2013年高三物理二轮 锁定高考 3.6电场中常考的3个问题课件

(2)偏转 ①处理方法： 用运动的合成和分解的思想处理， 即沿 v0 方向 与场强 E 平行的匀速直线运动和垂直于 v0 方向的匀加速直 线运动． ②偏转规律： qU x 2 qUL2 偏转位移：y＝ x＝L,Ｆy＝ 2mdv0 2mdv2 0 vy qUx qUL 偏转角：tan φ ＝ ＝ x＝L,Ｆtan φ ＝ . v0 mdv2 mdv2 0 0
• 由于克服电场力做功相等，且无穷远处电 势能为零，所以q1在A点的电势能等于q2在 B点的电势能，故D项错误． • 答案 C
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电场线分布如图6－2所 示，电场中a、b两点的电场 强度大小分别为Ea和Eb，电 势分别为φa和φb，则 ( )． A．Ea>Eb，φa>φb B．Ea>Eb，φa<φb C．Ea<Eb，φa>φb D．Ea<Eb，φa<φb
带电粒子在电场中运动情况分析
• 【例3】 (2012· 天津理综， 5)两个固定的等量异号 点电荷所产生电场的等 势面如图6－5中虚线所 示，一带负电的粒子以 某一速度从图中A点沿图 示方向进入电场在纸面 内飞行，最后离开电场， 粒子只受静电力作用， 则粒子在电场中 ( )．
图6－5
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图6－4
• A．A点的电场场强一定大于B点的电场强 度 • B．C点的电势低于B点的电势 • C．同一点电荷在A、C两点受电场力大小 相同 • D．同一负电荷在B点的电势能小于其在C 点的电势能
解析 由场强的叠加知中垂线上电场线的方向， kQ B―→A―→O， C―→O， 又点电荷的场强 E＝ 2 ， EO＝0， 而 r E∞＝0，所以从 O 点向上，场强先增大后减小，而 A、B 间 距离未知，所以 A、B 场强大小无法确定，而 A、C 两点场 强大小相等，所以 A 项错误、C 项正确、沿电场线方向，电 势越来越低，知 B、D 项均正确
• (2)电势 • ①沿电场线方向电势降低，电场线由电势 高的等势面指向电势低的等势面，且电场 线垂直于等势面； • ②根据UAB＝φA－φB，比较正负，判断φA、 φB的大小．
由带电粒子的轨迹判断电势、加速度、电场力做功及电势能的 变化情况
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【例2】 如图6－3所示，实线是某一电 场中的电场线，虚线是一个负电荷只在 电场力作用下在这个电场中的运动轨迹， 若电荷是从a处运动到b处，则以下判断 正确的是 ( )． A．电荷从a运动到b加速度减小 B．b处电势能大 C．电荷在b处速度小 D．b处电势高
• 【例1】 (2012· 福建理综， 15)如图6－1所示，在点 电荷Q产生的电场中，将 两个带正电的试探电荷q1、 q2分别置于A、B两点，虚 线为等势线．取无穷远处 为零电势点，若将q1、q2 移动到无穷远的过程中外 力克服电场力做的功相等， 则下列说法正确的是 ( )．
图6－1
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• 高考热点
高 考 必 备
1．库仑定律
q1q2 k (1)表达式：F＝ r2 ，式中 k 表示静电力常量，k＝9.0
×109 N·m2/C2. (2)适用条件：真空中的 点电荷 ．
• 2．电场强度、电势、电势差、电势能的区 别与联系 电场强度 电势 电势差 电势能
意 义 描述电场的力 描 述 电 场 的 能 的性质 的性质 描述电场 力做功的 本领 描述电荷在电 场中的能量、 电荷做功的本 领
A．A点电势大于B点电势 B．A、B两点的电场强度相等 C．q1的电荷量小于q2的电荷量 D．q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能
由于电场力做负功，所以 Q 应带负电荷，由负点电
解析
荷产生电场的电场线的分布规律可判断出 φB>φA，故 A 项 Q 错误；由 E＝k 2，r 不相等，所以 EA≠EB，B 项错误；由 φA r WA→∞ WB→∞ 1 ＝ 、φB＝ ，因为 WA→∞＝WB→∞，φA<φB<0，所以 q1 q2 q1 1 > ，即 q1<q2，故 C 项正确； q2
