三维设计高考物理二轮复习课件广东专版第一部分专题电场.ppt

返回返回三维设计高考物理二轮复习课件广东专版第一部分专题电场 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望返回返回备考方向要明了备考方向要明了主要问题主要问题综综合合应应用用动动力学方法和功能关系解决力学方法和功能关系解决带电带电粒子在粒子在电场电场中的中的运运动问题动问题主要考点主要考点对电场对电场力的性力的性质质和能的性和能的性质质的理解；的理解；带电带电粒子在粒子在电场电场中的加速和偏中的加速和偏转问题转问题；带电带电粒子在粒子在电场电场中的中的临临界界问题问题主要方法主要方法理想化模型、比理想化模型、比值值定定义义法。法。类类比法。比法。运运动动的合成与的合成与分解的方法分解的方法返回返回主要策略主要策略在复在复习习本本专题时专题时，应应“抓住两条主抓住两条主线线、明确一、明确一类类运运动动、运、运用两种方法用两种方法”解决有关解决有关问题问题。两条主。两条主线线是指有关是指有关电场电场力的力的性性质质的物理量的物理量电场电场强强度和能的性度和能的性质质的物理量的物理量电势电势和和电势电势能；一能；一类类运运动动是指是指类类平抛运平抛运动动；两种方法是指；两种方法是指动动力力学方法和功能关系学方法和功能关系返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回3电势能电势能电场力做正功，电荷电场力做正功，电荷(无论正电荷还是负电荷无论正电荷还是负电荷)从电势能较从电势能较大处移向电势能较小处；反之，如果电荷克服电场力做功，大处移向电势能较小处；反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小处移向电势能较大处。那么电荷将从电势能较小处移向电势能较大处。返回返回1双选双选空间存在匀强电场，有一电荷量为空间存在匀强电场，有一电荷量为q、质量为、质量为m的粒子从的粒子从O点以速率点以速率v0射入电场，运动到射入电场，运动到A点时速率为点时速率为2v0。现有另一电荷量为。现有另一电荷量为q、质量为、质量为m的粒子以速率的粒子以速率2v0仍从仍从O点射入该电场，运动到点射入该电场，运动到B点时速率为点时速率为3v0。若忽略。若忽略重力的影响，则重力的影响，则 ()A在在O、A、B三点中，三点中，B点电势最高点电势最高B在在O、A、B三点中，三点中，A点电势最高点电势最高COA间电势差比间电势差比BO间的电势差大间的电势差大DOA间的电势差比间的电势差比BO间的电势差小间的电势差小返回返回答案：答案：AD返回返回返回返回 对平行板电容器的有关物理量对平行板电容器的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时，进行讨论时，关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量，哪些是因变量，明确它们的因果关系。一般可是自变量，哪些是因变量，明确它们的因果关系。一般可把这类问题分为两种情况来分析：把这类问题分为两种情况来分析：返回返回返回返回返回返回2 双选双选 如图如图51所示，两块平行金属板正所示，两块平行金属板正 对着水平放置，两板分别与电源正、负极对着水平放置，两板分别与电源正、负极 相连。当开关闭合时，一带电液滴恰好静相连。当开关闭合时，一带电液滴恰好静 图图51止在两板间的止在两板间的M点。则点。则 ()A当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止B当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降C开关再断开后，若减小两板间距，液滴仍静止开关再断开后，若减小两板间距，液滴仍静止D开关再断开后，若增大两板间距，液滴将下降开关再断开后，若增大两板间距，液滴将下降返回返回答案：答案：BC返回返回返回返回1.运动学观点运动学观点指用匀变速运动的公式来解决实际问题，一般有两种情指用匀变速运动的公式来解决实际问题，一般有两种情况：况：(1)带电粒子初速度方向与电场线共线，则粒子做匀变速直带电粒子初速度方向与电场线共线，则粒子做匀变速直线运动；线运动；(2)带电粒子的初速度方向垂直电场线，则粒子做匀变速曲带电粒子的初速度方向垂直电场线，则粒子做匀变速曲线运动线运动(类平抛运动类平抛运动)。返回返回2功能观点功能观点首先对带电体受力分析，再分析运动形式，然后再根据具首先对带电体受力分析，再分析运动形式，然后再根据具体情况选用公式计算。体情况选用公式计算。