【课件】高考物理二轮复习专题六电场的性质带电粒子在电场中的运动课件

10/10/2024第1讲电场的性质带电粒子在电场中的运动专题三电场与磁场突破点一电场的性质011．电势高低的比较(1)根据电场线方向判断，沿着电场线方向，电势越来越低。(2)将带电荷量为＋q的电荷从电场中的某点移至无穷远处时，电场力做正功越多，则该点的电势越高。(3)根据电势差UAB＝φA－φB判断，若UAB>0，则φA>φB，反之φA<φB。2．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。即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，若只有电场力做功，电荷的电势能与动能相互转化，总和应保持不变，即当动能增加时，电势能减少。v－t图像当带电粒子只受静电力时，从v－t图像上能确定粒子运动的加速度方向、大小变化情况，进而可判定粒子运动中经过的各点的场强方向、场强大小、电势高低及电势能的变化情况．φ－x图像(1)从φ－x图像中可以直接判断各点电势的高低，进而确定电场强度的方向及试探电荷电势能的变化．(2)φ－x图线切线的斜率大小等于沿x轴方向电场强度E的大小．E－x图像以场强沿x轴方向为例：(1)E>0表示场强沿x轴正方向，E<0表示场强沿x轴负方向．(2)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，两点的电势高低需根据电场方向判定．Ep－x图像(1)图像的切线斜率大小等于静电力大小．(2)可用于判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况.3．掌握图象问题的四个关键(1)根据v­t图象中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化，确定电场的方向、电势高低及电势能变化。(2)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。(3)E­x图象中图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小。(4)Ep­x图象中图线的切线斜率大小等于电场力大小。4．掌握平行板电容器的两个重要结论(1)电容器与电路(或电源)相连，则两端电压取决于电路(或电源)，稳定时相当于断路，两端电压总等于与之并联的支路电压。(2)充电后电容器与电路断开，电容器所带电荷量不变，此时若只改变两板间距离，则板间电场强度大小不变。电场中力与能的综合[典例1]

(多选)(2021·山东省泰安市高三下学期5月适应训练)如图所示，虚线为电场中一簇等间距的等差等势面，实线为一带电粒子通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，不计重力。下列说法正确的是(

)A．若粒子带正电，则Q点电势比P点电势高B．若粒子带负电，则Q点电势比P点电势高C．若粒子带负电，则在P点时动能大D．不论粒子带正电或负电，都是在Q点时动能大

BD

[曲线运动受力方向指向曲线凹的一侧，若粒子带正电，则电场方向竖直向下，沿电场线方向电势降低，可知Q点电势比P点电势低；若粒子带负电，则电场方向竖直向上，沿电场线方向电势降低，可知P点电势比Q点电势低，选项A错误，B正确。若粒子带负电，则粒子在P点电势能比Q点电势能高，根据能量守恒可知粒子在P点的动能比Q点的动能小；若粒子带正电，则粒子在P点电势能比Q点电势能高，根据能量守恒可知粒子在P点的动能比Q点的动能小，选项C错误，D正确。]电场中的图象问题[典例2]真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定于x轴上x1＝0和x2＝4a的两点，在它们的连线上，场强E与x的关系图象如图所示(取x轴正方向为场强正方向)，以下判断正确的是(

)A．Q1带正电、Q2带负电B．Q1的电荷量是Q2的3倍C．x轴上a处的电势比2a处的高D．带负电的试探电荷从a处移到3a处，电场力做正功平行板电容器分析类问题[典例3]如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零，可以视为短路；反向电阻无穷大，可以视为断路)连接，电源负极接地，初始时电容器不带电，闭合开关S稳定后，一带电油滴位于电容器极板间的P点且处于静止状态。下列说法正确的是(

)A．减小极板间的正对面积，带电油滴会向下移动，且P点的电势会降低B．减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动，且P点的电势会降低C．将下极板上移，带电油滴将向上运动D．断开开关S，带电油滴将向下运动

练习1：如图所示，在平面直角坐标系xOy内，坐标轴上a、b、c、d是正方形的四个顶点，分别固定着四个电荷量均为Q的点电荷，其中a、b带正电，c、d带负电，M、N、P、Q是正方形的四个顶点．取无穷远处电势为零，则下列说法正确的是(

)A．M、P两点场强大小相等，M点电势高于P点的电势B．N、Q两点场强大小相等，N点电势低于Q点的电势C．将质子沿路径M→O→P移动，静电力一直做正功D．将质子沿路径N→O→Q

