江苏专版高考物理二轮复习第1部分专题突破篇专题7带电粒子在电场中的运动讲练

1、4 / 17专题七 带电粒子在电场中的运动品真题髙考怎屈考？/苏卷5年考情导向、*点劈迦W恬2016 年20甘年3C14 年2D1M 年2012 年i电塢业性已江瓠亀吉匚二苏奇考T. 江节高苇T,江苏高考T*江戋克老江苏高考江彝窩考T(+11考点番如计1-1 T卜価伞 21*年 3013 35叶*一 母土二*4 2平横电钿江苏斋畫t3丈丫卷我计*弋土 弋B12旦二2命理衣星申监也由坯)、电蛹； 豊加左稠 乩耶勇帝及运豹執遽 相涉今井析秦宅住的爰为、註功忌 袖描茅化睛L和可幻力学卸輕営 H点谅色甘非计亶哥电京直电坊 申时盂遠、喽是同配3带勻叶子#丰 垢中的运功-江苏髙和却考点1|电场的性质难度：

2、中档题 题型：选择题 五年7考迢 (2014 江苏高考 T4)如图1所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心 Q下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是()A1 XV图1A. Q点的电场强度为零，电势最低B. Q点的电场强度为零，电势最高C. 从Q点沿x轴正方向，电场强度减小，电势升高D. 从Q点沿x轴正方向，电场强度增大，电势降低【解题关键】解此题的关键有两点：(1) 圆环正电荷均匀分布，x轴上各处的场强方向与 x轴平行.(2) 沿电场方向电势降低，但电场强度不一定减小.B 根据电场的叠加原理和电场线的性质解题.根据电场的对称性和电场的叠加原理知，Q点的电场强度为零.在

3、x轴上，电场强度的方向自 Q点分别指向x轴正方向和x轴负 方向，且沿电场线方向电势越来越低，所以Q点电势最高.在x轴上离Q点无限远处的电场强度为零，故沿 X轴正方向和x轴负方向的电场强度先增大后减小选项B正确.咧 （2016 江苏高考T3）一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图2所示，容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是（）图2A. A点的电场强度比 B点的大B. 小球表面的电势比容器内表面的低C. B点的电场强度方向与该处内表面垂直D. 将检验电荷从 A点沿不同路径移到 B点，电场力所做的功不同【解题关键】解此题的关键有三点

4、：（1）电场线越密的地方电场强度越大（2）电场线一定与该处的等势面垂直.（3）电场力做功的大小由始末两点的电势差与移动的电荷量共同决定.C 由题图知，B点处的电场线比 A点处的密，贝U A点的电场强度比 B点的小，选项 A 错误；沿电场线方向电势降低，选项B错误；电场强度的方向总与等势面导体表面垂直，选项C正确；检验电荷由 A点移动到B点，电场力做功一定，与路径无关，选项D错误.卜例 （多选）（2014 全国卷IT 2i）如图3所示，在正点电荷 Q的电场中有 MNP、 F四点，M N P为直角三角形的三个顶点， F为MN勺中点，/ M= 30. M N P、F四点处 的电势分别用 0 M 0N

5、、0 P、0 F表示，已知0M= 0 N,0 P=0 F,点电荷Q在M NP三点所在平面内，则（）.橫AJHP图3A点电荷Q定在MP的连线上B. 连接PF的线段一定在同一等势面上C. 将正拭探电荷从 P点搬运到N点，电场力做负功D. 0 P大于0 M【解题关键】解此题的关键有两点：(1) 正点电荷Q形成电场及等势面的特点.(2) 灵活应用三角形的几何关系.AD 本题根据点电荷形成电场中等势面的特点及在任何电场中电场线与等势面垂直的 特性进行解题.电场是由正点电荷产生的,所以电场线由正点电荷指向无穷远处,并且跟点电荷距离相等的点，电势相等，场强大小相等.由于0 M=0 N, 0 P=0 F,所以

