高中物理二轮复习 第7讲　带电粒子在电场中的运动

PART3专题三专题三电场与磁场专题网络自查专题网络自查1.通过场的类比(电场与重力场类比、电场与磁场的类比),形象理解电场的性质、掌握电场力和磁场力的特性;2.围绕两大性质,理顺电场中基本概念的相互联系,区别电场与磁场对电荷作用的条件;3.熟知两大定则(安培定则和左手定则),准确判定磁场及磁场力的方向;4.认识两类偏转模型(类平抛运动和圆周运动),掌握带电粒子在场中的运动性质、规律和分析处理方法.第7讲带电粒子在电场中的运动核心知识整合高考题型突破教师备用习题核心知识整合一、静电场的性质1.电场强度条件公式方向任何电场

正电荷受力方向沿电场线切线方向点电荷产生的电场匀强电场

核心知识整合2.电场力做功与电势能电势的定义式

辨析:①电势与场强无直接关系,零电势处可以人为选取,而场强是否为零则由电场本身决定;②电场力做功与路径无关;③电场线越密处等差等势面也越密电势差的定义式电势差与电势的关系式UAB=φA-φB电场力做功与电势能的关系式WAB=EpA-EpB

核心知识整合二、静电场的研究方法1.理想化模型.如点电荷.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.电场和重力场的比较;电场力做功与重力做功的比较;带电粒子在匀强电场中的运动和平抛运动的比较.高考题型突破高考题型1

电场性质的问题

BD高考题型突破

高考题型突破[技法点拨]1.空间某点的场强等于同时存在的各电场在该点的场强的矢量和,电场强度的叠加遵守平行四边形定则.2.电势高低的比较(1)根据电场线方向,沿着电场线方向,电势越来越低;(2)根据电势差UAB=φA-φB,若UAB>0,则φA>φB,反之φA<φB.3.电势能变化的判断(1)根据电场力做功判断,若电场力对电荷做正功,电势能减少;反之则增加.W=-ΔEp.(2)根据能量守恒定律判断,电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程.高考题型突破1.(多选)如图所示,真空中有两个电荷量为Q1、Q2的点电荷分别固定在x轴上的x1=0和x2的位置上.将一电荷量为q的试探电荷放置在x0处时,其恰好静止.现将电荷量为Q2的点电荷的固定点左移少许距离,将该试探电荷仍放置在x0处,则(

)A.试探电荷一定向右运动B.试探电荷所受电场力一定向左C.电场力对试探电荷一定是先做正功D.试探电荷的电势能一定是先减小CD■考向预测高考题型突破

高考题型突破2.如图所示为某电场的电场线和等势面分布图,其中实线为电场线,虚线代表等势面,a、b、c为电场中的三个点.下列说法正确的是 (

)A.a点的电势高于b点的电势B.a点的电场强度小于b点的电场强度C.电子从a点移到c点,电势能增大D.将电子从a点移到c点,再从c点移到b点,电场力做功代数和为零D高考题型突破[解析]根据沿电场线方向电势逐渐降低,同一等势面上电势相等可知,a点的电势等于b点的电势,选项A错误;根据电场线的疏密表示电场强度的大小可知a点的电场强度大于b点的电场强度,选项B错误;电子从a点移到c点,电场力做正功,电势能减小,选项C错误;根据电场力做功与路径无关,只与两点之间的电势差有关,将电子从a点移动到c点,再从c点移动到b点,而a、b两点处于同一等势面上,所以电场力做功的代数和为零,选项D正确.高考题型突破

C高考题型突破[解析]带电粒子所受电场力与洛伦兹力平衡,且电场力与洛伦兹力方向均与BD垂直,方向相反,无法判断粒子的电性,选项A错误;根据题述A、B、C三点的电势分别为0、φ、2φ,可知电场线方向为从C到E,若粒子带正电,则电场力方向为从C到E,洛伦兹力方向为从E到C,由左手定则可判断,磁场方向垂直于三角形所在平面向里,若粒子带负电,同理可判断磁场方向垂直于三角形所在平面向里,故选项B错误;高考题型突破

高考题型突破高考题型2

电场中的图像综合问题

例2如图甲所示,在某电场中建立Ox坐标轴,A、B为x轴上的两点,xA、xB分别为A、B两点在x轴上的坐标值.一电子仅在电场力作用下沿x轴运动,该电子的电势能Ep随其坐标x变化的关系如图乙所示,EpA和EpB分别表示电子在A、B两点时的电势能.则下列说法中正确的是(

)A.该电场可能是孤立的点电荷形成的电场B.A点的电场强度小于B点的电场强度C.电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W=EpA-EpBD.电子在A点的动能小于在B点的动能C高考题型突破[解析]由图可得该电场为匀强电场,选项A、B错误;根据电势能变化与电场力做功的关系可知,电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W=EpA-EpB,选项C正确;根据能量守恒定律,电子的动能和电势能之和保持不变,电子在A点的动能大于在B点的动能,选项D错误.高考题型突破[技法点拨]1.φ-x图像:(1)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率大小,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零.(2)在φ-x图像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φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用W

AB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断.2.E-x图像:(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.3.v-t图像:根据v-t图像的速度变化、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.高考题型突破1.在坐标-x0到x0之间有一静电场,x轴上各点的电势φ随坐标x的变化关系如图所示,一电荷量为e的质子从-x0处以一定初动能仅在电场力作用下沿x轴正向穿过该电场区域.则该质子 (

