（9）匀强电场—江苏省2020高考物理考前冲A攻略复习讲义

1、江苏高考物理考前冲A攻略（9）匀强电场【考情播报】考纲要求匀强电场中电势差与电场强度的关系(II)带电粒子在匀强电场中的运动(II)命题预测1.考查匀强电场中电势差与电场强度的关系。2.考查平行板电容器的动态分析。3.考查带电粒子在电场中的平衡与加速。4.考查带电粒子在匀强电场中的偏转。应试技巧1.匀强电场中场强与电势差的关系：(1) E=，其中d是沿电场方向的位移。(2)匀强电场中两平行或共线线段上，电势差与线段长度成正比。2.平行板电容器动态分析的解题思路：(1)确定不变量，分析是电容器两端电压不变还是所带电荷量不变。(2)用决定式C=分析平行板电容器电容的变化。(3)用定义式C=分析电容

2、器所带电荷量或两极板间电压的变化。(4)用E=或E=分析平行板电容器极板间匀强电场场强的变化。3.带电粒子在电场中的平衡与变速直线运动:(1)带电粒子在电场中运动时重力的处理：基本粒子(电子、质子、粒子、离子等)除有说明或明确的暗示外，一般不考虑重力。带电颗粒(液滴、小球等)除有说明或明确的暗示外，一般不能忽略重力。(2)带电粒子在电场中的平衡问题的解题步骤：a.选取研究对象；b.进行受力分析，注意电场力的方向；c.由平衡条件列方程求解。(3)带电粒子在电场中的变速直线运动问题：可用运动学公式和牛顿第二定律求解，或从做功和能量转化的角度用动能定理或能量守恒定律求解。4.带电粒子在匀强电场中的偏

3、转:(1)不同的带电粒子由静止开始经过同一电场(U0)加速后，再从同一偏转电场(电压U、板宽d、板长L)射出时的偏转角度总是相同的。证明：由qU0=及tan =，得tan =。(2)粒子垂直进入电场，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O为粒子水平位移的中点(类平抛运动的推论)。(3)当讨论带电粒子的末速度v时，也可以从能量的角度求解：qUy=，其中Uy=y，指初、末位置间的电势差。5.带电粒子在电场中运动问题的两种求解思路：(1)运动学与动力学观点：a.带电粒子初速度方向与电场线平行，则粒子做匀变速直线运动；b.带电粒子的初速度方向与电场线垂直，则粒子做匀变速曲线运动(类平抛

4、运动)。(2)做功与能量变化观点：首先对带电体受力分析，再分析运动形式，然后根据具体情况选用公式计算。a.若用动能定理，则要分清有多少力做功，是恒力做功还是变力做功，同时明确所研究的运动过程动能的变化量。b.若用能量守恒定律，则分清在所研究的运动过程中有多少种能量参与转化，哪些能量增加，哪些能量减少。【真题回顾】1 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【答案】D【考点】本题考查平行板电容器的电场及电荷受力运动的问题，意在考查考生

5、分析问题的能力。【解析】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。【点拨】本题以带电粒子在平行板电容器电场中的平衡问题为背景考查平行板电容器的电场及电荷受力运动的问题，解答本题的关键是根据电场线与导体表面相垂直的特点，B板右端向下，所以电场线发生弯曲，电场力方向改变。2 如图所示，三块平行放置的带电金属薄板、中央各有一小孔，小孔分别位于、点。由点静止释放的电子恰好能运动到点现将板向右平移到点，则由点静止释放的电

6、子A运动到点返回B运动到和点之间返回C运动到点返回D穿过点【答案】A【考点】本题考查带电粒子在电场中的运动、动能定理、电容器。【解析】设A、B板间的电势差为U1，B、C板间的电势差为U2，板间距为d，电场强度为E，第一次由O点静止释放的电子恰好能运动到P点，根据动能定理得：qU1=qU2=qEd，将C板向右移动，B、C板间的电场强度，E不变，所以电子还是运动到P点速度减小为零，然后返回，故A正确；BCD错误。【点拨】本题是带电粒子在电场中的运动，主要考察匀变速直线运动的规律及动能定理，重点是电容器的动态分析，在电荷量Q不变的时候，板间的电场强度与板间距无关。【预测训练】1如图所示，A、B为平行

