江苏省高考物理二轮复习 专题五 带电粒子在电场中的运动课件.ppt

专题五带电粒子在电场中的运动 考情分析 命题解读 本专题共8个考点 其中静电现象电荷守恒定律 库仑定律 电场线 电势能 电势 等势面 电场强度 点电荷的场强 电势差 带电粒子在匀强电场中的运动 电容等考点为高频考点 从近三年命题情况看 其特点为 1 注重基础 联系实际 如以库仑定律 电容器等基础知识命题考查理解能力 以静电现象 静电透镜等结合实际问题倡导学以致用 2 突出方法 如以电场叠加 电场线命题 凸显对称思想 以静电场中的图象命题 考查学生的推理能力 整体难度中等 命题指数 复习目标是达b必会 1 2017 江苏清江中学期中 真空中两个点电荷的相互作用力为f 若把其中一个电荷的带电量减少一半 同时把它们之间的距离减少一半 则它们之间的作用力变为 a 2fb 4fc 8fd 无法确定 答案a 2 多选 2017 南京 盐城模拟 下列选项中所描述的a b两点的电场强度和电势均相同的是 图1 a 离正点电荷等距的任意两点a b 如图甲所示b 两个等量异种点电荷连线的中垂线上 与连线中点等距的两点a b 如图乙所示c 两个等量同种点电荷连线上 与连线中点等距的两点a b 如图丙所示d 静电场中达到静电平衡时的导体内部任意两点a b 如图丁所示 解析图甲中a b两点的电势相等 电场强度大小相等但方向不同 a错误 图乙中 两个等量异种点电荷连线的中垂线为等势线 a b两点的电场强度大小相等 方向均与等量异种点电荷的连线平行且向左 所以a b两点的电势和电场强度均相同 b正确 图丙中 根据对称性 a b点电势相等 电场强度大小相等但方向相反 c错误 图丁中 导体达到静电平衡时 导体内部电势处处相等 电场强度处处为零 d正确 答案bd 3 2016 江苏常州市检测 复印机的核心部件是有机光导体鼓 它是在一个金属圆柱表面涂覆一层有机光导体opc 没有光照时opc是绝缘体 受到光照时变成导体 制成的 复印机的基本工作过程是 1 在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压 金属丝附近空气发生电离 使转动鼓体均匀带上正电 2 文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像 鼓上形成 静电潜像 3 鼓体转动经过墨粉盒 潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位 4 鼓体继续转动经过复印纸 带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上 以下说法正确的是 图2 a 步骤 1 中发生了静电感应现象b 步骤 2 中发生了局部导电现象c 步骤 3 中发生了静电平衡现象d 步骤 4 中发生了静电屏蔽现象 解析步骤 1 过程不是静电感应现象 选项a错误 步骤 2 过程发生了局部导电现象 选项b正确 步骤 3 中有电荷的移动 没有发生静电平衡现象 选项c错误 步骤 4 中不是静电屏蔽现象 选项d错误 答案b 4 多选 2017 江苏南通中学模拟 如图3所示 在两等量异种点电荷的电场中 mn为两电荷连线的中垂线 a b c三点所在直线平行于两电荷的连线 且a与c关于mn对称 b点位于mn上 d点位于两电荷的连线上 以下判断正确的是 图3 a b点场强大于d点场强b b点场强小于d点场强c a b两点间的电势差等于b c两点间的电势差d 试探电荷 q在a点的电势能小于在c点的电势能 解析在两等量异号电荷连线上 中间点电场强度最小 在两等量异号电荷连线的中垂线上 中间点电场强度最大 所以b点场强小于d点场强 选项a错误 b正确 由对称性可知 a b两点的电势差等于b c两点间的电势差 故选项c正确 因a点的电势高于c点的电势 故试探电荷 q在a点的电势能大于在c点的电势能 选项d错误 答案bc 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 q 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场强大小 再根据牛顿第二定律可以判断加速度大小 由电场中的 点 线 面 迹 判断相关问题 例1 2017 无锡模拟 如图4所示 示波管的聚焦电场是由电极a1 a2 a3 a4形成的 实线为电场线 虚线为等势线 x轴为该电场的中心轴线 一个电子从左侧进入聚焦电场 曲线pqr是它的运动轨迹 则 图4 a 电场中q点的电场强度小于r点的电场强度b 电场中p点的电势比q点的电势低c 电子从p运动到r的过程中 电场力对它先做正功后做负功d 若电子沿着x轴正方向以某一速度进入该电场 电子有可能做曲线运动 解析由电场线分布的疏密程度可知 电场中q点的电场强度大于r点的电场强度 选项a错误 沿电场方向电势越来越低 选项b正确 电子从p运动到r的过程中 电场力对它一直做正功 选项c错误 若电子沿着x轴正方向以某一速度进入该电场 电子一定做直线运动 选项d错误 答案b 变式1 2017 江苏如东高级中学学情调研 如图5 p是固定的点电荷 虚线是以p为圆心的两个圆 带电粒子q在p的电场中运动 运动轨迹与两圆在同一平面内 a b