移动，静电力先做负功后做正功，再做负功答案D解析根据对称性和矢量合成可知，M、P两点场强大小相等，方向相同，过M、O、P的直线为零电势线，因此M、O、P三点电势相等，均为零，则将质子沿路径M→O→P

移动，静电力一直不做功，选项A、C错误；由几何知识可知N、O、Q在同一直线上，连接三点分别与ab和cd相交于A、B点，经分析可知NA和BQ间存在场强为零的点，分别设为C、D，则N、Q间的电场方向如图所示：将质子沿路径N→C移动，静电力做负功，沿路径C→O→D移动，静电力做正功，沿路径D→Q移动，静电力做负功，选项D正确；N、Q两点场强大小相等，方向也相同，又无穷远处电势为零，则φN>0,φQ<0，所以φN>φQ，选项B错误．

练习2：(2021·江苏第二次适应性考试)某半导体PN结中存在电场，取电场强度E的方向为x轴正方向，其E－x关系如图所示，ON＝OP，OA＝OB.取O点的电势为零，则(

)A．A、B的电势相等B．从N到O的过程中，电势一直升高C．电子从N移到P的过程中，电势能先增大后减小D．电子从N移到O和从O移到P的过程中，静电力做功相等答案D解析根据U＝Ed可知，E－x图像与x坐标轴围成的面积表示某两点的电势差，由于A和B之间图像与x坐标轴围成的面积不为零，则A点和B点的电势不相等，故A错误；电场强度E的方向为x轴正方向，从N到O电场强度增大且方向沿x正方向，根据沿电场线方向电势降低可知，从N到O的过程中，电势一直降低，故B错误；从N到P电场线方向一直沿＋x方向，电子从N移到P的过程中所受静电力方向一直沿－x方向，静电力一直做负功，电势能一直增大，故C错误；根据U＝Ed可知E－x图像与x坐标轴围成的面积表示某两点的电势差，从N到O和从O到P电势差相等，根据W＝qU可知，电子从N移到O和从O移到P的过程中，静电力做功相等，故D正确．练习3：如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板B接地，开关S闭合，一带电油滴在电容器中的P点处于静止状态．下列说法正确的是(

)A．保持开关S闭合，上极板A竖直上移一小段距离，电容器的电容增大B．保持开关S闭合，上极板A竖直上移一小段距离，P点的电势将升高C．保持开关S闭合，上极板A竖直上移一小段距离过程中，电流计中电流方向向右D．开关S先闭合后断开，上极板A竖直上移一小段距离，带电油滴向下运动答案B解析保持开关S闭合，电压恒定，上极板A竖直上移，由C＝，知电容C减小，E减小，P与下极板距离不变，P与下极板电势差减小，下极板带正电，P处为负电势，故P点电势升高，由Q＝UC，知Q减少，电容器放电，电流计中电流方向向左，故A、C错误，B正确；断开S，电容器所带电荷量Q一定，上极板A竖直上移，C减小，E不变，故油滴静止不动，D错误．突破点二带电粒子在电场中的运动02[典例4]如图所示，一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速度v0从MN连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知MN与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达MN连线上的某点时(）练习4.(2020·江苏省连云港市老六所四星高中高三(下)模拟考试)(多选)如图所示，平行板电容器水平放置，开关S断开，电源通过二极管给电容器充电，一带电粒子从上、下极板左侧正中央的O点以一定速度平行于极板射入，恰好从下极板右侧边缘飞出，不计粒子自身重力和空气阻力，极板间电场可视为匀强电场，若粒子打到极板上即被吸收。以下情形，保持入射点O的位置不变，其中说法正确的是(

)

A．开关保持断开，若将上极板稍向上移动，粒子仍恰好从下极板右侧边缘飞出B．开关保持断开，若上极板稍向下移动，粒子仍能从极板右端射出C．将开关保持闭合，若将下极板稍向上移动，粒子在极板间运动时电势能减少量变小D．将开关保持闭合，若上极板稍向下移动，要求粒子仍能从下极板右侧边缘飞出，则需要增大入射速度练习4.(2020·江苏省连云港市老六所四星高中高三(下)模拟考试)(多选)如图所示，平行板电容器水平放置，开关S断开，电源通过二极管给电容器充电，一带电粒子从上、下极板左侧正中央的O点以一定速度平行于极板射入，恰好从下极板右侧边