2015届高考物理大一轮总复习(+特色培优增素养)6-3-电容器与电容-带电粒子在电场中的运动课件资料.ppt

第第3讲电容器与电容带电粒子在电场讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动中的运动01主干回顾固基础知知识识点点1常常见见电电容容器器电电容容器器的的电电压压、电电荷荷量量和和电电容容的的关关系系 1.电容器电容器(1)组成：由两个彼此组成：由两个彼此 又相互靠近的导体组成又相互靠近的导体组成(2)带电量：一个极板所带电荷量的带电量：一个极板所带电荷量的 绝缘绝缘绝对值绝对值(3)电容器的充电、放电：电容器的充电、放电：充充电电：使使电电容容器器带带电电的的过过程程，充充电电后后电电容容器器两两极极板板带带上上等量的等量的 ，电容器中储存电场能，电容器中储存电场能放放电电：使使充充电电后后的的电电容容器器失失去去电电荷荷的的过过程程，放放电电过过程程中中_转化为其他形式的能转化为其他形式的能异种电荷异种电荷电场能电场能2常见的电容器常见的电容器(1)分类：从构造上可分为分类：从构造上可分为 电容器和电容器和 电容器电容器(2)击击穿穿电电压压：加加在在电电容容器器极极板板上上的的 电电压压，电电容容器器外外壳壳上上标标的的电电压压是是 电电压压，这这个个电电压压比比击击穿穿电电压压 (选选填填“高高”或或“低低”)固定固定可变可变极限极限额定额定低低3电容电容(2)单位：法拉单位：法拉(F)，1 F F pF.(3)电容与电压、电荷量的关系：电容与电压、电荷量的关系：电电容容C的的大大小小由由电电容容器器本本身身结结构构决决定定，与与电电压压、电电荷荷量量_不随不随Q变化，也不随电压变化变化，也不随电压变化1061012无关无关4平行板电容器及其电容平行板电容器及其电容(1)影影响响因因素素：平平行行板板电电容容器器的的电电容容与与 成成正正比比，与介质的与介质的 成正比，与成正比，与 成反比成反比正对面积正对面积介电常数介电常数两板间的距离两板间的距离知识点知识点2带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动 1.带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速(2)适用范围：适用范围：_任何电场任何电场2带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究条件：带电粒子研究条件：带电粒子 于电场方向进入匀强电场于电场方向进入匀强电场(2)处处理理方方法法：类类似似于于 ，应应用用运运动动的的合合成成与与分分解解的方法的方法沿电场方向，做初速度为零的沿电场方向，做初速度为零的 运动运动垂直垂直平抛运动平抛运动匀速直线匀速直线 匀加速直线匀加速直线基本过程，如图所示基本过程，如图所示知识点知识点3示波管示波管 1.构造构造示示 波波 管管 的的 构构 造造 如如 图图 所所 示示，它它 主主 要要 由由_组成，管内抽成真空组成，管内抽成真空电子枪、偏转电极和荧光屏电子枪、偏转电极和荧光屏2工作原理工作原理(1)如如果果偏偏转转电电极极XX和和YY之之间间都都没没有有加加电电压压，则则电电子子枪枪射射出出的的电电子子沿沿 ，打打在在荧荧光光屏屏中中心心，在在那那里里产产生生一一个个亮亮斑斑(2)示示波波管管的的YY偏偏转转电电极极上上加加的的是是待待显显示示的的 ，XX偏偏 转转 电电 极极 上上 加加 的的 是是 仪仪 器器 自自 身身 产产 生生 的的 锯锯 齿齿 形形 电电 压压，叫叫 做做_若若所所加加扫扫描描电电压压和和信信号号电电压压的的 ，就就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象直线运动直线运动信号电压信号电压扫描电压扫描电压周期相同周期相同一、基础知识题组一、基础知识题组1.带带电电粒粒子子在在板板间间的的加加速速问问题题(多多选选)如如图图所所示示，电电子子由由静静止止开开始始从从A板板向向B板板运运动动，当当到到达达B极极板板时时速速度度为为v，保保持持两两板板间电压不变，则间电压不变，则()A当增大两板间距离时，当增大两板间距离时，v也增大也增大B当减小两板间距离时，当减小两板间距离时，v增大增大C当改变两板间距离时，当改变两板间距离时，v不变不变D当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大解解析析：电电子子从从静静止止开开始始运运动动，根根据据动动能能定定理理，从从A板板运运动动到到B板板动动能能的的变变化化量量等等于于电电场场力力做做的的功功因因为为保保持持两两个个极极板板间间的的电电势势差差不不变变，所所以以末末速速度度不不变变，而而位位移移(两两板板间间距距离离)如如果果增增加加的的话，电子在两板间运动的时间变长，故话，电子在两板间运动的时间变长，故C、D正确正确答案：答案：CD2.