7、板电容器的金属板，G为静电计。开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度下列操作可使指针张开角度增大一些的是A保持开关S闭合，将R上的滑片向右移动B保持开关S闭合，将A、B两极板介开一些C断开开关S后，将A、B两极板靠近一些D断开开关S后，将A、B两极板分开一些【答案】D【考点】电容器的动态分析【解析】保持开关闭合，电容器两端的电势差等于电源的电动势，故电容器两端的电势差不变，则指针张角不变，故AB错误；断开开关，电容器带电量不变，将A、B靠近一些，则d减小，根据知，电容增大，根据U=Q/C知，电势差减小，指针张角减小，故C错误；同理可知，断开开关，将A、B两极板分开一些，电势差增大，指针张角增

8、大，故D正确；故选D。2如图所示，三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面，电势值分别为10V、20V、30V，实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，下列说法正确的是A粒子在三点所受的电场力不相等B粒子在三点的电势能大小关系为EpcEpaEkaEkc【答案】B【考点】匀强电场等势面，粒子运动轨迹【解析】A、图中表示电场中三个等势面平行且等间距，相邻等势面间的电势差相等，由此可判断电场是匀强电场，所以带电粒子在电场中各点受到的电场力相等，故A错误；C、根据电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，可知电场的方向向上，带电粒子受到向下的电场

9、力作用，粒子无论是依次沿a、b、c运动，还是依次沿c、b、a运动，都会得到如图的轨迹，所以不能确定带电粒子的运动方向，故C错误；BD、由上分析知，粒子带负电，带电粒子在电场中运动时，存在电势能与动能之间的相互转化，b点的电势最低，由Ep=q知，带电粒子在b点时的电势能最大，在c点的电势能最小，由能量守恒定律知粒子在c点的动能最大，在b点的动能最小，即有：EkbEkaEkc，EpcEpax2x1，故t3t2t1；竖直分运动是初速度为零的匀加速直线运动，故：h=12at2；由于t3t2t1，故a3a2a1；三个粒子均带正电，电场力向上，根据牛顿第二定律可知：mgEq=ma，可知液滴c所带的电荷量最

10、多，选项A正确，B错误；因a的加速度最大，则合外力最大，合外力的功最多，根据动能定理可知整个运动过程中液滴a的动能增量最大，即a球落到底板上的末动能最大，速率最大，选项C正确，D错误；故选AC。【点拨】本题考查带电粒子在电场和重力场中的运动规律，要知道小球做类平抛运动，分别对水平和竖直方向分析小球的运动，水平方向匀速直线运动，竖直方向初速度为0的匀加速直线运动，由运动的合成与分解进行分析求解即可。【每日一题】【计算题训练】如图所示为电子发射器原理图，M处是电子出射口，它是宽度为d的狭缝。D为绝缘外壳，整个装置处于真空中，半径为a的金属圆柱A可沿半径向外均匀发射速率为v的电子；与A同轴放置的金属网C的半径为2a。不考虑A、C的静电感应电荷对电子的作用和电子之间的相互作用，忽略电子所受重力和相对论效应，已知电子质量为m，电荷量为e。(1)若A、C间加速电压为U，求电子通过金属网C发射出来的速度大小ve；(2)若在A、C间不加磁场和电场时，检测到电子从M射出形成的电流为I，求圆柱体A在时间t内发射电子的数量N；(忽略C、D间的距离以及电子碰撞到C、D上的反射效应和金属网对电子的吸收)(3)若A、C间不加电压，要使由A发射的电子不从金属网C射出，可在金属网内环形区域加垂直于圆平面向里的匀强磁场，求所加磁场磁感应强度的最小值B。【解析】(1)对电子经 CA 间