6、点电荷 Q到M和N的距离相等，到P和F的距离相等，即过F作MN的中垂线，然后作 FP的中垂线，两中垂线的交 点为点电荷 Q所在的位置，由几何知识得 Q在 MP上，如图所示，故选项 A正确；点电荷形 成的电场中等势面是球面，故选项B错误；正试探电荷与 Q同号，所以受斥力作用，故将其从P点搬运到N点时，电场力做正功，故选项C错误；由几何关系知点电荷 Q距M的距离大， 距P的距离小，所以 0 m0 p,故选项D正确.1高考考查特点(1) 本考点重在考查电场中的基本概念、典型电场的分布特点、电场线、等势面及电场 强度的关系，电场、电势能高低的判断.(2) 理解电场力、电场力做功的特点，电场力做功与电势

7、能的关系，灵活应用电场线分 析电势高低，电势能的变化是解题的关键.2解题常见误区及提醒(1) 典型电场中电场线的分布特点不熟练，特别是正、负点电荷电场线的方向.(2) 不清楚运动电荷的电性，出现受力及做功判断的错误.(3) 公式U E- d的适用条件不清楚，乱套公式.(4) 电场力做功与电势能变化关系不准确.III练考向考向1电场力的性质1. (2013 江苏高考 Ts)下列选项中的各4圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且41电荷均匀分布，各4圆环间彼此绝缘.坐标原点o处电场强度最大的是()I)B 每个4圆环在o点产生的电场强度大小相等,设为E.根据电场的叠加原理和对称性,得A B C、D

8、各图中O点的电场强度分别为 Ea= E、Eb= ,2E、Ec= E、Ep= 0，故选项B正 确考向2电场能的性质2. （多选）（高考改编）在例3（2014 全国卷IT 2i）中，将三角形换成椭圆，如图4所示，已知a、b、c、d为椭圆的四个顶点，+ Q处在椭圆的一个焦点上，一带负电的点电荷 仅在库仑力作用下绕固定的点电荷+Q运动，则下列说法正确的是 （）【导学号：25702029】A. 负电荷在a、c两点所受的电场力相同B. 负电荷在a点和c点的电势能相等C. 负电荷由b运动到d的过程中电势能增加，动能减少D. 负电荷由a经b运动到c的过程中，电势能先增加后减少BC 在a、c两点负电荷所受电场力

9、方向不同，A项错误；以单个点电荷为球心的球面是等势面，所以a、c两点电势相等，根据电势与电势能的关系可知，负电荷在a、c两点电势能也相等，B项正确；负电荷由b到d过程中，电场力始终做负功，电势能增加，动能减 少，C项正确；负电荷由a经b到c的过程中，电场力先做正功再做负功，故电势能先减少 后增加，D项错误.3. （多选）在绝缘、光滑的水平桌面上有一带负电的小球只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能 &随位移x变化的关系如图5所示，则下列说法中正确的是（）图5A. 在带负电的小球从 xi处运动到X2处的过程中，电场力做正功B. Xi、X2处的电场强度方向均沿 x轴正方向C. Xi处的场强大小大

10、于 X2处的场强大小D. Xi处的电势比X2处的电势低AD 由于小球从Xi处运动到X2处的过程中电势能减小， 因此电场力做正功，A项正确； 由于电场力做正功，因此小球所受电场力的方向沿X轴正方向，场强方向沿 X轴负方向，B巳项错误；沿电场方向电势降低，D项正确；由巳=qEA x,即可知氏-x图线上某. X点的斜率的绝对值反映了电场强度的大小，由题图可知Xi处的场强大小小于 X2处的场强大小，C项错误.考向3电场的综合应用4. 如图6所示，均匀带正电圆环带电荷量为 Q,半径为R圆心为 Q A B C为垂直 于圆环平面的中心轴上的三个点，且 BC= 2AQ= 2QB= 2R,当在C处放置一点电荷时

11、（不影响 圆环的电荷分布情况，整个装置位于真空中 ），B点的电场强度恰好为零，则由此可得 A点 的电场强度大小为（）图6B 在带电圆环上取一长为 I的微小段，则其所带电荷量为 q= 斗，此微小段2 n R在B点产生的电场强度为 Ei= k q2，由对称性可知，带电圆环在B处产生的电场强度5 / i719 / 172 n R是水平向右的（垂直分量相抵消），大小为 压=苛 El cos 45 ，联立得由对称性知，圆环在 A点产生的电场强度水平向左，大小也为42kQ又因在C处放置一点电荷时，B点的电场强度恰好为零， 故点电荷在B点产生的电场强度水平向左,大小为 42kQ由点电荷电场强度决定式可知点电

