高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題三 電場和磁場 8 電場性質(zhì)及帶電粒子在電場中的運動課件

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1、專題三電場和磁場-2-2-2-核心梳理高頻考點怎樣得高分考情分析考情分析備考定向備考定向 -3-3-3-核心梳理高頻考點怎樣得高分-4-4-4-核心梳理高頻考點怎樣得高分第8講電場性質(zhì)及帶電粒子 在電場中的運動-6-6-6-核心梳理高頻考點怎樣得高分-6-知識脈絡(luò)梳理規(guī)律方法導(dǎo)引-7-7-7-核心梳理高頻考點怎樣得高分-7-知識脈絡(luò)梳理規(guī)律方法導(dǎo)引-8-8-8-核心梳理高頻考點怎樣得高分-8-命題熱點一命題熱點二命題熱點三電場性質(zhì)的理解與應(yīng)用主要以選擇題的形式考查點電荷周圍的電場。例1真空中電荷量均為Q的兩異種點電荷連線和一絕緣正方體框架的兩側(cè)面ABB1A1和DCC1D1中心連線重合,連線中心

2、和正方體中心重合,空間中除兩異種點電荷Q產(chǎn)生的電場外,不計其他任何電場的影響,則下列說法正確的是()A.正方體兩頂點A、D電場強度相同B.正方體兩頂點A、D電勢相同C.兩等量異種點電荷周圍電場線和面ABB1A1總是垂直D.負(fù)檢驗電荷q在頂點A處的電勢能小于在頂點D處的電勢能D -9-9-9-核心梳理高頻考點怎樣得高分-9-命題熱點一命題熱點二命題熱點三解析 由等量異種點電荷的電場線分布可知,A、D兩點電場強度大小相等、方向不同,A錯誤;沿電場線方向電勢降低,A點電勢高于D點電勢,B錯誤;A、B、B1、A1四點電勢相同,但面ABB1A1不是等勢面,電場線不總與該面垂直,C錯誤;A點電勢高于D點電

3、勢,將負(fù)電荷從A點移到D點,電場力做負(fù)功,電勢能增大,D正確。-10-10-10-核心梳理高頻考點怎樣得高分-10-命題熱點一命題熱點二命題熱點三思維導(dǎo)引 -11-11-11-核心梳理高頻考點怎樣得高分-11-命題熱點一命題熱點二命題熱點三規(guī)律方法 -12-12-12-核心梳理高頻考點怎樣得高分-12-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-13-13-13-核心梳理高頻考點怎樣得高分-13-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-14-14-14-核心梳理高頻考點怎樣得高分-14-命題熱點一命題熱點二命題熱點三拓展訓(xùn)練1如圖所示,大小可以忽略不計的帶有同種電荷的小球A和B相互排斥,靜止時絕緣細(xì)線與豎直方向的

4、夾角分別為和,且,兩小球在同一水平線上,由此可知()A.B球受到的庫侖力較大,電荷量較大B.B球的質(zhì)量較大C.B球受到的拉力較大D.兩球接觸后再分開,再處于靜止?fàn)顟B(tài)時,懸線的偏角仍滿足D -15-15-15-核心梳理高頻考點怎樣得高分-15-命題熱點一命題熱點二命題熱點三解析:根據(jù)牛頓第三定律可知,無論兩球電荷量是否相等,它們所受庫侖力都相等,故無法比較它們電荷量的大小,A錯誤;對小球A、所以B球受的拉力較小,故C錯誤;兩球接觸后電荷量平分,但A小球所受的庫侖力還是等于B小球所受庫侖力,通過前面的分析,兩懸線的偏角仍有,故D正確。-16-16-16-核心梳理高頻考點怎樣得高分-16-命題熱點一

5、命題熱點二命題熱點三 平行板電容器問題常以選擇題的形式考查平行板電容器的各物理量的變化情況及電容器內(nèi)帶電物體的運動情況。例2如圖所示,平行板電容器與電動勢為E的電源連接,上極板A接地,一帶負(fù)電油滴固定于電容器中的P點?，F(xiàn)將平行板電容器的下極板B豎直向下移動一小段距離,則()A.帶電油滴所受電場力不變B.P點的電勢將升高C.帶電油滴的電勢能增大D.電容器的電容減小,極板帶的電荷量增大B-17-17-17-核心梳理高頻考點怎樣得高分-17-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-18-18-18-核心梳理高頻考點怎樣得高分-18-命題熱點一命題熱點二命題熱點三思維導(dǎo)引 -19-19-19-核心梳理高頻考點

6、怎樣得高分-19-命題熱點一命題熱點二命題熱點三規(guī)律方法1.電容器電容 2.電容器充放電(1)Q=CU(或Q=CU)(2)充電時,電流流出負(fù)極板、流入正極板;放電時,電流流入負(fù)極板、流出正極板。3.關(guān)于電容器的兩類問題(1)電壓不變電容器始終與直流電源相連,改變r、S、d中某一個量,判定U、C、Q、E等物理量如何變化。(2)電荷量不變電容器充電后與電源斷開,改變r、d或S中某一個量,判定Q、C、U、E等物理量如何變化。-20-20-20-核心梳理高頻考點怎樣得高分-20-命題熱點一命題熱點二命題熱點三拓展訓(xùn)練2(多選)(2018全國卷)如圖所示,一平行板電容器連接在直流電源上,電容器的極板水平