思维点拨 轨迹偏转方向―→粒子所受电场力方向 粒子带电性受力分析 Ｆ场强方向 ⇨判断选项 电场线疏密―→场强大小―→加速度大小 电场线与电势的关系―→电势高低
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(2012·宝鸡市高三模 拟) 如图6－4所示，在真 空中有两个带等量负电的 点电荷，分别置于P、Q两 点，O点是它们连线的中 点，A、B、C为P、Q连线 的中垂线上的三点，且OA ＝OC，下列说法正确的是 ( )．
正确
答案 ACD
• 借题发挥 • 解答带电粒子在电场中的运动问题应注意：
进而判断带电粒 准确受 若是往复运动还要抓住粒 (1) ―→ 子的运动性质和 ―→ 力分析 子运动的周期性、对称性. 运动轨迹
• (2)要抓住关键的两个观点： • ①动力学观点——包括牛顿运动定律和运动 学规律． • ②能量观点——包括动能定理、机械能守恒 定律和能量守恒定律．
• 技法1 反证例举法 • 【技法阐释】 有些选择题的选项中，带有 “可能”、“可以”等不确定词语，只要 能举出一个特殊例子证明它正确，就可以 肯定这个选项是正确的；有些选择题的选 项中，带有“一定”、“不可能”等肯定 的词语，只要能举出一个反例驳倒这个选 项，就可以排除这个选项．
• 【高考佐证】 (2011· 海南卷)关于静电场， 下列说法正确的是 ( )． • A．电势等于零的物体一定不带电 • B．电场强度为零的点，电势一定为零 • C．同一电场线上的各点，电势一定相 等 • D．负电荷沿电场线方向移动时，电势 能一定增加
• 2．静电力做功的求解方法 • (1)由功的定义W＝Fl求；(2)利用结论 “静电力做功等于电荷电势能增量的负值” 来求，即W＝－ΔE；(3)利用WAB＝qUAB 求． • 3．研究带电粒子在电场中的曲线运动时， 采用运动合成与分解的思想方法．
常 考 问 题
根据电场线或等势面比较电场强度和电势的大小
A．做直线运动，电势能先变小后变大 B．做直线运动，电势能先变大后变小 C．做曲线运动，电势能先变小后变大 D．做曲线运动，电势能先变大后变小
• 解析 带负电的粒子以速度v进入电场后， 电场力的方向与v的方向不在一条直线上， 故带负电的粒子做曲线运动，先由低电势 面运动到高电势面，然后由高电势面运动 到低电势面，所以电势能先减小后增大， 选项C正确，选项A、B、D错误． • 答案 C
• 状元微博
• 1．重视物理学的科学研究方法 • 名师点睛 • 本部分内容的主要研究方法有： • (1)理想化模型．如点电荷、电场线、等 势面； • (2)比值定义法．电场强度、电势的定义 方法是定义物理量的一种重要方法； • (3)类比的方法．电场和重力场的类比； 静电力和重力的类比；带电粒子在电场中 的运动和平抛运动的类比．
由电场本身的 由电荷量和该 两点间差异 点电势二者 决定，与试 决定，与参 探电荷无关， 考点选取有 与参考点选 关 取无关
3.带电粒子的运动 (1)加速 ①匀强电场中，v0 与 E 平行时，可用牛顿第二定律和运动 学公式求解，基本方程： U Eq＝ma，E＝ ， d
2 v2－v1＝2ax. 2
②非匀强电场中，用动能定理求解，其方程式为 1 2 1 2 qU＝ mv － mv0. 2 2
答案
Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱD
• 以题说法 • 这类问题一般综合性较强，涉及“牛顿运 动定律、功和能”的知识分析 • (1)“运动与力两线法”——画出“速度 线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力 线”(在初始位置电场线的切线方向)，从 二者的夹角情况电荷做曲线运动的情景分 析．
• (2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场 强的方向或等势面电势的高低、电荷运动 的方向，是题目中相互制约的三个方面 .若 已知其中的任一个，可顺次向下分析判定 各待求量；若三个都不知(三不知)，则要 用“假设法”分别讨论各种情况．有时各 种情景的讨论结果是归一的． • (3)一般为定性分析，有时涉及简单计算.
