高考物理二轮复习 第1部分 核心突破 专题3 电场和磁场 第1讲 电场及带电粒子在电场中的运动课件.ppt

核心专题突破 第一部分 专题三电场和磁场 2017考点解读 1 电场部分 以带电粒子运动轨迹与电场线或等势面间的关系为核心考查电场的力的性质和能的性质 带电粒子在匀强电场中的加速 偏转为考查重点 兼顾带电粒子在非匀强电场中的偏转轨迹分析 2 磁场部分 以考察带电粒子在磁场中的圆周运动为主 其次是通电导线在磁场中受安培力作用问题 3 综合部分 带电粒子在复合场中的运动问题和临界问题是考查的重点 并应关注在生产科技中的应用 1 要熟悉各种电场的电场线 等势面分布特点 运用动力学方法 功能关系解决粒子的运动轨迹和能量变化问题 2 对于带电粒子在电场 磁场和复合场中的运动问题 要善于联系力学中的运动模型 类平抛运动和匀速圆周运动 从受力情况 运动规律 能量转化等角度分析 综合运用动力学方法和功能关系加以解决 3 了解速度选择器 质谱仪 回旋加速器 磁流体发电机等构造 明确它们的工作原理 第1讲电场及带电粒子在电场中的运动 命题规律 静电场的性质及电场分布特征是高考命题的热点 题型一般为选择题 考查知识点有 1 电场的叠加 2 电场分布与电场强度 电势 电势能的大小比较与判断 3 电场力做功与电势能的变化之间的关系 4 e x图和 x图的分析和应用 题型一对电场性质的理解与应用 方法点拨 1 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 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加速度大小 bc 解析 由两等量异种点电荷的电场线分布知 过q和 q连线的垂直平分线ob的等势面为零势能面 因此同一正的试探电荷先后从o b两点移到a点做的功相同 因此 正试探电荷电势能的变化相同 d错误 点b在零势能面上 b点电势为零 由场强的合成法则知 b点的场强不为零 方向平行x轴向右 a错误 在a点放一正的试探电荷 所受的电场力方向向右 当沿x轴正方向移动时 电场力做正功电势能减少 在o点减为零 过了o点电势能为负值 所以正的试探电荷在a点电势能大于零 反之若从o点移到a点 电场力与运动方向相反 因此电场力做负功即克服电场力做功 b c正确 突破点拨 1 取无穷远处的电势为零 则y轴上各点的电势为 在x 0的区域 各点电势 在x 0的区域各点电势 2 在x轴上q和 q之间电场方向向 在y轴上各点的场强方向向 沿y轴移动电荷 电场力是否做功 变式考法 在上述题1中 若将试探电荷从o点沿y轴移到无穷远处 试分析电场力做功和电势能的变化情况 解析 由于y轴为q和 q的对称轴 故y轴为等势线 因此沿y轴移动试探电荷 试探电荷的电势能不变 电场力不做功 2 2015 全国卷 如图所示 直线a b和c d是处于匀强电场中的两组平行线 m n p q是它们的交点 四点处的电势分别为 m n p q 一电子由m点分别运动到n点和p点的过程中 电场力所做的负功相等 则 a 直线a位于某一等势面内 m qb 直线c位于某一等势面内 m nc 若电子由m点运动到q点 电场力做正功d 若电子由p点运动到q点 电场力做负功 b 解析 电子带负电荷 电子由m点分别运动到n点和p点的过程中 电场力所做的负功相等 有wmn wmp 0 而wmn qumn wmp qump q 0 所以有umn ump 0 即 m n p 匀强电场中等势线为平行的直线 所以np和mq分别是两条等势线 有 m q 故a错误 b正确 电子由m点到q点过程中 wmq q m q 0 电子由p点到q点过程中wpq q p q 0 故c d错误 a 解析 由电子射入电场后的运动轨迹可知场源点电荷为负点电荷 沿着电场线方向电势降低 即 c b a 在点电荷的电场中 虽然ab bc 但uab ubc 故电子从位置1到2和从位置3到4的过程中电场力做功w12 2w34 由能量守恒可知正确选项为a 电场性质的判断思路 命题规律 与平行板电容器有关的电场问题是高考命题的热点之一 命题特点是 1 平行板电容器的电容 电场强度 电势差 电势 电势能等物理量比较与判断 2 涉及带电粒子在电容器中的平衡和加速问题 题型二与平行板电容器有关的电场问题 1 2015 南昌二模 如图所示 平行板电容器与电动势为e的直流电源 