12、荷在A点产生的电场强度水平向左，大小为需*，由电16场强度的矢量叠加可知 A点的电场强度大小为165 2kQ B项正确.5. （2016 湖北黄石二调）如图7所示，一个“ V形玻璃管 ABC倒置于竖直平面内，并 处于场强大小为 E= 1 x 103 V/m、方向竖直向下的匀强电场中，一个重力为G= 1 X 10-3 N、电荷量为q= 2X 10 一6 C的带负电小滑块从 A点由静止开始运动，小滑块与管壁的动摩擦因 数口 = 0.5.已知管长 AB= BC= L= 2 m,倾角a = 37, B点处是一段很短的光滑圆弧管，2sin 37 = 0.6 , cos 37 = 0.8 , g 取 10

13、 m/s .下列说法正确的是（）图7A. B、A两点间的电势差为 2 000 VB. 小滑块从 A点第一次运动到 B点的过程中电势能增大C. 小滑块第一次速度为零的位置在C处D. 从开始运动到最后静止，小滑块通过的总路程为3 mD LBa= ELsin a = 1.2 x 103 V , A错误；小滑块从 A点第一次运动到 B点过程中，电场力做正功，电势能减小，B错误；小滑块受到竖直向上的电场力为F= qE= 2X 10 3 N= 2Q重力和电场力的合力大小等于G方向竖直向上，可以把电场力与重力的合力等效为一个竖2直向上的“重力”，小滑块开始沿玻璃管运动的加速度为a1 = g（sin a “o

14、s a ） = 2 m/s ,所以小滑块第一次到达B点时的速度为v= 2a1L= 2 .2 m/s，在BC段，小滑块做匀减速运动，加速度大小为 a2 = g（sin a + 口 cos a ） = 10 m/s2，所以第一次速度为 0的位置到B点2v的距离为x= 0.4 m, C错误；小滑块第一次速度减为零后，又反向向B加速运动，到B2a2后又减速向A运动，这样不断地往复，最后停在B点，根据能量守恒定律，有GLsin a =Gscos a,解得s= 3 m，即小滑块通过的总路程为3 m, D正确.练后反思电场强度、电势、电势能的判断方法1 电场强度：（1）根据电场线的疏密程度进行判断；（2）根

15、据等势面的疏密程度进行判断；根据e= m进行判断.Wab2. 电势：（1）沿电场线方向电势逐渐降低；（2）若q和W已知，由Ub=判定.q3. 电势能：（1）电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大；（2）正电荷 在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能反而小.（1考点2|平行板电容器难度：中档题 题型：选择题 五年1考）品真题高考怎么考？ _卜列 （2012 江苏高考T2）充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质， 其电容C和两极板间的电势差 U的变化情况是（）A. C和U均增大B. C增大，U减小C. C减小，U增大D. C和U均

16、减小【解题关键】关键语句信息解读保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变平行板电容器的S d、Q大小不变在两极板间插入一电介质电容器介电常数 增大b 由平行板电容器电容决定式c= 4nd知，当插入电介质后，&变大，则在s、d不变的情况下C增大；由电容定义式 C= Q# U= Q又电荷量Q不变，故两极板间的电势差U减小，选项B正确.咧 （2015 全国卷HT 14）如图8所示，两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态. 现将两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转45，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将（）图8A. 保持静止状态B. 向左上方做匀

17、加速运动C. 向正下方做匀加速运动D. 向左下方做匀加速运动【解题关键】解此题的关键有两点:(1) 带电微粒在两板间的受力情况.两板旋转45后电场强度的变化特点.D 两板水平放置时，放置于两板间a点的带电微粒保持静止， 带电微粒受到的电场力45,受力D正确.与重力平衡.当将两板逆时针旋转45时，电场力大小不变，方向逆时针偏转如图，则其合力方向沿二力角平分线方向，微粒将向左下方做匀加速运动.选项1高考考查特点(1) 高考在本考点的命题热点为电容器的动态分析，带电体在电容器间的受力情况及运 动情况.(2) 解此题目的关键是从力、电两个角度分析研究，特别明确两种连接方式，并灵活应用C=eS4n kd