• 知识互联网
• 达人寄语 • ——科学复习、事半功倍决定最 后 • 终点的人只有你自己！ • ●2012年3月，中南大学破格 聘请22岁就攻克了国际数学难题 的刘路为正教授级研究员，成为 目前中国最年轻的教授．他的励 志名言是：“人生好比一道难题， 我坚持了自己的兴趣，决定最后 终点的人只有你自己！”
解析
由于带正电荷量为 q 的尘粒进入匀强电场后做曲线运
动，在电场力的作用下打在 B 点，因此可知 P 板电势高，A 正确． 带电尘粒进入匀强电场后的曲线运动可视为竖直上抛 运动与水平方向初速度为零的匀加速直线运动的合运动， 且 分运动具有等时性．因为“恰好垂直于 Q 板打在 B 点”， 所以竖直上抛运动的末速度为零，尘粒由 A 到 B 所用时间 t v0 ＝g.
又因 AC＝BC，因此尘粒受到的重力与电场力大小相等，即 Eqt mgt mg＝Eq.尘粒打在 B 点时的速度为： B＝ ＝ v ＝gt＝v0 ， m m C 正确、B 错误．研究尘粒由 A 到 B 的过程，根据动能定理
2 mv2 qU mgv0 0 有 － ＝0，解得 P、Q 两板间的电势差为 U＝ q ，D 2 2g
•
如图6－6所示，一个质量 为m、带正电荷量为q的尘粒 以竖直向上的初速度v0 在平 行板电容器P、Q两极板正中 间的A点进入场强为E的匀强 电场中，恰好垂直于Q板打在 B点，且AC＝BC，则下列说 法正确的是 ( )．
图6－6
A．P 板电势高于 Q 板的电势 B．尘粒打在 B 点时速度是 2v0 C．尘粒打在 B 点时速度是 v0 mv2 0 D．P、Q 两板间的电势差是 q
• 解析 带电物体的电势可以为零，比如接 地的导体，可以带电，取大地电势为零， 则此导体的电势为零，A错；电场强度和 电势没有必然的联系，场强为零的地方， 电势可以为零，也可以不为零，如两正点 电荷连线中点处的场强为零，但电势不为 零，B错；顺着电场线的方向，电势降低， C错；负电荷沿电场线方向移动，则电场 力做负功，电势能一定增加，D对．答案 为D • 答案 D
图6－2
• 解析 电场线的疏密表示电场强度的大小， 故Ea<Eb，所以A、B错误．沿着电场线方 向电势降低，所以C正确、D错误． • 答案 C
• 方法锦囊 • 场强、电势的比较方法
(1)电场强度 ①根据电场线的疏密程度判断，电场 线越密，场强越大； ②根据等差等势面的疏密程度判断， 等差等势面越密，场强越大； qE ③根据 a＝ ，a 越大，场强越大． m
定义
F E＝ q
Ep φ ＝ q (Ep 为
电荷的电势能)
WAB UAB＝ q
Ep＝φq
电场强度
电势
电势差
电势能
受力
矢标 性
矢量：方向为放在电场中的正电荷的 方向
标量，有正负，正负只表示电势
标量，只有正 负，正负只 表示大小
的
高低
。
标量，有正负
决定 因 素
场强由电场本身决定，与试探电荷无关
电势由电场本 身决定，与 试探电荷无 关，其大小 与参考点的 选取有关
• • “电场和磁场”，高考是重磅，粒子运动 压大轴，“场”“场”有“轨”莫紧 张．要自信，自信是成功的基石，用自己 的实力撬动高考这个实现自身价值的省力 杠杆，使你的人生轨迹呈弧线上升．
第6讲 电场中常考的3个 问题(选择题)
考 情 报 告
• 主要题型：选择题 • 难度档次： • 低档难度．是电学部分的基础考 题．围绕电场中的电场强度E、电势φ、电 场力F、电势能Ep、电场力的功W及相应规 律，做简单的分析、计算．
图6－3
• 解析 b处电场线比a处密集，则b处电场强 度大于a处电场强度，故电荷在b处加速度 大，A选项错；电荷做曲线运动，轨迹向 合外力的方向弯曲，又电荷带负电，所以 电场线从疏指向密，φa>φb，D错；负电荷 从a运动到b过程中，电场力对其做负功， 电势能增加，B正确；由能量守恒可知， 电荷电势能增加，则动能减小，C选项正 确 • 答案 BC
• 技法2 对称分析法 • 【技法阐释】 对称情况存在于各种物理 现象和物理规律中，应用这种对称性可以 帮助我们直接抓住问题的实质，避免复杂 的数学演算和推导，快速解题．