)

A.在-x0~0区间一直做加速运动B.在0~x0区间受到的电场力一直减小C.在-x0~0区间电势能一直减小D.在-x0处的初动能应大于eφ0D■考向预测高考题型突破

高考题型突破在-x0到0区间,质子受到的电场力方向向左,与运动方向相反,电场力做负功,电势能增加,选项C错误;因为质子从-x0到0区间做减速运动,从0到x0区间做加速运动,所以质子能穿过电场区域的条件是在原点处的动能E要大于零,设质子初动能为E0,从-x0到0过程中,根据动能定理得E-E0=-eφ0,所以E0=eφ0

+E>eφ0,选项D正确.高考题型突破

CD高考题型突破

高考题型突破

高考题型突破3.真空中,在x轴上的原点处和x=6a处分别固定一个点电荷M、N,在x=2a处由静止释放一个正试探电荷P,假设试探电荷P只受电场力作用沿x轴方向运动,得到试探电荷P的速度与其在x轴上的位置关系如图所示,则下列说法正确的是 (

)A.点电荷M、N一定都是负电荷B.试探电荷P的电势能一定是先增大后减小C.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为2∶1D.x=4a处的电场强度一定为零D高考题型突破

高考题型突破高考题型3

带电粒子在匀强电场中的运动

例3[2017·全国卷Ⅱ]

如图所示,两水平面(虚线)之间的距离为H,其间的区域存在方向水平向右的匀强电场.自该区域上方的A点将质量均为m、电荷量分别为q和-q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出.小球在重力作用下进入电场区域,并从该区域的下边界离开.已知N离开电场时的速度方向竖直向下;M在电场中做直线运动,刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍.不计空气阻力,重力加速度大小为g.求:(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比;(2)A点距电场上边界的高度;(3)该电场的电场强度大小.高考题型突破

高考题型突破

高考题型突破

高考题型突破[技法点拨]带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,解此类题目的关键是将运动分解成两个简单的直线运动.如解此题关键:①N离开电场时的速度方向竖直向下——N在水平方向的速度恰好减到0;②方向水平向右的匀强电场——M、N在竖直方向只受重力,二者在电场中的运动时间相等;③刚离开电场时M的动能为N的1.5倍——建立等式确定电场力和重力的关系.高考题型突破1.(多选)如图所示,O1O2为带电平行板电容器的中轴线,三个相同的带电粒子沿轴线射入两板间.粒子1打到B板的中点,粒子2刚好打在B板边缘,粒子3从两板间飞出,设三个粒子只受电场力作用,则 (

)A.三个粒子在电场中运动的时间关系为t1<t2=t3B.三个粒子在电场中运动的时间关系为t1=t2>t3C.三个粒子在电场中运动的初速度关系为v1=v2=v3D.三个粒子在飞行过程中动能的变化量关系为ΔE1=ΔE2>ΔE3BD■考向预测高考题型突破

高考题型突破2.(多选)如图甲所示,质量为m、电荷量为-e的粒子初速度为零,经电压为U1的电场加速后,在水平方向沿O1O2垂直进入偏转电场.已知形成偏转电场的平行板电容器的板长为L,两极板间距为d,O1O2为两极板的中线,P是足够大的荧光屏,且屏与极板右边缘的距离为L,不考虑电场边缘效应,不计粒子重力.则下列说法正确的是 (

)ACD高考题型突破

高考题型突破

教师备用习题1.(多选)[2019·全国卷Ⅱ]

静电场中,一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一点,则 (

)A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B.在M、N两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行AC■备用真题[解析]如图所示,在两个等量同种正点电荷产生的静电场中,在它们的中垂线上某点M由静止释放一个带负电的粒子,粒子会在中垂线上先向下加速,再向下减速通过N点,故粒子的速度可能先增大后减小,选项A正确;粒子从M点运动到N点,电场力可能一直做正功,也可能先做正功后做负功,且正功一定不小于负功,故粒子在M点的电势能一定不低于其在N点的电势能,选项C正确;教师备用习题若释放点M不在两等量同种正点电荷的中垂线上,而是在中垂线偏左或偏右一点,粒子在N点所受的电场力方向就不一定与运动轨迹在该点的切线方向平行,粒子的运动轨迹也不一定与某条电场线重合,故选项B、D错误.教师备用习题

ABD教师备用习题

教师备用习题假设Q1的电荷量为-q,把它从无穷远处移至C点过程中,电场力做功为W,如果首先放在A点的电荷只放在B点,那么把电荷量为-q的电荷从无穷远处移至C点过程中,电场力做功也为W,因此,当A、B两点都放电荷量为+q的电荷时,把电荷量为-q的电荷从无穷远处移至C点过程中,电场力做功为2W,则把电荷量为-2q的电荷从无穷远处移至C点过程中,电场力做功应为4W,选项C错误.Q2在无穷远处的电势能为0,将Q2从无穷远处移到C点,电场力做功为4W,则Q2在C点的电势能为-4W,选项D正确.教师备用习题3.(多选)[2019·全国卷Ⅲ]

如图所示,电荷量分别为q和-q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点.则 (

)A.a点和b点的电势相等B.a点和b点的电场强度大小相等C.a点和b点的电场