2020高考物理二轮复习600分冲刺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课件.ppt

专题整合突破第一部分 专题三电场和磁场要点解读要点解读1.电场部分：以带电粒子运动轨迹与电场线或等势面间的关系为核心考查电场电场部分：以带电粒子运动轨迹与电场线或等势面间的关系为核心考查电场的力的性质和能的性质，以带电粒子在匀强电场中的加速、偏转为考查重点，的力的性质和能的性质，以带电粒子在匀强电场中的加速、偏转为考查重点，兼顾带电粒子在非匀强电场中的偏转轨迹分析。兼顾带电粒子在非匀强电场中的偏转轨迹分析。2.磁场部分：以考查带电粒子在磁场中的圆周运动为主，其次是通电导线在磁磁场部分：以考查带电粒子在磁场中的圆周运动为主，其次是通电导线在磁场中受安培力作用问题。场中受安培力作用问题。3.综合部分：带电粒子在复合场中的运动问题和临界问题是考查的重点，并应综合部分：带电粒子在复合场中的运动问题和临界问题是考查的重点，并应关注在生产科技中的应用。关注在生产科技中的应用。备考对策备考对策 1.要熟悉各种电场的电场线、等势面分布特点，运用动力学方法、功能关系解要熟悉各种电场的电场线、等势面分布特点，运用动力学方法、功能关系解决粒子的运动轨迹和能量变化问题。决粒子的运动轨迹和能量变化问题。2.对于带电粒子在电场、磁场和复合场中的运动问题，要善于联系力学中的运对于带电粒子在电场、磁场和复合场中的运动问题，要善于联系力学中的运动模型动模型(类平抛运动和匀速圆周运动类平抛运动和匀速圆周运动)，从受力情况、运动规律、能量转化等角，从受力情况、运动规律、能量转化等角度分析，综合运用动力学方法和功能关系加以解决。度分析，综合运用动力学方法和功能关系加以解决。3.了解速度选择器、质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机等构造，明确它们的了解速度选择器、质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机等构造，明确它们的工作原理。工作原理。第8讲电场及带电粒子在电场中的运动1体 系 认 知 感 悟 真 题 2聚 焦 热 点 备 考 通 关3复 习 练 案 课 时 跟 踪 体系认知 感悟真题 1(2019全国卷，15)如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则()AP和Q都带正电荷BP和Q都带负电荷CP带正电荷，Q带负电荷DP带负电荷，Q带正电荷D解析A、B错：细绳竖直，把P、Q看作整体，在水平方向不受力，对外不显电性，带异种电荷。C错，D对：如果P、Q带不同性质的电荷，受力如图所示，由图知，P带负电、Q带正电时符合题意。2(多选)(2019全国卷，20)静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动，N为粒子运动轨迹上的另外一点，则()A运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小B在M、N两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行AC 3(多选)(2019全国卷，21)如图，电荷量分别为q和q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则()Aa点和b点的电势相等Ba点和b点的电场强度大小相等Ca点和b点的电场强度方向相同D将负电荷从a点移到b点，电势能增加BC 4(2019北京卷，17)如图所示，a、b两点位于以负点电荷Q(Q0)为球心的球面上，c点在球面外，则()Aa点场强的大小比b点大Bb点场强的大小比c点小Ca点电势比b点高Db点电势比c点低D5(2019江苏，5)一匀强电场的方向竖直向上。t0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P，不计粒子重力，则Pt关系图象是()A6(多选)(2019江苏，9)如图所示，ABC为等边三角形，电荷量为q的点电荷固定在A点。先将一电荷量也为q的点电荷Q1从无穷远处(电势为0)移到C点，此过程中，电场力做功为W。再将Q1从C点沿CB移到B点并固定。最后将一电荷量为2q的点电荷Q2从无穷远处移到C点。下列说法正确的有()ABD 8(2019北京，23)电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图象都相同。图1 (1)请请在在图图1中中画画出出上上述述uq图图象象。类类比比直直线线运运动动中中由由vt图图象象求求位位移移的的方方法法，求求两两极极间间电电压压为为U时时电电容容器器所所储储存的存的电电能能Ep。(2)在在如如图图2所所示示的的充充电电电电路路中中，R表表示示电电阻阻，E表表示示电电源源(忽忽略略内内阻阻)。通通过过改改变变电电路路中中元元件件的的参参数数对对同同一一电电容容器器进进行两次充行两次充电电，对应对应的的qt曲曲线线如如图图3中中所示。所示。a两条曲线不同是_(选填E或R)的改变造成的；b电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径。R图2 图3 (3)设想使用理想的“恒流源”替换(2)中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和(2)中电源对电容器的充电过程，填写下表(选填“增大”“减小”或“不变”)。9(2019天津，12)2018年，人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生，这种引擎不需要燃料，也无污染物排放。