2019届二轮复习电场及带电粒子在电场中的运动课件（共53张）（全国通用） 53页

专题整合突破 专题三　电场和磁场 第 8 讲　电场及带电粒子在电场中的运动 1 微网构建 2 高考真题 3 热点聚焦 4 复习练案 微 网 构 建 高 考 真 题 1 ． (2018· 全国 Ⅰ ， 16) 如图，三个固定的带电小球 a 、 b 和 c ，相互间的距离分别为 ab ＝ 5cm ， bc ＝ 3cm ， ca ＝ 4cm 。小球 c 所受库仑力的合力的方向平行于 a 、 b 的连线。设小球 a 、 b 所带电荷量的比值的绝对值为 k ，则 ( 　　 ) D 　 2 ． ( 多选 )(2018 · 全国 Ⅰ ， 21) 图中虚线 a 、 b 、 c 、 d 、 f 代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面 b 上的电势为 2V 。一电子经过 a 时的动能为 10eV ，从 a 到 d 的过程中克服电场力所做的功为 6eV 。下列说法正确的是 ( 　 　 ) A ．平面 c 上的电势为零 B ．该电子可能到达不了平面 f C ．该电子经过平面 d 时，其电势能为 4eV D ．该电子经过平面 b 时的速率是经过 d 时的 2 倍 AB 　 [ 解析 ] 　 A 对：因等势面间距相等，由 U ＝ Ed 得相邻虚线之间电势差相等，由 a 到 d ， eU ad ＝ 6eV ，故 U ad ＝ 6V ； 各虚线电势如图所示，因电场力做负功，故电场方向向右，沿电场线方向电势降低， φ c ＝ 0 。 BD 　 4 ． ( 多选 )(2018 · 全国 Ⅲ ， 21) 如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平；两微粒 a 、 b 所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等。现同时释放 a 、 b ，它们由静止开始运动。在随后的某时刻 t ， a 、 b 经过电容器两极板间下半区域的同一水平面。 a 、 b 间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是 ( 　 　 ) A ． a 的质量比 b 的大 B ．在 t 时刻， a 的动能比 b 的大 C ．在 t 时刻， a 和 b 的电势能相等 D ．在 t 时刻， a 和 b 的动量大小相等 BD 　 5 ． (2018 · 北京， 19) 研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是　 　 ( 　　 ) A ．实验前，只用带电玻璃棒与电容器 a 板接触，能使电容器带电 B ．实验中，只将电容器 b 板向上平移，静电计指针的张角变小 C ．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D ．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 A 　 6 ． (2018 · 天津， 3) 如图所示，实线表示某电场的电场线 ( 方向未标出 ) ，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设 M 点和 N 点的电势分别为 φ M 、 φ N ，粒子在 M 和 N 时加速度大小分别为 a M 、 a N ，速度大小分别为 v M 、 v N ，电势能分别为 E p M 、 E p N 。下列判断正确的是 ( 　　 ) A ． v M < v N ， a M < a N 　　　　 B ． v M < v N ， φ M < φ N C ． φ M < φ N ， E p M < E p N 　　　　 D ． a M < a N ， E p M < E p N D 　 [ 解析 ] 　 因为 N 点的电场线密，所以场强大，受到的电场力大，加速度大，即 a M < a N 。由虚线弯曲方向知，带负电粒子受力指向运动轨迹的凹侧，电场方向由电场线稀疏一侧指向电场线密集一侧，沿电场线方向电势降低，即 φ M > φ N 。又由 E p ＝ qφ 知，带负电粒子在电势越低的位置，具有的电势能越大，即 E p M < E p N 。若带负电粒子由 M 向 N 运动过程中电场力做负功，则动能减小，所以 v M > v N 。若带负电粒子由 N 向 M 运动过程中电场力做正功，则动能增大，也可得 v M > v N ，故选 D 。 