高考物理二轮复习 人教版 专题08 电场的性质 带电粒子在电场中的运动讲义Word文档下载推荐.docx

高考物理二轮复习 人教版 专题08 电场的性质 带电粒子在电场中的运动讲义Word文档下载推荐.docx

《高考物理二轮复习 人教版 专题08 电场的性质 带电粒子在电场中的运动讲义Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮复习 人教版 专题08 电场的性质 带电粒子在电场中的运动讲义Word文档下载推荐.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

EAC.

EAD.

EA

【规律总结】1．电场叠加基本原则是平行四边形定则。

2．某些问题中，可灵活应用“平衡法”、“对称法”或“补偿法”等方法技巧。

【典例分析2】如图所示，探究电荷间相互作用力的示意图，图中金属球A带正电，置于绝缘支架上，带电小球B悬于绝缘丝线的下端，质量为m。

当悬挂在P1点的B球静止时，两带电小球刚好在同一高度，此时绝缘丝线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，则（　　）

A．A、B间的库仑力为

B．A、B间的库仑力为mgsinθ

C．将悬点移到P2，平衡时B低于A

D．将悬点移到P2，平衡时A、B仍在同一高度

【规律总结】求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路

点电荷平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多分析一个电场力。

具体步骤如下：

【典例分析3】

（多选）真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。

一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。

过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示。

以下说法正确的是（　　）

A．a点电势低于O点

B．b点电势低于c点

C．该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能

D．该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能

【规律总结】电势能大小的判断方法

判断

角度

判断方法

做功

判断法

电场力做正功，电势能减小；

电场力做负功，电势能增大

电荷

电势法

正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大

公式法

由Ep＝qφp，将q、φp的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大；

Ep的负值越小，电势能越大

能量

守恒法

在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大，电势能减小；

反之，电势能增大

考点二与平行板电容器相关的电场问题

1．必须记住的三个公式

定义式C＝

，决定式C＝

，关系式E＝

。

2．掌握两个重要结论

（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。

3．注意一个特例：

当有电容器的回路接有二极管时，因二极管的单向导电性，将使电容器的充电或放电受到限制。

【典例分析4】如图所示，平行板电容器与电动势为E′的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略。

一带负电油滴被固定于电容器中的P点。

现将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，则下列说法正确的是（　　）

A．平行板电容器的电容将变小

B．带电油滴的电势能将减小

C．静电计指针张角变小

D．若将上极板与电源正极断开后再将下极板左移一小段距离，则带电油滴所受电场力不变

【典例分析5】

（多选）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。

初始时电容器不带电，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点电势降低

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

【规律总结】“1个不变，3个公式”巧解平行板电容器问题

考点三带电粒子在电场中的运动

1．带电粒子在电场中的运动

2．解题途径的选择

（1）求解带电粒子在匀强电场中的运动时，运动和力、功能关系两个途径都适用，选择依据是题给条件，当不涉及时间时选择功能关系，否则必须选择运动和力的关系。

（2）带电粒子在非匀强电场中运动时，加速度不断变化，只能选择功能关系求解。

【典例分析6】如图所示，虚线a、b、c是电场中的一簇等势线（相邻等势线之间的电势差相等），实线为一α粒子（

He核，重力不计）仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（　　）

A．a、b、c三条等势线中，a的电势最高

B．电子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小

C．α粒子在P点的加速度大小比在Q点的加速度大小大

D．α粒子一定是从P点向Q点运动

【规律总结】电场中轨迹类问题的思维模板

【典例分析7】如图所示，一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E的匀强电场中，以初速度v0沿直线ON做匀变速运动，直线ON与水平面的夹角为30°

若小球在初始位置的电势能为零，重力加速度为g，且mg＝qE，则（　　）

A．电场方向竖直向上B．小球运动的加速度大小为

g

C．小球上升的最大高度为

D．小球电势能的最大值为

【规律总结】带电体在匀强电场中的直线运动问题的解题步骤

【典例分析8】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（　　）

A．所用时间为

B．速度大小为3v0

C．与P点的距离为

D．速度方向与竖直方向的夹角为30°

【规律总结】分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键

（1）条件分析：

不计重力，且带电粒子的初速度v0与电场方向垂直，则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动。

（2）运动分析：

一般用分解的思想来处理，即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动。

考点四电场中常考的“四类”图象问题

1．v－t图象

（1）根据v－t图象中速度变化、斜率确定电荷所受电场力的方向与大小变化。

（2）由电场力方向确定电场的方向、电势高低及电势能变化。

2．φ－x图象

（1）描述电势随位移变化的规律。

（2）根据电势的高低可以判断电场强度的方向。

（3）根据E＝

，图象φ－x的斜率为电场强度。

3．E－x图象

（1）描述电场强度随位移变化的规律。

（2）场强E正负表示场强的方向。

（3）图线与x轴围成的“面积”表示电势差。

4．Ep－x图象

（1）描述电势能随位移变化的规律。

（2）根据电势能的变化可以判断电场力做功的正、负。

（3）根据W＝ΔEp＝Fx，图象Ep－x的斜率为电场力。

【典例分析9】

（多选）一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．粒子从x1处运动到x2处的过程中电场力做正功