内阻不计 连接 下极板接地 闭合开关 一带电油滴位于两板中央的p点且恰好处于平衡状态 现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离 则 a 带电油滴将沿竖直方向向上运动b 带电油滴将沿竖直方向向下运动c p点的电势将降低d 电容器的电容减小 电容器的带电量将减小 a 突破点拨 1 平行板电容器与电动势为e的直流电源 内阻不计 连接 下极板接地 说明 2 带电油滴位于两板中央的p点且恰好处于平衡状态 说明 带电油滴受 而平衡 变式考法 1 在上述题1中 试分析带电油滴的电势能和重力势能之和如何变化 2 在上述题1中 若电容器充电稳定后 断开电源 试分析当电容器下极板竖直向上移动一小段距离后 带电油滴将如何运动 其电势能如何变化 a a 题型三带电粒子在电场中的运动 命题规律 带电粒子在电场中的运动是高考的重点和热点 题型有选择题和计算题 命题规律是 1 利用运动的合成和分解分析带电粒子的类抛体运动 考查粒子的运动轨迹 受力情况和能量转化 2 结合牛顿运动定律 运动学方程 动能定理等知识 考查力电综合问题的分析能力 方法点拨 1 解决带电粒子在电场中运动问题的一般思路 1 选取研究对象 2 分析研究对象受力情况 3 分析运动状态和运动过程 初始状态及条件 直线运动还是曲线运动等 4 建立正确的物理模型 恰当选用规律或其他手段 如图线等 找出物理量间的关系 建立方程组解题 5 讨论所得结果 3 粒子在匀强电场中偏转时的两个结论 1 不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再垂直进入同一偏转电场射出时的偏转角度总是相同的 2 粒子经电场偏转后 合速度的反向延长线与初速度延长线的交点为粒子水平位移的中点 1 2015 安徽卷 在xqy平面内 有沿y轴负方向的匀强电场 场强大小为e 图中未画出 由a点斜射出一质量为m 带电量为 q的粒子 b和c是粒子运动轨迹上的两点 如图所示 其中l0为常数 粒子所受重力忽略不计 求 1 粒子从a到c过程中电场力对它做的功 2 粒子从a到c过程所经历的时间 3 粒子经过c点时的速率 突破点拨 1 在匀强电场中 电场力做功用w 计算 2 粒子在x轴方向上做 运动 在y轴方向上做 运动 根据对称性 曲线的最高点在 点 变式考法 1 在上述题1中 求曲线的最高点的y坐标 2 在上述题1中 求粒子在a点时的速度 c 处理带电粒子问题的要点1 重力是否可忽略的问题在讨论带电粒子或其他带电体的静止与运动问题时 重力是否要考虑 关键看重力与其他力相比较是否能忽略 一般来说 除明显暗示外 带电小球 液滴的重力不能忽略 电子 质子等带电粒子的重力可以忽略 一般可根据微粒的运动状态判断是否考虑重力作用 2 带电粒子在电场中的运动问题的解题技巧 1 对于直线运动问题 可根据对粒子的受力分析与运动分析 从以下两种途径分析 如果是带电粒子在恒定电场力作用下做匀变速直线运动的问题 应用牛顿第二定律求加速度 结合运动学公式确定带电粒子的速度 位移等 如果是非匀强电场中的直线运动 一般用动能定理研究全过程中能的转化 研究带电粒子的速度变化 运动的位移等 2 对于曲线运动问题 一般是类平抛运动模型 通过用运动的合成和分解方法处理 通过对带电粒子的受力分析和运动分析 应用动力学方法或功能方法求解 带电粒子在交变电场中的运动问题 预测 2016 郑州模拟 两块水平平行放置的导体板如图甲所示 大量电子 质量为m 电荷量为e 由静止开始 经电压为u0的电场加速后 连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间 当两板均不带电时 这些电子通过两板之间的时间为3t0 当在两板间加如图乙所示的周期为2t0 幅值恒为u0的周期性电压时 恰好能使所有电子均从两板间通过 不计电子重力 问 1 这些电子通过两板之间后 侧向位移 垂直于射入速度方向上的位移 的最大值和最小值分别是多少 2 侧向位移分别为最大值和最小值的情况下 电子在刚穿出两板之间时的动能之比为多少 规范答题以电场力的方向为y轴的正方向 画出电子在t 0时和t t0时进入电场后沿电场力方向的速度vy随时间t变化的vy t图象分别如图中图线a和图线b所示 设两平行板之间的距离为d 分析可知 在通过偏转电场的过程中 t 0时刻进入板间