高考物理二轮复习核心突破专题3电场和磁场第1讲电场及带电粒子在电场中的运动市赛课公开课一等奖省名师优

关键专题突破第一部分专题三电场和磁场1/64考点解读高频考点1．电场部分：以带电粒子运动轨迹与电场线或等势面间关系为关键考查电场力性质和能性质，带电粒子在匀强电场中加速、偏转为考查重点，兼顾带电粒子在非匀强电场中偏转轨迹分析．2．磁场部分：以考查带电粒子在磁场中圆周运动为主，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运动问题和临界问题是考查重点，并应关注在生产科技中应用．2/641．要熟悉各种电场电场线、等势面分布特点，利用动力学方法、功效关系处理粒子运动轨迹和能量改变问题．2．对于带电粒子在电场、磁场和复合场中运动问题，要善于联络力学中运动模型(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，综合利用动力学方法和功效关系加以处理．3．了解速度选择器、质谱仪、盘旋加速器、磁流体发电机等结构，明确它们工作原理．备考策略3/64第1讲电场及带电粒子在电场中运动4/64栏目导航2年考情回顾热点题型突破热点题源预测对点规范演练逐题对点特训5/642年考情回顾设问方式①电场基本性质[例](·全国卷乙，20题)(·全国卷甲，15题)(·全国卷丙，15题)(·浙江卷，19题)②电容器问题[例](·全国卷乙，14题)(·天津卷，4题)(·全国卷Ⅱ，14题)(·安徽卷，20题)③带电粒子在电场中运动[例](·全国卷Ⅱ，24题)(·安徽卷，23题)(·天津卷，7题)(·四川卷，10题)审题关键点(1)要从文字信息中注意审清跟电场相关矢量大小和方向，跟电场相关标量(q，φ，Ep，ΔEp，UAB，W)大小和正负．(2)要善于从三图中(电场线分布图、等势面分布图、带电粒子运动轨迹图)．提取有用信息．6/64解题模板(1)依据六大关系(电场力与电场强度、电势与电势能，电势与电势差，电势与电场强度，电势能改变与电场力做功，电场线与等势面)分析电场基本性质及各量比较．(2)带电粒子在匀强电场中运动，若不包括时间，可选择功效关系，不然必须选择力和运动关系．带电粒子在非匀强电场中运动，普通选择功效关系求解.7/64命题规律：静电场性质及电场分布特征是高考命题热点，题型普通为选择题．考查知识点有：(1)电场叠加．(2)电场分布与电场强度．电势，电势能大小比较与判断．(3)电场力做功与电势能改变之间关系．(4)E－x图和φ－x图分析和应用．热点题型突破题型一对电场性质了解与应用8/64方法点拨：1．由电场中“点、线、面、迹”判断相关问题(1)由轨迹向合外力方向弯曲，确定粒子所受电场力方向；(2)依据粒子电性判断电场线方向；(3)依据“沿电场线方向电势降低”判断电势高低；(4)依据公式Ep＝qφ(代入正负号)判断电势能大小；(5)依据电场力做功正负判断电势能改变或动能改变；(6)依据电场线或等差等势面疏密判断加速度大小．9/6410/64BC11/64解析：由两等量异种点电荷电场线分布知，过Q和－Q连线垂直平分线Ob等势面为零势能面，所以同一正试探电荷先后从O、b两点移到a点做功相同，所以，正试探电荷电势能改变相同．D错误．点b在零势能面上，b点电势为零，由场强合成法则知，b点场强不为零，方向平行x轴向右，A错误．在a点放一正试探电荷，所受电场力方向向右，当沿x轴正方向移动时，电场力做正功电势能降低，在O点减为零，过了O点电势能为负值，所以正试探电荷在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，所以电场力做负功即克服电场力做功，B、C正确．12/64突破点拨(1)取无穷远处电势为零，则y轴上各点电势为________，在x＜0区域，各点电势________，在x＞0区域各点电势________．(2)在x轴上Q和－Q之间电场方向向________，在y轴上各点场强方向向________．沿y轴移动电荷，电场力是否做功？13/64【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改变情况．解析：因为y轴为Q和－Q对称轴，故y轴为等势线，所以沿y轴移动试探电荷，试探电荷电势能不变，电场力不做功．14/642．(·全国卷Ⅰ)如图所表示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中两组平行线，M、N、P、Q是它们交点，四点处电势分别为φM、φN、φP、φQ.一电子由M点分别运动到N点和P点过程中，电场力所做负功相等．则(