(1)若选用动能定理，则要分清有多少个力做功，是恒力做功若选用动能定理，则要分清有多少个力做功，是恒力做功还是变力做功，同时要明确初、末状态及运动过程中的动还是变力做功，同时要明确初、末状态及运动过程中的动能的增量。能的增量。(2)若选用能量守恒定律，则要分清带电体在运动中共有多少若选用能量守恒定律，则要分清带电体在运动中共有多少种能量参与转化，哪些能量是增加的，哪些能量是减少的。种能量参与转化，哪些能量是增加的，哪些能量是减少的。返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回规范解题规范解题由带电粒子运动轨迹可以看出其靠近由带电粒子运动轨迹可以看出其靠近P、Q两两电荷时均受到库仑斥力作用，所以电荷时均受到库仑斥力作用，所以P、Q两点电荷电性相两点电荷电性相同，选项同，选项A错误；由于错误；由于a点等势面比点等势面比b点等势面密，故点等势面密，故a点点场强大，选项场强大，选项B正确；由于两点电荷带等量同种电荷，从正确；由于两点电荷带等量同种电荷，从图像可以看出图像可以看出c点与点与a点电势相等，经判断可知带电粒子在点电势相等，经判断可知带电粒子在a点的电势能等于在点的电势能等于在c点的电势能，选项点的电势能，选项C错误；若带电粒错误；若带电粒子从子从b点向点向a点运动，电场力做负功，其电势能增加，动点运动，电场力做负功，其电势能增加，动能减小，选项能减小，选项D正确。故选正确。故选BD。返回返回命题视角命题视角2 双选双选 (2011江苏高考江苏高考)一粒子从一粒子从 A 点射入点射入电场，从电场，从 B 点射出，电场的等势面和粒子点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图的运动轨迹如图54所示，图中左侧前三所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力。下个等势面彼此平行，不计粒子的重力。下列说法正确的有列说法正确的有 ()图图54A粒子带负电荷粒子带负电荷B粒子的加速度先不变，后变小粒子的加速度先不变，后变小C粒子的速度不断增大粒子的速度不断增大D粒子的电势能先减小，后增大粒子的电势能先减小，后增大返回返回自主尝试自主尝试根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面，可大致画出电场线的形状，粒子在电场力的作用下轨面，可大致画出电场线的形状，粒子在电场力的作用下轨迹向下弯曲，根据曲线运动的特点，可以说明电场力指向迹向下弯曲，根据曲线运动的特点，可以说明电场力指向轨迹内侧，与场强方向相反，所以粒子带负电，轨迹内侧，与场强方向相反，所以粒子带负电，A正确；等正确；等势面先是平行等距，后变得稀疏，则电场强度先是匀强电势面先是平行等距，后变得稀疏，则电场强度先是匀强电场，后场强变小，即电场力先不变，后变小，场，后场强变小，即电场力先不变，后变小，B正确；根据正确；根据电场力做功电场力做功WqU，电场力做负功，所以粒子速度减小，电场力做负功，所以粒子速度减小，C错误；电场力始终做负功，由功能关系可知，粒子的电势错误；电场力始终做负功，由功能关系可知，粒子的电势能始终增加，所以能始终增加，所以D错误。故选错误。故选AB。返回返回冲关锦囊冲关锦囊 对电场中以电场线、粒子运动的轨迹线、等势线对电场中以电场线、粒子运动的轨迹线、等势线(等势面等势面)等为研究对象进行分析或推断带电粒子在电场中的运动性质。等为研究对象进行分析或推断带电粒子在电场中的运动性质。一般有两种方法：一是根据电场线或等势面的分布情况确定一般有两种方法：一是根据电场线或等势面的分布情况确定电场的强弱，借助电场线方向判断电势高低，由粒子电性和电场的强弱，借助电场线方向判断电势高低，由粒子电性和运动轨迹判断电场力做正功还是负功，从而确定电势能和动运动轨迹判断电场力做正功还是负功，从而确定电势能和动能的变化情况；二是根据能的变化情况；二是根据“轨迹向合外力的方向弯曲轨迹向合外力的方向弯曲”，由题，由题给的带电粒子的电性及轨迹的偏转方向去确定电场力的方向，给的带电粒子的电性及轨迹的偏转方向去确定电场力的方向，然后结合运动路径判断电场力做功情况，以及电势能和动能然后结合运动路径判断电场力做功情况，以及电势能和动能的变化情况。的变化情况。返回返回返回返回命题视角命题视角1 (2011福建高考福建高考)反射式速调管是常用的微反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。如图如图55所示，在虚线所示，在虚线MN两侧分别存在着方两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由点由静止开始，在电场力作用下沿直线在静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点两点 图图 55间往返运动。