7 ． (2018 · 江苏， 5) 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 D 　 8 ． (2018 · 北京， 24(1)) 静电场可以用电场线和等势面形象描述。 a ．请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷 Q 的场强表达式； b ．点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面 S 1 、 S 2 到点电荷的距离分别为 r 1 、 r 2 。我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小，请计算 S 1 、 S 2 上单位面积通过的电场线条数之比 N 1 / N 2 。 热 点 聚 焦 热点一　电场性质的理解与应用 3 ． 电势能变化的判断 (1) 根据电荷电势能公式判断， E p ＝ qφ ，代数时注意正、负号， E p 值的正、负代表大小。 (2) 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 AB ＝－ ΔE p 。 (3) 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，电的电势能与动能相互转化，而总和应保持不变。即当动能增加时，电势能减少。 　　　　　 ( 多选 )(2018 · 山东省青岛市二模 ) 如图所示，两个带等量正电的点电荷分别位于 x 轴上的 P 、 Q 两点，其位置关于坐标原点 O 对称，圆弧曲线是一个以 O 点为圆心的半圆， c 点为半圆与 y 轴的交点， a 、 b 两点为一平行于 x 轴的直线与半圆的交点，下列说法正确的是 ( 　 　 ) 典例 1 AD 　 [ 解析 ] 　 结合等量同号正电荷的电场分布特点图可知， a ， b 两点关于两点电荷的连线的中垂线对称， a 、 b 两点电势相同， A 正确；电场强度的方向沿电场线的切线方向，由图可知， a 、 b 两点的电场强度的方向不同，故 B 错误； 方法总结 两个等量点电荷的电场强度分布特点 〔 类题演练 1〕 ( 多选 )(2018 · 广东省梅州市高三下学期二模 ) 如图 ( a ) 所示， A 、 B 、 C 三点是在等量同种正电荷连线垂线上的点，一个带电量为 q ，质量为 m 的点电荷从 C 点由静止释放，只在电场力作用下其运动的 v － t 图象如图 ( b ) 所示，运动到 B 点处对应的图线的切线斜率最大 ( 图中标出了该切线 ) ，其切线斜率为 k ，则 ( 　 　 ) BC 　 1 ．静电力做功的求解方法 (1) 由功的定义式 W ＝ Fl cos α 来求 (2) 利用结论 “ 电场力做功等于电荷电势能增量的负值 ” 来求，即 W ＝－ ΔE p (3) 利用 W AB ＝ qu AB 来求 2 ． 电场中功能关系的理解及应用方法 (1) 若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变 (2) 若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变 (3) 除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化 (4) 所有力对物体所做的功等于物体动能的变化 热点二　电场中功能关系的综合应用 (2018 · 山东省淄博、莱芜高三下学期模拟 ) 如图所示，竖直固定的光滑绝缘细杆上 O 点套有一个电荷量为－ q 的小环，在杆的左侧固定一个电荷量为＋ Q 的点电荷，杆上 a 、 b 两点与 Q 正好构成等边三角形， c 是 ab 的中点。使小环从 O 点无初速度释放，小环通过 a 点的速率为 v 。若已知 ab ＝ Oa ＝ l ，静电力常量为 k ，重力加速度为 g 。则 ( 　　 ) 典例 2 D 　 〔 类题演练 2〕 (2018 · 吉林省实验中学高三下学期模拟 ) 如图甲所示，在光滑水平桌面内 xOy 直角坐标系中 x 轴上方区域存在水平向右的匀强电场，一带电小球以某一初速度开始运动，先后与坐标轴相交于 a 、 b 两点，图中虚线为其运动轨迹线。已知 b 点电势为零，由此可知 ( 　　 ) C 　 A ．小球带正电 B ．小球从 a 运动到 b 的过程中，重力势能减小，电势能增加，动能减少 C ．小球从 a 运动到 b 的过程中，电势能增加量等于动能减少量 D ．