)A．直线a位于某一等势面内，φM＞φQB．直线c位于某一等势面内，φM＞φNC．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B15/64解析：电子带负电荷，电子由M点分别运动到N点和P点过程中，电场力所做负功相等，有WMN＝WMP＜0，而WMN＝qUMN，WMP＝qUMP，q＜0，所以有UMN＝UMP＞0，即φM＞φN＝φp，匀强电场中等势线为平行直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，有φM＝φQ，故A错误；B正确；电子由M点到Q点过程中，WMQ＝q(φM－φQ)＝0.电子由P点到Q点过程中WpQ＝q(φp－φQ)＞0，故C、D错误．16/64A17/64解析：由电子射入电场后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φc＞φb＞φa.在点电荷电场中，即使ab＝bc，但Uab≠Ubc，故电子从位置1到2和从位置3到4过程中电场力做功W12≠2W34.由能量守恒可知正确选项为A．18/64电场性质判断思绪19/64命题规律：与平行板电容器相关电场问题是高考命题热点之一，命题特点是：(1)平行板电容器电容，电场强度．电势差，电势，电势能等物理量比较与判断．(2)包括带电粒子在电容器中平衡和加速问题．题型二与平行板电容器相关电场问题20/6421/641．(·南昌二模)如图所表示，平行板电容器与电动势为E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P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器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点电势将降低D．电容器电容减小，电容器带电量将减小A22/6423/64突破点拨(1)“平行板电容器与电动势为E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P点且恰好处于平衡状态”说明：带电油滴受________而平衡．24/64【变式考法】(1)在上述题1中，试分析带电油滴电势能和重力势能之和怎样改变(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，带电油滴将怎样运动，其电势能怎样改变．25/64A26/6427/64A28/6429/6430/6431/64题型三带电粒子在电场中运动命题规律：带电粒子在电场中运动是高考重点和热点，题型有选择题和计算题．命题规律是：(1)利用运动合成和分解分析带电粒子类抛体运动，考查粒子运动轨迹，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，考查力电综合问题分析能力．32/64方法点拨：1．处理带电粒子在电场中运动问题普通思绪(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)建立正确物理模型，恰当选取规律或其它伎俩(如图线等)找出物理量间关系，建立方程组解题；(5)讨论所得结果．33/6434/643．粒子在匀强电场中偏转时两个结论(1)不一样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偏转角度总是相同．(2)粒子经电场偏转后，合速度反向延长线与初速度延长线交点为粒子水平位移中点．35/641．(·安徽卷)在xQy平面内，有沿y轴负方向匀强电场，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粒子，B和C是粒子运动轨迹上两点，如图所表示，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功；(2)粒子从A到C过程所经历时间；(3)粒子经过C点时速率．36/6437/6438/64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，依据对称性，曲线最高点在______点．39/64【变式考法】(1)在上述题1中，求曲线最高点y坐标．(2)在上述题1中，求粒子在A点时速度．40/6441/64C42/6443/6444/6445/6446/6447/64处理带电粒子问题关键点1．重力是否可忽略问题在讨论带电粒子或其它带电体静止与运动问题时，重力是否要考虑，关键看重力与其它力相比较是否能忽略．普通来说，除显著暗示外，带电小球、液滴重力不能忽略，电子、质子等带电粒子重力能够忽略．普通可依据微粒运动状态判断是否考虑重力作用．2．带电粒子在电场中运动问题解题技巧48/64(1)对于直线运动问题，可依据对粒子受力分析与运动分析，从以下两种路径分析：①假如是带电粒子在恒定电场力作用下做匀变速直线运动问题，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速度，位移等．②假如是非匀强电场中直线运动，普通用动能定理研究全过程中能转化．研究带电粒子速度改变，运动位移等．(2)对于曲线运动问题，普通是类平抛运动模型．经过用运动合成和分解方法处理，经过对带电粒子受力分析和运动分析，应用动力学方法或功效方法求解．49/64带电粒子在交变电场中运动问题热点题源预测考向预测带电粒子在交变电场中运动问题包括受力分析、运动分析，以及对运动性质，运动轨迹和运动范围判断．是对考生应用动力学和功效观点处理电学问题综合考查，题型现有选择题又有计算题．50/64解题关键(1)对于带电粒子在交变电场中直线运动，普通多以加速、匀速或减速交替出现多运动过程情景出现．处理方法：①依据力与运动关系分析带电粒子一个改变周期内相关物理量改变规律．②借助运动图象进行运动过程分析，找出每一运动过程(或阶段)中相关物理量之间关系，进行归纳、总结、推理，寻找带电粒子运动规律．(2)对于带电粒子在交变电场中曲线运动，处理方法依然是应用运动合成与分解方法，把曲线运动分解为两个直线运动，然后应用动力学或功效关系加以处理．51/6452/64【预测】

(·郑州模拟)两块水平平行放置导体板如图甲所表示，大量电子(质量为m、电荷量为e)由静止开始，经电压为U0电场加速后，连续不停地沿平行板方向从两板正中间射入两板之间，当两板均不带电时，这些电子经过两板之间时间为3t0；当在两板间加如图乙所表示周期为2t0、幅值恒为U0周期性电压时，恰好能使全部电子均从两板间经过(不计电子重力)．问：53/64(1)这些电子经过两板之间后，侧向位移(垂直于射入速度方向上位移)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情况下，电子在刚穿出两板之间时动能之比为多少？54/6455/64规范答题以电场力方向为y轴正方向，画出电子在t＝0时和t＝t0时进入电场后沿电场力方向速度vy随时间t改变vy－t图象分别如图中图线a和图线b所表示，设两平行板之间距离为d.分析可知：在经过偏转电场过程中，t＝0时刻进入板间电子侧向位移