已知电场强度的大小分别是间往返运动。已知电场强度的大小分别是E12.0103 N/C和和E24.0103 N/C，方向如图所示，带电微粒质量，方向如图所示，带电微粒质量m1.01020 kg，带电量，带电量q1.0109C，A点距虚线点距虚线MN的距离的距离d11.0 cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应。求：，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应。求：返回返回(1)B点距虚线点距虚线MN的距离的距离d2；(2)带电微粒从带电微粒从A点运动到点运动到B点所经历的时间点所经历的时间t。返回返回返回返回答案答案(1)0.50 cm(2)1.5108 s返回返回命题视角命题视角2 如图如图56所示，虚线所示，虚线MN下方存在竖直向下方存在竖直向上的匀强电场，场强大小上的匀强电场，场强大小E2103 V/m，电，电场区域上方有一竖直放置长为场区域上方有一竖直放置长为L0.5 m的轻质的轻质绝缘细杆，细杆的上下两端分别固定一个带电绝缘细杆，细杆的上下两端分别固定一个带电小球小球A、B，它们的质量均为，它们的质量均为m0.01 kg，A球带正电，球带正电，图图56电荷量为电荷量为q12.5104 C；B球带负电，电荷量为球带负电，电荷量为q25105 C，B球到球到MN的距离的距离h0.05 m。现将轻杆由静止释放。现将轻杆由静止释放(g取取10 m/s2)，求：，求：返回返回(1)B球进入匀强电场、球进入匀强电场、A球未进入匀强电场过程球未进入匀强电场过程B球的加速度球的加速度大小；大小；(2)小球从开始运动到小球从开始运动到A球刚进入匀强电场过程的时间；球刚进入匀强电场过程的时间；(3)B球向下运动离球向下运动离MN的最大距离。的最大距离。返回返回返回返回返回返回答案答案(1)15 m/s2(2)0.3 s(3)1.3 m返回返回冲关锦囊冲关锦囊 处理带电粒子在电场中的运动问题。首先要注意区分不同的物理处理带电粒子在电场中的运动问题。首先要注意区分不同的物理过程，弄清在不同的过程中粒子的受力情况和运动情况。在解题时主过程，弄清在不同的过程中粒子的受力情况和运动情况。在解题时主要可以从以下两条线索展开：要可以从以下两条线索展开：(1)力和运动的关系力和运动的关系根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二 定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移 等，这条线索通常适用于受恒力作用下做匀变速直线运动的情况。等，这条线索通常适用于受恒力作用下做匀变速直线运动的情况。(2)功和能的关系功和能的关系根据电场力对带电粒子所做的功引起带电粒子根据电场力对带电粒子所做的功引起带电粒子 能量的变化，利用动能定理研究全过程中能的转化，研究带电粒能量的变化，利用动能定理研究全过程中能的转化，研究带电粒 子的速度变化、经历的位移等。这条线索也适用于非匀强电场。子的速度变化、经历的位移等。这条线索也适用于非匀强电场。返回返回返回返回命题视角命题视角1 如图如图57所示，水平放置的平行板电所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，它容器，原来两板不带电，上极板接地，它的极板长的极板长L0.1 m，两板间距离，两板间距离d0.4 cm，有一束由相同微粒组成的带电粒子流以相有一束由相同微粒组成的带电粒子流以相 图图57同的初速度从两板中央平行于极板射入，由于重力作用粒子同的初速度从两板中央平行于极板射入，由于重力作用粒子能落到下极板上，已知粒子质量能落到下极板上，已知粒子质量m2.0106 kg，电荷量，电荷量q1.0108 C，电容器电容，电容器电容C1.0106 F，若第一个粒子刚好落，若第一个粒子刚好落到下极板中点到下极板中点O处，取处，取g10 m/s2。求：。求：返回返回(1)则带电粒子入射初速度的大小；则带电粒子入射初速度的大小；(2)两板间电场强度为多大时，带电粒子能刚好落在下极两板间电场强度为多大时，带电粒子能刚好落在下极板右边缘板右边缘B点；点；(3)落到下极板上带电粒子总的个数。落到下极板上带电粒子总的个数。返回返回返回返回返回返回答案答案(1)2.5 m/s(2)1.5103 V/m(3)601个个返回返回命题视角命题视角2 如图如图58所示的直角坐标系中，在所示的直角坐标系中，在直线直线x2l0到到y轴区域内存在着两个大轴区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场，其小相等、方向相反的有界匀强电场，其中中x轴上方的电场方向沿轴上方的电场方向沿y轴负方向，轴负方向，x轴轴 图图58下方的电场方向沿下方的电场方向沿y轴正方向。