电势沿 x 轴方向变化图象如图乙所示 [ 解析 ] 　 由小球的运动轨迹可知，小球受到的电场力方向向左，与电场强度方向相反，故小球带负电，故 A 错误；小球在水平桌面上从 a 运动到 b 的过程中，重力不做功，重力势能不变，电场力做负功，电势能增加，故动能减小，故 B 错误， C 正确； φ － x 图象的切线斜率表示电场强度，而该电场是匀强电场，故图乙错误，故 D 错误；故选 C 。 热点三　平行板电容器的动态分析 　　　　　 ( 多选 )(2018 · 河南省开封市高三下学期 5 月模拟 ) 电源、开关 S 、定值电阻 R 1 、 R 2 、光敏电阻 R 3 和电容器连接成如图所示电路，电容器的两平行板水平放置。当开关 S 闭合，并且无光照射光敏电阻 R 3 时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的 M 点，当用强光照射光敏电阻 R 3 时，光敏电阻的阻值变小，则 ( 　 　 ) A ．液滴向下运动 B ．液滴向上运动 C ．电容器所带电荷量减少 D ．电容器两极板间电压变大 典例 3 BD 　 [ 解析 ] 　 当用强光照射光敏电阻 R 3 时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大， R 1 两端间的电压增大，电容器的电压增大，板间场强增大，液滴所受的电场力增大，液滴向上运动。故 A 错误， BD 正确；电容器的电压增大，电容不变，由 Q ＝ CU 知，电容器所带电荷量增大。故 C 错误。 〔 类题演练 3〕(2018· 吉林省实验中学高三下学期模拟 ) 如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管 ( 正向通电时可以理解为短路，反向通电时可理解为断路 ) 连接，电源正极接地。初始电容器不带电，闭合开关，电路稳定后，一带电油滴位于电容器中的 P 点且处于静止状态。下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．上极板上移，带电油滴向下运动 B ．上极板上移， P 点电势升高 C ．上极板下移，带电油滴向下运动 D ．上极板下移， P 点电势升高 D 　 1 ．带电粒子在电场中受力分析时的注意事项 (1) 对于电子、质子、 α 粒子、其他原子核或正、负离子等带电粒子，均可不计重力作用，在解题时没有特殊说明可忽略重力 (2) 对于带电液滴、带电小球、带电尘埃等，重力一般不能忽略，但重力 mg 远小于电场力 qE 时，也可忽略重力 (3) 根据题意进行分析，有些问题中隐含着忽略重力的信息，或考虑重力后题目无法解答，这时也应忽略重力 热点四　带电粒子在电场中的运动 2 ． 带电粒子在电场中的加速 (1) 匀强电场中， v 0 与 E 平行时，优先用功能关系求解，若不行，则用牛顿第二定律和运动学公式 (2) 非匀强电场中，只能用功能关系求解 3 ． 带电粒子在匀强电场中的偏转 ( v 0 垂直于 E 的方向 ) ，如图所示 　　　　　 (2018 · 山东省潍坊市高三下学期一模 ) 如图所示，两竖直虚线间距为 L ，之间存在竖直向下的匀强电场。自该区域左侧的 A 点将质量为 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水平方向射出，小球进入电场区域，并从该区域的右边界离开。已知 N 离开电场时的位置与 A 点在同一高度， M 刚离开电场时的动能为刚进入电场时动能的 8 倍，不计空气阻力，重力加速度大小为 g ，已知 A 点到左边界的距离也为 L 。 典例 4 (1) 求该电场的电场强度大小； (2) 求小球射出的初速度大小； (3) 要使小球 M 、 N 离开电场时的位置之间的距离不超过 L ，仅改变两小球的相同射出速度，求射出速度需满足的条件。 〔 类题演练 4〕 (2018 · 黑龙江省哈尔滨市二模 ) 如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为 U 0 ，电容器板长 l ＝ 10cm ，板间距离 d ＝ 10cm ，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是 L ＝ 10cm ，在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示。 ( 每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的 ) 求： (1) 在 t ＝ 0.06s 时刻，电子打在荧光屏上的何处； (2) 荧光屏上有电子打到的区间有多长。