c为轨迹上的三个点 若q仅受p的电场力作用 其在a b c点的加速度大小分别为aa ab ac 速度大小分别为va vb vc 则 图5 a aa ab ac va vc vbb aa ab ac vb vc vac ab ac aa vb vc vad ab ac aa va vc vb 答案d 1 平行板电容器动态问题的分析思路 平行板电容器及其动态分析问题 2 平行板电容器问题的一个常用结论 电容器充电后断开电源 在电容器所带电荷量保持不变的情况下 电场强度与极板间的距离无关 例2 2017 江苏清江中学高三第四次月考 如图6所示 平行板电容器与电动势为e的直流电源连接 下极板接地 静电计所带电荷量很少 可被忽略 一带负电油滴被固定于电容器中的p点 现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离 则 图6 a 平行板电容器的电容将变大b 静电计指针张角变小c 带电油滴的电势能增加d 若先将上极板与电源正极的导线断开 再将下极板向下移动一小段距离 则带电油滴所受电场力不变 答案d 变式2 2017 江苏省淮安 宿迁 连云港 徐州苏北四市联考 在研究影响平行板电容器电容大小因素的实验中 一已充电的平行板电容器与静电计连接如图7所示 现保持b板不动 适当移动a板 发现静电计指针张角减小 则a板可能是 图7 a 右移b 左移c 上移d 下移 答案a 1 v t图象 根据v t图象的速度变化 斜率变化 即加速度大小的变化 确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况 进而确定电场强度的方向 电势的高低及电势能的变化 静电场中的三类图象问题 2 x图象 1 电场强度的大小等于 x图线的斜率大小 电场强度为零处 x图线存在极值 其切线的斜率为零 2 在 x图象中可以直接判断各点电势的大小 并可根据电势大小关系确定电场强度的方向 3 在 x图象中分析电荷移动时电势能的变化 可用wab quab 进而分析wab的正负 然后作出判断 3 e x图象 1 反映了电场强度随位移变化的规律 2 e 0表示场强沿x轴正方向 e 0表示场强沿x轴负方向 3 图线与x轴围成的 面积 表示电势差 面积 大小表示电势差大小 两点的电势高低根据电场方向判定 例3 多选 2017 江苏盐城中学模拟 两个点电荷q1和q2固定在x轴上o d两点 两者之间连线上各点电势高低如图8中曲线所示 ob bd 取无穷远处电势为零 由图可知 图8 a b点电场强度为零b q1为负电荷 q2为正电荷c q1电荷量一定大于q2电荷量d 将电子沿x轴从a点移到c点 电场力一直做正功 解析因为 x图线的斜率等于电场强度大小 所以b点电场强度不为零 选项a错误 因b点左侧电势为负 右侧电势为正 故可知q1为负电荷 q2为正电荷 选项b正确 因电势为零的位置离d点较近 故q1电荷量一定大于q2电荷量 选项c正确 将电子沿x轴从a点移到c点 电势一直升高 电势能降低 则电场力一直做正功 选项d正确 答案bcd 变式3 2017 江苏省泰州中学高三上学期摸底考试 如图9甲所示 直线上固定两个正点电荷a与b 其中b带 q的电荷量 c d两点将a b连线三等分 现有一个带负电的粒子从c点开始以某一初速度向右运动 不计粒子所受的重力 并且已知该粒子在c d间运动的速度v与时间t的关系图象如图乙所示 则a点电荷的电荷量可能是 图9 a 5qb 3qc 2qd q 答案a 1 带电粒子 或带电体 在电场中做直线运动 带电粒子在电场中的运动问题分析 2 带电粒子在电场中的偏转规律 3 带电粒子在交变电场中运动分析 例4 2017 江苏徐州 宿迁 连云港 淮安四市高三模拟 如图10甲所示 极板a b间电压为u0 极板c d间距为d 荧光屏到c d板右端的距离等于c d板的板长 a板o处的放射源连续无初速地释放质量为m 电荷量为 q的粒子 经电场加速后 沿极板c d的中心线射向荧光屏 荧光屏足够大且与中心线垂直 当c d板间未加电压时 粒子通过两板间的时间为t0 当c d板间加上图乙所示电压 图中电压u1已知 时 粒子均能从c d两板间飞出 不计粒子的重力及相互间的作用 求 图10 1 c d板的长度l 2 粒子从c d板间飞出时垂直于极板方向偏移的最大距离 3 粒子打在荧光屏上区域的长度 变式4 多选 2017 江苏省如东高级中学高三上学期第二次学情调研 如图11甲所示 两个平行金属板p q正对竖直放置 两板间加上如图乙所示的交流电压 t 0时 p板比q板电势高u0 在两板的正中央m点有一电子在电场力作用下由静止开始运动 电子所受重力可忽略 已知电子在0 4t0时间内未与两板相碰 则 图11 a t0 2t0时间内电子的电势能增加b 在3t0时刻电子的机械能最小c 2t0 3t0时间内电子运动的速度方向向左 且速度大小逐渐减小d 3t0 4t0时间内电子运动的速度方向向右 且速度大小逐渐减小 解析根据电场的变化情况和运动学知识可知 在0 t0时间内 p板比q板电势高u0 电场方向水平向右 电子所受电场力方向向左 加速度方向也向左 所以电子向左做匀加速直线运动 在t0 2t0时间内 p板比q板电势低u0 电场强度方向水平向左 电子所受电场力方向向右 加速度方向也向右