18、E=U等常用公式.2解题的常见误区及提醒(1) 不能正确判断平行板电容器中的变量和不变量.(2) 电容器的定义式C= 及决定式C=混淆.U4n kd 分析带电体的运动时，易出现受力分析的错误.(II旦练考向8!考堀什丛？考向1电容器的动态分析6如图9所示的实验装置中，极板 A接地，平行板电容器的极板 B与一灵敏的静电计 相接将A极板向左移动，增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电量Q电容C两极间的电压U及电容器两极板间的场强 E的变化情况是( )【导学号：25702030】A.Q变小，C不变，U不变，E变小B.Q变小，C变小，U不变，E不变C.Q不变，C变小，U变大，E不变D.Q不变，C变

19、小，U变大，E变小C 电容器未接电源，故电容器的电荷量 Q不变，A B错误；根据C= % E= U 02U d 4 n kd4 n kQ可知，当两极板间的距离 d增大时，C变小，U变大，三式联立可得 E= ，故电场强度& rSE不变，C正确，D错误.7. （2016 开封二模）如图10所示，一带电小球悬挂在平行板电容器内部，闭合开关S,电容器充电后，细线与竖直方向夹角为0，则下列说法中正确的是（）图10A. 保持开关S闭合，使两极板靠近一些，0将减小B. 保持开关S闭合，将滑动变阻器滑片向右移动，0将减小C. 打开开关S,使两极板靠近一些，0将不变D. 轻轻将细线剪断，小球将做斜抛运动C 保持

20、开关S闭合，即电容器两端电压不变，使两极板靠近些，由E=彳知，电场强度增大，0将增大，A项错误；调节滑动变阻器滑片不影响电容器两极板间的电压，B项错 r SQ误；打开开关S,电容器两极板所带电荷量不变，使两极板靠近一些，由C= - 、U=7abac,VaVcVbB.aaabac,VbVcVaC.abac aa,VbVcVaD.abacaa,VaVcVb【解题关键】解此题的关键有三点 点电荷电场线、等势线的分布特点.(2) 带电粒子运动轨迹和受力的关系.(3) 电场力做功与动能的变化关系.D a、b、c三点到固定的点电荷 P的距离rbrcEa，故带电粒子 Q在这三点的加速度 abaaa.由运动轨

21、迹可知带电粒子Q所受P的电1 2 1 2场力为斥力，从 a到b电场力做负功，由动能定理一I qUb| = 2mvb gmwO,则vb0, VcVb，又| Ub| Ubc|，贝U VaVc，故VaVcVb,选项D正确.(2015 全国卷HT 24)如图13所示，一质量为 m电荷量为q( q0)的粒子在匀 强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点.已知该粒子在A点的速度大小为Vo,方向与电场方向的夹角为 60;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为 30 .不计重力.求 A B两点间的电势差.图13【解题关键】解此题可按以下思路：(1) 重力不计，只受电场力，A、B两点在垂直电场方向分速度相等.

22、(2) 求电势差，可考虑应用动能定理.【解析】 设带电粒子在B点的速度大小为vb.粒子在垂直于电场方向的速度分量不变,VBsin 30 = vosin 60由此得Vb=：3Vo设A、B两点间的电势差为UAb,由动能定理有1 2 2qUAB= 2( vb vo)联立式得2UAb=竺 q【答案】2mvo1 高考考查特点高考对本考点的考查重在应用动力学观点和动能定理分析计算带电粒子在电场运动过 程中的受力、做功及能量变化.2 解题的常见误区及提醒(1) 常见典型电场的电场线、等势面的分布特点.(2) 电场线、等势面与运动轨迹结合点及题目中力的方向判断.(3) 动能定理应用时易出现分解的错误.练考向迎

23、考练什丛？)【导学号：25702031】图14考向1电场中的直线运动9. (2016 武汉二模)如图14所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为0，极板间距为d,带负电的微粒质量为m带电量为q,从极板M的左边缘A处以初速度vo水平射入，沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出，则(A. 微粒达到B点时动能为fmViB. 微粒的加速度大小等于gsin 0c两极板的电势差吩qcoriD.微粒从A点到B点的过程电势能减少mgd cos 0C 物体在运动过程中，受力如图所示.到达B点的动能一定不是由于物体受力不在一条直线上，因此不可能做匀速直线运动,苏,因此A错误；将电场力分解到水平方向和竖直方向