7、;兩微粒A、B所帶電荷量大小相等、電性相反,使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近,與極板距離相等?，F(xiàn)同時釋放A、B,它們由靜止開始運動。在隨后的某時刻t,A、B經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面。A、B間的相互作用和重力可忽略。下列說法正確的是()A.A的質(zhì)量比B的大B.在t時刻,A的動能比B的大C.在t時刻,A和B的電勢能相等D.在t時刻,A和B的動量大小相等BD -21-21-21-核心梳理高頻考點怎樣得高分-21-命題熱點一命題熱點二命題熱點三正比,B選項正確;t時刻,A和B位于同一等勢面上,但是帶電性質(zhì)不同,所以電勢能不相等,C選項錯誤;根據(jù)動量定理得,qEt=mv-0,所以動量

8、大小相等,D選項正確。-22-22-22-核心梳理高頻考點怎樣得高分-22-命題熱點一命題熱點二命題熱點三帶電粒子在電場中的運動主要以計算題的形式考查帶電粒子在電場中的受力和運動情況。-23-23-23-核心梳理高頻考點怎樣得高分-23-命題熱點一命題熱點二命題熱點三例3如圖所示,在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為l、電場強度為E的勻強電場,在與右側(cè)虛線相距也為l處有一與電場平行的屏?，F(xiàn)有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計),以垂直于電場線方向的初速度v0射入電場中,v0方向的延長線與屏的交點為O。試求:(1)粒子從射入到打到屏上所用的時間;(2)粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向間

9、夾角的正切值tan ;(3)粒子打到屏上的點P到O點的距離x。-24-24-24-核心梳理高頻考點怎樣得高分-24-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-25-25-25-核心梳理高頻考點怎樣得高分-25-命題熱點一命題熱點二命題熱點三思維導(dǎo)引 -26-26-26-核心梳理高頻考點怎樣得高分-26-命題熱點一命題熱點二命題熱點三規(guī)律方法帶電粒子在電場中運動問題的分析思路(1)首先分析粒子的運動規(guī)律,區(qū)分是在電場中的直線運動還是偏轉(zhuǎn)運動問題。(2)對于直線運動問題,可根據(jù)對粒子的受力分析與運動分析,從以下兩種途徑進(jìn)行處理:如果是帶電粒子受恒定電場力作用下的直線運動問題,應(yīng)用牛頓第二定律找出加速度,結(jié)合

10、運動學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等。如果是非勻強電場中的直線運動,一般利用動能定理研究全過程中能的轉(zhuǎn)化,研究帶電粒子的速度變化、運動的位移等。-27-27-27-核心梳理高頻考點怎樣得高分-27-命題熱點一命題熱點二命題熱點三(3)對于曲線運動問題,一般是類平拋運動模型,通常采用運動的合成與分解方法處理。通過對帶電粒子的受力分析和運動規(guī)律分析,借助運動的合成與分解,尋找兩個分運動,再應(yīng)用牛頓運動定律或運動學(xué)方程求解。(4)當(dāng)帶電粒子從一個電場區(qū)域進(jìn)入另一個電場區(qū)域時,要注意分析帶電粒子的運動規(guī)律的變化及兩區(qū)域電場交界處的有關(guān)聯(lián)的物理量,這些關(guān)聯(lián)量往往是解決問題的突破口。-28-28-28-核

11、心梳理高頻考點怎樣得高分-28-命題熱點一命題熱點二命題熱點三拓展訓(xùn)練3如圖所示,電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后,沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場,并從另一側(cè)射出。已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,加速電場電壓為U0。偏轉(zhuǎn)電場可看作勻強電場,極板間電壓為U,極板長度為l,板間距為d。-29-29-29-核心梳理高頻考點怎樣得高分-29-命題熱點一命題熱點二命題熱點三(1)忽略電子所受重力,求電子射入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度v0和從電場射出時沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離y。(2)分析物理量的數(shù)量級,是解決物理問題的常用方法。在解決(1)問時忽略了電子所受重力,請利用下列數(shù)據(jù)分析說明其原因。已知U=2.0102

12、V,d=4.010-2 m,m=9.110-31 kg,e=1.610-19 C,g取10 m/s2。(3)極板間既有靜電場也有重力場。電勢反映了靜電場各點的能的性質(zhì),請寫出電勢的定義式。類比電勢的定義方法,在重力場中建立“重力勢”G的概念,并簡要說明電勢和“重力勢”的共同特點。-30-30-30-核心梳理高頻考點怎樣得高分-30-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-31-31-31-核心梳理高頻考點怎樣得高分-31-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-32-1234561.(多選)(2017全國卷)在一靜止點電荷的電場中,任一點的電勢與該點到點電荷的距離r的關(guān)系如圖所示。電場中四個點a、b、c和d的

13、電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢a已在圖中用坐標(biāo)(ra,a)標(biāo)出,其余類推?，F(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點,在相鄰兩點間移動的過程中,電場力所做的功分別為Wa b、Wb c和Wc d。下列選項正確的是()A.EaEb=41B.EcEd=21C.Wa bWb c=31D.Wb cWc d=13AC -33-123456Eb=41,A項正確。EcEd=41,故B項錯誤。根據(jù)Uab=a-b,由題圖知,UabUbcUcd=311,由做功Wab=qUab,故WabWbc=31,C正確。WbcWcd=11,D項錯誤。-34-1234562.

