油滴处于静止状态.现将 B 板右端向下移动一小段 距离,两金属板表面仍均为等势面,则该油滴( )
A.仍然保持静止 B.竖直向下运动 C.向左下方运动 D.向右下方运动
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解析:D [两极板平行时带电粒子处于平衡状态,则重力等于 电场力,当下极板旋转时,板间距离增大场强减小,电场力小于重 力;由于电场线垂直于金属板表面,所以电荷处的电场线如图所示, 所以重力与电场力的合力偏向右下方,故粒子向右下方运动,选项 D 正确.]
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[规律方法]——知规律 握方法 分析电场的特点和性质问题的一般思路 (1)场强大小、电势高低的判断 明确电场线或等势面的分布,场强大小看电场线的疏密程度, 电势高低看电场线的方向;空间同时存在两个或两个以上的电场时, 利用平行四边形定则求其合场强.
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(2)电势能大小及其变化的分析 ①做功角度:根据静电力做功与电势能变化的关系分析、判断 带电粒子电势能及其变化.静电力做正功,粒子的电势能减少,静 电力做负功,则粒子的电势能增加. ②转化角度:只有静电力做功时,电势能与动能可以相互转化, 动能减小,电势能增大,动能增大,电势能减小.
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解析:AC [粒子仅在电场力作用下由静止开始运动,运动过程 中,电场力可能先做正功后做负功,速度可能先增大后减小,A 正 确;若电场线为曲线,则粒子运动的轨迹与电场线不重合,B 错误; 由能量守恒定律知动能与电势能之和恒定,而粒子在 N 点有动能或 动能为 0,则粒子在 N 点的电势能不可能高于在 M 点的电势能,C 正确;粒子在 N 点所受电场力的方向沿电场线切线方向,与轨迹切 线不一定平行,D 错误.]
A.4Eqkd0
C.
2Ek0 2qd
B.2Eqkd0
D.
2Ek0 qd
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解析:B [根据电荷受力可以知道,粒子在电场中做曲线运动, 如图所示:
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当电场足够大时,粒子到达上极板时速度恰好与上极板平行, 如图,将粒子初速度 v0 分解为垂直极板的 vy 和平行极板的 vx,根据 运动的合成与分解,当分速度 vy=0 时,则粒子的速度正好平行上极 板,则根据运动学公式:-v2y=-2Emq·d,由于 vy=v0cos 45°,Ek0 =12mv02,联立整理得到:E=2Eqkd0,故选项 B 正确.]
12/9/2021
A.a 的质量比 b 的大 B.在 t 时刻,a 的动能比 b 的大 C.在 t 时刻,a 和 b 的电势能相等 D.在 t 时刻,a 和 b 的动量大小相等 [审题指导] 对 Ep=qφ 的理解 Ep=qφ 中,电势能 Ep、电荷量 q 和电势 φ 都为标题,但有正负 之分,在利用该式进行分析时,要求将正、负号代入进行计算,否 则容易出现错误.
2019
的分析判断
等势面、电势能、带
电粒子在电场中的运
等量异种电荷 电
Ⅲ卷 21T
物理观念 动等知识点考查的较
场的分析
频繁,
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点电荷中库仑定律的 科学
Ⅰ卷 16T
应用
思维
2018
Ⅰ卷 21T Ⅱ卷 21T
电子在匀强电场中的 运动分析
带电粒子在匀强电场 中的能量转化分析
科学 思维 物理 观念
高考总复习大二轮 专题三 电场和磁场
第1讲 电场及带电粒子在电场中的运动
12/9/2021
物理
三年考情分析
高考命题规律
三年考题
考查内容
核心素养 近几年全国卷对于
共点力平衡中库仑
库仑定律、电场强度、
Ⅰ卷 15T
物理观念
定律的应用
点电荷的电场、电场
带电粒子运动轨迹
线、电势和电势差、
Ⅱ卷 20T
科学思维
(1)沿 v0 方向的匀速直线运动. (2)垂直于 v0 方向的匀加速直线运动. ①加速度 a=qmE=mqUd;
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②偏转距离 y=12at2=2qmUdvx02―x=―→L y=2qmUdLv220; ③速度偏向角 tan φ=vv0y=mqUdvx02x=L,tan φ=mqUdvL20; ④位移偏向角 tan θ=xy=2qmUdxv02―x=―→L tan θ=2qmUdLv02; ⑤两个重要的结论 a.位移偏转角 θ 和速度偏转角 φ 满足 tan φ=2tan θ; b.射出极板时粒子的速度反向延长线过粒子水平位移的中点.
12/9/2021
A.此匀强电场的场强方向一定与 a、b 两点连线平行 B.若该粒子从 M 点移动到 N 点,则电场力做功一定为W1+2 W2 C.若 c、d 之间的距离为 L,则该电场的场强大小一定为WqL2 D.若 W1=W2,则 a、M 两点之间的电势差一定等于 b、N 两 点之间的电势差
12/9/2021
解析:BD [由于题目未说明 W1、W2 的数量关系,故无法确定 场强方向,故 A 错;W1=qUab,W2=qUcd,匀强电场中,M、N 为 中点,φM=φa+2 φc,φN=φb+2 φd,WMN=qUMN=W1+2 W2,故 B 对; 因无法确定场强是否沿 cd 方向,故 C 错;
若 W1=W2,即 Uab=Ucd,故 φa-φb=φc-φd,φa-φc=φb-φd, 则 UaM=φa-2 φc,UbN=φb-2 φd,则 UaM=UbN,故 D 对.]
12/9/2021
考向二 与平行板电容器有关的电场问题 [知识必备]——提核心 通技法
1.必须记住的三个公式 C=UQ、C=4επrkSd、E=Ud 2.必须明确的两个关键点 (1)电路处于接通状态时,电容器两极板间电压不变. (2)电路处于断开状态时,电容器两极板所带的电荷量不变.
12/9/2021
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♦[迁移 3] 匀强电场中电势差与电场强度的关系 3.(2018·全国卷Ⅱ,21T)(多选)如图,同一平面内的 a、b、c、d 四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M 为 a、c 连线的中 点,N 为 b、d 连线的中点,一电荷量为 q(q>0)的粒子从 a 点移动到 b 点,其电势能减小 W1;若该粒子从 c 点移动到 d 点,其电势能减 小 W2.下列说法正确的是( )
尤其是电场性质及 带电粒子在电场中 的运动问题是近几
年的重点,
带电粒子在平行板电 科学 Ⅲ卷 21T
容中的运动分析 思维
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电场力做功问题与电 物理
Ⅰ卷 20T
场强度的计算 观念
例如 2019 年Ⅰ卷 15
带电油滴在匀强电场 科学
Ⅰ卷,25T
题,Ⅱ卷 20 题,Ⅲ
中的运动分析 思维
2017
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