24、上，可知，Eqcos 0 = mg Eqsin 0mg=ma因此加速度大小为 gtan 0 , B错误；电容器内的电场强度E=，因此两板间qcos 0的电势差为U= Ed= qcmgd0 , c正确；从A向B运动的过程中，由于电场力做负功，电势能 增加，D错误.考向2 电场中的曲线运动10. (2016 西安六校联考)如图15所示，水平放置、相距为 d的两块平行金属板 M N 与电源相连，开关 S闭合后，M N间产生了匀强电场，一个重力与电场力相等的带电粒子垂直于电场方向从 M板边缘射入电场，粒子恰好打在N板中央，已知重力加速度为 g.图15V0t!,1qE+ mgm-t1 2= gt设N板向

25、下平移距离为 X1,粒子恰能飞出电场，则有1L= V0t 2, d+ X1=qE+ mgm2 212= gt2联立可得X1 = 3d.(2)当开关S断开时，两板所带电荷量不变，电场强度E不变，设N板上移距离为X2,则1 qE 212L= 3vot3, d X2= 2 _ ta= 2gt3联立解得X2= d.【答案】(1)3 d (2) d考向3电场中的力电综合问题11. (2016 东北三省五市联考)如图16所示，一绝缘“ ？ ”形杆由两段相互平行的足 够长的水平直杆 PQ MN和一半径为 R的光滑半圆环 MAF组成，固定在竖直平面内，其中MN杆是光滑的，PQ杆是粗糙的现将一质量为 m的带正电

26、荷的小环套在 MN杆上，小环所受的1电场力为重力的 .1/ . L! .if：m x+gQN*；d图16(1) 若将小环由D点静止释放，则刚好能到达P点，求DM间的距离；(2) 若将小环由M点右侧5R处静止释放，设小环与 PQ杆间的动摩擦因数为 口，小环所 受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功.【解析】 (1)设DM间距离为X,对小环从D点到P点过程由动能定理得qEx 2mgR= 0 01又有qE=，mg解得x= 4R1若口，则口 mg qE设小环到达P点右侧距离P点X1处静止，由动能定理得qE(5 R- X1) 2mg卩 mgx= 0”/口R解得X1=

27、卫-1十2 口则整个运动过程中克服摩擦力所做的功Vf= 口 mgx=口 mgR1十2 口1若 口 -, Wf =右 l -, W= mgR21 十 2 l22I练后反思带电粒子在电场中的运动问题的解题思路(1) 首先分析粒子的运动规律，区分是在电场中的直线运动还是曲线运动问题.(2) 对于直线运动问题，可根据对粒子的受力分析与运动分析，从以下两种途径进行处理： 如果是带电粒子在恒定电场力作用下做直线运动的问题，应用牛顿第二定律找出加速度，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，一般利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.(3)

28、 对于曲线运动问题，如是类平抛运动模型，通常采用运动的合成与分解方法处理.通 过对带电粒子的受力分析和运动规律分析，应用动力学方法或功能方法求解.(II热点模型解读|平行板电容器中带电粒子运动模型2012 江苏高考T152015 -全国卷2015 山东咼考T20模 型 展 示加速与偏转模型IIT 14带电粒 子在电 场中的 动力学 问题E1 “1H101* 1A*1V iA丁竽F t带电体在变化电场中的运动2012 江苏高考T152015 -2015 山东咼考T20全国卷IT 14模型解读带电体在平行板电容器间的运动，实际上就是在电场力作用下的力电综合问题，依然需要根据力学解题思路求解，解题过

29、程要遵从以下基本步骤：（1）确定研究对象（是单个研究对象还是物体组 ）；（2）进行受力分析（分析研究对象所受的全部外力. 其中电子、质子、正负离子等基本微观粒子在没有明确指出或暗示时一般不计重力，而带电油滴、带电小球、带电尘埃等宏观带电体一般要考虑其重力）；（3）进行运动分析（分析研究对象所处的运动环境是否存在束缚条件，并根据研究对象的受力情况确定其运动性质和运动过程）；（4）建立物理等式（由平衡条件或牛顿第二定律结合运动学规律求解，对于涉及能量的问题，一般用动能定理或能量守恒定律列方程求解典例（2016 商丘二模）如图17所示，R0为定值电阻，电源电动势E恒定，内阻不能忽略，当开关闭合，滑片P位于滑动变阻器 R左端点a时