14、如圖所示,a、b、c、d分別是一個菱形的四個頂點,abc=120?，F(xiàn)將三個等量的正點電荷+Q分別固定在a、b、c三個頂點上,則下列判斷正確的是()A.d點電場強度的方向由d指向OB.O點處的電場強度是d點處的電場強度的2倍C.bd連線為一等勢線D.引入一個電荷量為+q的點電荷,依次置于O點和d點,則在d點所具有的電勢能大于在O點所具有的電勢能B-35-123456解析:由點電荷的電場及電場的疊加可知,O點處的電場強度等于b處電荷連線的中垂線,由兩等量正電荷的電場中電勢分布可知,在a、c兩點電荷的電場中O點電勢高于d點電勢,而在點電荷b的電場中,O點電勢也高于d點電勢,再由電勢疊加可知,O點電勢

15、高,而正電荷在電勢越高處,電勢能越大,C、D錯誤。-36-1234563.(2018天津卷)如圖所示,實線表示某電場的電場線(方向未標(biāo)出),虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場力作用下的運動軌跡,設(shè)M點和N點的電勢分別為M、N,粒子在M和N時加速度大小分別為aM、aN,速度大小分別為vM、vN,電勢能分別為EpM、EpN。下列判斷正確的是()A.vMvN,aMaNB.vMvN,MNC.MN,EpMEpND.aMaN,EpMN,選項B、C均錯誤;電場線疏密表示電場強度大小,故N點電場強度大于M點電場強度,帶電粒子只受電場力,故aMvN,則有EkMEkN,由能量守恒定律可得EpM0)的粒子在勻強電場中運動

16、,A、B為其運動軌跡上的兩點。已知該粒子在A點的速度大小為v0,方向與電場方向的夾角為60;它運動到B點時速度方向與電場方向的夾角為30。不計重力。求A、B兩點間的電勢差。-43-123456-44-44-44-核心梳理高頻考點怎樣得高分-44-帶電粒子在交變電場中的運動問題帶電粒子在交變電場中的運動問題【典例示范】 如圖甲所示,在真空中有一邊長為a的正方形區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外。在磁場右側(cè)有一對平行金屬板M和N,兩板間距及板長均為b,板間的中心線O1O2與正方形的中心O在同一直線上。有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子以速度v0從正方形的底邊中點P沿PO方向進(jìn)入磁場,從正

17、方形右側(cè)O1點水平飛出磁場時,立即給M、N兩板加上如圖乙所示的交流電壓,最后粒子剛好以平行于M板的速度從M板的邊緣飛出。(不計粒子所受到的重力,兩板正對面之間為勻強電場,邊緣電場不計)-45-45-45-核心梳理高頻考點怎樣得高分-45-(1)求磁場的磁感應(yīng)強度B。(2)求交流電壓的周期T和電壓U0的表達(dá)式(用題目中的已知量表示)。(3)若在M、N兩板加上如圖乙所示的交流電壓,經(jīng)過 后,該粒子剛好從O1點水平飛入M、N兩板間,最終從O2點水平射出,且粒子在板間運動時間正好等于T,若U0已知,求粒子在兩板間運動過程中離M板的最小距離。-46-46-46-核心梳理高頻考點怎樣得高分-46-思維流程

18、 -47-47-47-核心梳理高頻考點怎樣得高分-47-48-48-48-核心梳理高頻考點怎樣得高分-48-以題說法變化的電場具有周期性,粒子的運動也具有周期性。這種情況下要仔細(xì)分析帶電粒子的運動過程、受力情況,弄清楚帶電粒子在變化的電場中處于什么狀態(tài),做什么運動,畫出一個周期內(nèi)的運動徑跡的草圖,是解決這類問題的主要方法。-49-49-49-核心梳理高頻考點怎樣得高分-49-針對訓(xùn)練 (多選)如圖甲所示,兩平行金屬板MN、PQ的板長和板間距離相等,板間存在如圖乙所示的隨時間周期性變化的電場,電場方向與兩板垂直,不計重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向源源不斷地射入電場,粒子射入電場時的初動能均為Ek0。已知t=0時刻射入電場的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場。則() A.所有粒子都不會打到兩極板上B.所有粒子最終都垂直電場方向射出電場C.運動過程中所有粒子的最大動能不可能超過2Ek0D.只有t=n (n=0,1,2,)時刻射入電場的粒子才能垂直電場方向射出電場ABC -50-50-50-核心梳理高頻考點怎樣得高分-50-