B．x1、x2处电场强度方向沿x轴正方向

C．x1处的电场强度大小大于x2处的电场强度大小

D．x1处的电势比x2处的电势低

【典例分析10】真空中相距为3a的两个点电荷A和B，分别固定于x轴上x1＝0和x2＝3a的两点，在二者连线上各点场强随x变化的关系如图17所示，以下说法正确的是（　　）

A．二者一定是异种电荷B．x＝a处的电势一定为零

C．x＝2a处的电势一定大于零D．A、B的电荷量之比为1∶4

【规律总结】解答图象题要注意以下三方面

（1）分析图象找出带电粒子或带电体的运动规律是解题的突破点。

（2）注意分析图象特点，找出图象的斜率、截距等，明确其意义，如Ep－x的斜率表示带电粒子受到的电场力，根据斜率的变化规律可以分析出物体受力情况、加速度情况等。

（3）分析图象时注意与动能定理、功能关系、能量守恒定律或牛顿运动定律相结合，找出图象的数学表达式或物理量的变化规律。

考点五带电粒子的力电综合问题

【考点诠释】解决力电综合问题的一般思路

【典例分析11】如图所示，在光滑的水平桌面上，水平放置的粗糙直线轨道AB与水平放置的光滑圆弧轨道BCD相切于B点，整个轨道位于水平桌面内，圆心角∠BOC＝37°

，线段OC垂直于OD，圆弧轨道半径为R，直线轨道AB长为L＝5R。

整个轨道处于电场强度为E的匀强电场中，电场强度方向平行于水平桌面所在的平面且垂直于直线OD。

现有一个质量为m、带电荷量为＋q的小物块P从A点无初速度释放，小物块P与AB之间的动摩擦因数μ＝0.25，取sin37°

＝0.6，cos37°

＝0.8，忽略空气阻力。

求：

（1）小物块第一次通过C点时对轨道的压力大小FNC1；

（2）小物块第一次通过D点后离开D点的最大距离；

（3）小物块在直线轨道AB上运动的总路程。

【规律总结】解决带电粒子在电场中运动问题的基本思路

（1）两分析：

一是对带电粒子进行受力分析，二是分析带电粒子的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）。

（2）建模型：

建立正确的物理模型（加速还是偏转），恰当选用规律或其他方法（如图象），找出已知量和待求量之间的关系。

【典例分析12】如图所示，LMN是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道，MN水平且足够长，LM下端与MN相切。

质量为m的带正电小球B静止在水平面上，质量为2m的带正电小球A从LM上距水平面高为h处由静止释放，在A球进入水平轨道之前，由于A、B两球相距较远，相互作用力可认为零，A球进入水平轨道后，A、B两球间相互作用视为静电作用，带电小球均可视为质点。

已知A、B两球始终没有接触。

重力加速度为g。

（1）A球刚进入水平轨道的速度大小；

（2）A、B两球相距最近时，A、B两球系统的电势能Ep；

（3）A、B两球最终的速度vA、vB的大小。

【规律总结】电场中动量和能量问题的解题技巧

动量守恒定律与其他知识综合应用类问题的求解，与一般的力学问题求解思路并无差异，只是问题的情景更复杂多样，分析清楚物理过程，正确识别物理模型是解决问题的关键。

参考答案

1.C2.C3.BD　4.B　5.BD　6.C7.BD8.C　9.AD10.D

11.【答案】　

（1）5.4qE　

（2）

R　（3）15R

【解析】

（1）设小物块第一次到达C点时的速度大小为vC1，根据动能定理有

qE[Lsin37°

＋R（1－cos37°

）]－μqELcos37°

＝

mv

－0

解得vC1＝

在C点根据向心力公式得FNC1′－qE＝m

解得FNC1′＝5.4qE

根据牛顿第三定律得FNC1＝5.4qE

（2）设小物块第一次到达D点时的速度大小为vD1，根据动能定理有

qE（Lsin37°

－Rcos37°

）－μqELcos37°

解得vD1＝

小物块第一次到达D点后先以速度vD1沿电场方向做匀减速直线运动，设运动的最大距离为xm，根据动能定理得

－qExm＝0－

解得xm＝

R

（3）分析可知小物块最终会在圆弧轨道上做往复运动，到达B点的速度恰好为零时，动能和电势能之和不再减小。

设小物块在直线轨道AB上运动的总路程为s，则根据功能关系得

qELsin37°

＝μqEscos37°

解得s＝

＝15R

12.【答案】　

（1）

（2）

mgh　（3）

（1）对A球下滑的过程，据机械能守恒得

2mgh＝

·

2mv

解得v0＝

（2）A球进入水平轨道后，两球组成的系统动量守恒，当两球相距最近时共速，有2mv0＝（2m＋m）v

解得v＝

v0＝

据能量守恒定律得2mgh＝

（2m＋m）v2＋Ep

解得Ep＝

mgh

（3）当两球相距最近之后，在静电斥力作用下相互远离，两球距离足够远时，相互作用力为零，系统势能也为零，速度达到稳定。

则2mv0＝2mvA＋mvB

×

＋

解得vA＝

，vB＝