引擎获得推力的原理如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极A、B之间的匀强电场(初速度忽略不计)，A、B间电压为U，使正离子加速形成离子束，在加速过程中引擎获得恒定的推力。单位时间内飘入的正离子数目为定值，离子质量为m，电荷量为Ze，其中Z是正整数，e是元电荷。聚焦热点 备考通关 电场性质的理解与应用电场性质的理解与应用 核核 心心 知知 识识【典例1】(多选)(2019河北省衡水中学下学期二调模拟)电荷量不等的两点电荷固定在x轴上坐标为3L和3L的两点处，其中坐标为3L处的点电荷带电量的绝对值为Q，两点电荷连线上各点的电势随x变化的关系图象如图所示，其中xL处的电势最低，x轴上M、N两点的坐标分别为2L和2L，已知静电力常量为k，则下列说法正确的是()AB 典典 例例 探探 究究两个等量点电荷的电场强度分布特点 类类 题题 演演 练练 BCD 1静电力做功的求解方法(1)由功的定义式WFlcos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WEp(3)利用WABquAB来求电场中功能关系的综合应用电场中功能关系的综合应用 核核 心心 知知 识识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 典典 例例 探探 究究【典例2】(多选)(2019江苏省无锡市模拟)如图甲所示，一光滑绝缘细杆竖直放置，距细杆右侧d的A点处有一固定的正点电荷，细杆上套有一带电小环。设小环与点电荷的竖直高度差为h。将小环无初速度地从h高处释放后，在下落至h0的过程中，其动能Ek随h的变化曲线如图乙所示。则()甲 乙 A下落至P点时小环所受合力为零B从h高处下落至h0的过程中，小环电势能增加C从h高处下落至h0的过程中，小环经过了加速、减速、再加速三个阶段D环将做以P点为中心的往复运动答案 BC解析在下落至P点时小环所受电场力与杆对小环的支持力平衡，合力等于重力，A错误；结合动能随着h的变化图象可知，小环带正电，从h高处下落至h0的过程中，小环所受的电场力为斥力，电场力做负功，小环的电势能增加，B正确；结合动能随着h的变化图象可知：从h高处下落至h0的过程中，经过了加速、减速、再加速三个阶段，C正确；过了P点后，电场力、杆对小球的支持力以及重力的合力向下，小环一直做加速运动，D错误。2(多选)(2019甘肃省兰州市模拟)如图所示，ABC是匀强电场中的等边三角形，边长为d，电场方向与三角形所在平面平行，个带正电的粒子以定的初速度从A点沿BC边上的高AD射出，结果粒子恰好经过B点，经过B点时的速度大小与初速度大小相等，让一个质量为m，带电量为q的带负电的粒子也从A点沿AD射入电场，初速度大小为v0，结果粒子恰好能经过C点，经过C点时的速度大小为2v0，不计两种粒子的重力，则下列说法正确的是()类类 题题 演演 练练 BC 平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析 核核 心心 知知 识识3特别提醒：在直流电路中，电容器相当于断路，两端电压等于与之并联的支路两端电压；电容器所带的电荷量恒定不变时，极板间的电场强度与极板间距离无关【典例3】(2019江苏省四校模拟)如图所示，当K闭合时，一带电微粒在平行板电容器间处于静止状态，下列说法正确的是()A该微粒带正电荷B保持K闭合，使滑片P向右滑动，则微粒将向上运动C打开K后，使两极板稍微错开，则微粒将向下运动D打开K后，使两极板稍微靠近，则微粒仍保持静止D 典典 例例 探探 究究3(2019山西省太原市模拟)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 类类 题题 演演 练练 D1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、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，这时也应忽略重力物理物理 核核 心心 知知 识识2带电粒子在电场中的加速(1)匀强电场中，v0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(v0垂直于E的方向)，如图所示两个重要的结论a位移偏向角和速度偏转角满足tan2tanb射出极板时粒子的速度反向延长线过粒子水平位移的中点【典例4】如图所示，绝缘光滑水平轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接，圆弧的半径R0.40 m。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度E1.0104 N/C。现有一质量m0.10 kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离x1.0 m的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的C端时，速度恰好为零。已知带电体所带电荷量q8.0105C，g取10 m/s2，求：典典 例例 探探 究究(1)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧形轨道的压力；(2)带电体沿圆弧形轨道从B端运动到C端的过程中，摩擦力所做的功。4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U0，电容器板长l10 cm，板间距离d10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L10 cm，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：类类 题题 演演 练练(1)在t0.06 s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。