在电场左边界上轴正方向。在电场左边界上A(2l0，l0)到到C(2l0，0)区域内，连续分布着电量为区域内，连续分布着电量为q、质量为、质量为m的的粒子。从某时刻起由粒子。从某时刻起由A点到点到C点间的粒子，依次连续以相同的点间的粒子，依次连续以相同的速速返回返回度度v0沿沿x轴正方向射入电场。若从轴正方向射入电场。若从A点射入的粒子，恰好从点射入的粒子，恰好从y轴上的轴上的A(0，l0)沿沿x轴正方向射出电场，其轨迹如图虚线所轴正方向射出电场，其轨迹如图虚线所示。不计粒子的重力及它们间的相互作用。示。不计粒子的重力及它们间的相互作用。(1)求匀强电场的电场强度求匀强电场的电场强度E；(2)求在求在AC间还有哪些位置的粒子，通过电场后也能沿间还有哪些位置的粒子，通过电场后也能沿x轴正轴正方向运动？方向运动？返回返回返回返回返回返回返回返回冲关锦囊冲关锦囊 对于带电粒子在电场中做曲线运动的问题，一般以类平对于带电粒子在电场中做曲线运动的问题，一般以类平抛运动模型较多，解决此类问题又常以运动的合成与分解方抛运动模型较多，解决此类问题又常以运动的合成与分解方法处理。通过对带电粒子的运动和受力的分析，借助运动的法处理。通过对带电粒子的运动和受力的分析，借助运动的合成与分解，寻找两个方向的分运动，再应用牛顿运动定律合成与分解，寻找两个方向的分运动，再应用牛顿运动定律或运动学规律求解。同时还要注意，当带电粒子从一个电场或运动学规律求解。同时还要注意，当带电粒子从一个电场区域进入到另一个电场区域时，要注意分析带电粒子的运动区域进入到另一个电场区域时，要注意分析带电粒子的运动变化规律及两区域电场交界处有关联的物理量，因为这些关变化规律及两区域电场交界处有关联的物理量，因为这些关联量是解决问题的重要突破口。联量是解决问题的重要突破口。返回返回返回返回命题视角命题视角1 (2011安徽高考安徽高考)如图如图59甲所示，两平行正对的金属板甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间粒子被固定在两板的正中间P处。若在处。若在t0时刻释放该粒子，粒时刻释放该粒子，粒子会时而向子会时而向A板运动，时而向板运动，时而向B板运动，并最终打在板运动，并最终打在A板上。则板上。则t0可能属于的时间段是可能属于的时间段是 ()图图59返回返回返回返回返回返回命题视角命题视角2 在金属板在金属板A、B间加上如图间加上如图510乙所示的大小不变、乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压方向周期性变化的交变电压U0，其周期为，其周期为T。现有电子以。现有电子以平行于金属板的速度平行于金属板的速度v0从两板中央射入。已知电子的质量从两板中央射入。已知电子的质量为为m，电荷量为，电荷量为e，不计电子的重力，求：，不计电子的重力，求：图图510返回返回(1)若电子从若电子从t0时刻射入，在半个周期内恰好能从时刻射入，在半个周期内恰好能从A板的板的边缘飞出，则电子飞出时速度的大小为多少？边缘飞出，则电子飞出时速度的大小为多少？(2)若电子从若电子从t0时刻射入，恰能平行于金属板飞出，则金时刻射入，恰能平行于金属板飞出，则金属板至少为多长？属板至少为多长？(3)若电子恰能从两板中央平行于板飞出，电子应从哪一时若电子恰能从两板中央平行于板飞出，电子应从哪一时刻射入？两板间距至少为多大？刻射入？两板间距至少为多大？返回返回返回返回返回返回返回返回冲关锦囊冲关锦囊 对于带电粒子在交变电场中的直线运动，一般多以加对于带电粒子在交变电场中的直线运动，一般多以加速、减速交替出现的多过程情况较多。解决的方法主要根速、减速交替出现的多过程情况较多。解决的方法主要根据运动学或动力学认真分析清楚其中一个完整的过程，有据运动学或动力学认真分析清楚其中一个完整的过程，有时也可借助时也可借助vt图像进行运动过程分析，并找出各个过程图像进行运动过程分析，并找出各个过程间的重要物理量间的关系，进行归纳、推理，从而寻找其间的重要物理量间的关系，进行归纳、推理，从而寻找其运动规律再进行分段处理求解。运动规律再进行分段处理求解。对于带电粒子在交变电场中的曲线运动，解决的方法对于带电粒子在交变电场中的曲线运动，解决的方法仍然是应用运动的合成与分解的方法，把曲线运动分解为仍然是应用运动的合成与分解的方法，把曲线运动分解为两个直线运动，再分别用直线运动的规律加以解决。两个直线运动，再分别用直线运动的规律加以解决。返回返回点击下图进入点击下图进入