平平行行板板电电容容器器的的影影响响因因素素如如图图所所示示为为一一只只“极极距距变变化化型型电电容容式式传传感感器器”的的部部分分构构件件示示意意图图当当动动极极板板和和定定极极板板之之间间的的距距离离d变变化化时时，电电容容C便便发发生生变变化化，通通过过测测量量电电容容C的的变变化化就就可可知知道道两两极极板板之之间间距距离离d的的变变化化情情况况在在下下列列图图中中能能正正确确反反映映C与与d之间变化规律的图象是之间变化规律的图象是()答案：答案：A 3.带带电电粒粒子子在在板板间间的的偏偏转转问问题题(多多选选)a、b、c三三个个粒粒子子由由同同一一点点同同时时垂垂直直场场强强方方向向进进入入偏偏转转电电场场，其其轨轨迹迹如如图图所所示示，其中其中b恰好飞出电场，由此可以肯定恰好飞出电场，由此可以肯定()A在在b飞离电场的同时，飞离电场的同时，a刚好打在负极板上刚好打在负极板上Bb和和c同时飞离电场同时飞离电场C进入电场时，进入电场时，c的速度最大，的速度最大，a的速度最小的速度最小D动能的增量相比，动能的增量相比，c的最小，的最小，a和和b的一样大的一样大答案：答案：ACD 4.带带电电粒粒子子在在板板间间的的加加速速、偏偏转转问问题题如如图图所所示示，电电子子在在电电势势差差为为U1的的加加速速电电场场中中由由静静止止开开始始运运动动，然然后后射射入入电电势势差差为为U2的的两两块块水水平平的的平平行行极极板板间间的的偏偏转转电电场场中中，入入射射方方向向跟跟极极板板平平行行整整个个装装置置处处在在真真空空中中，重重力力可可忽忽略略在在满满足足电电子子能能射射出出平平行行板板区区域域的的条条件件下下，下下述述四四种种情情况况中中，一一定定能能使使电电子子的的偏偏转转角角变变大的是大的是()AU1变大、变大、U2变大变大BU1变小、变小、U2变大变大CU1变大、变大、U2变小变小DU1变小、变小、U2变小变小答案：答案：B 二、规律方法题组二、规律方法题组5.平平行行板板电电容容器器与与电电路路的的综综合合问问题题2013长长沙沙一一中中检检测测如如图图所所示示，A、B为为平平行行板板电电容容器器的的金金属属板板，G为为静静电电计计开开始始时时开开关关S闭闭合合，静静电电计计指指针针张张开开一一定定角角度度为为了了使使指指针针张张开开角角度度增大一些，应该采取的措施是增大一些，应该采取的措施是()A断开开关断开开关S后，将后，将A、B两极板靠近一些两极板靠近一些B断开开关断开开关S后，将后，将A、B两极板分开一些两极板分开一些C保持开关保持开关S闭合，将闭合，将A、B两极板靠近一些两极板靠近一些D保持开关保持开关S闭合，将闭合，将A、B两极板分开一些两极板分开一些答案：答案：B 6.平平行行电电容容器器的的决决定定因因素素如如图图所所示示，电电源源的的电电动动势势为为U，电电路路中中的的开开关关为为S，平平行行板板电电容容器器的的板板间间距距离离为为d，正正对对面面积积为为S，介电常数为，介电常数为r，电容为，电容为C.(1)S未未闭闭合合前前，平平行行板板电电容容器器的的电电容容、电电势势差差、电电荷荷量量、内部电场强度分别为多大？内部电场强度分别为多大？(2)S闭闭合合后后，平平行行板板电电容容器器的的电电容容、电电势势差差、电电荷荷量量、内内部电场强度分别为多大？部电场强度分别为多大？(3)S闭闭合合后后又又断断开开时时，平平行行板板电电容容器器的的电电容容、电电势势差差、电电荷量、内部电场强度分别为多大？荷量、内部电场强度分别为多大？(4)保保持持S始始终终闭闭合合，使使平平行行板板电电容容器器板板间间距距离离由由d变变成成2d，平平行行板板电电容容器器的的电电容容、电电势势差差、电电荷荷量量、内内部部电电场场强强度度分分别别为为多大？多大？(5)保保持持S闭闭合合后后断断开开，使使平平行行板板电电容容器器板板间间距距离离由由d变变成成2d，平平行行板板电电容容器器的的电电容容、电电势势差差、电电荷荷量量、内内部部电电场场强强度度分分别别为多大？为多大？答案：答案：见解析见解析 2.分析电容器动态问题时应注意的问题分析电容器动态问题时应注意的问题(1)先确定电容器的不变量先确定电容器的不变量(Q或或U)(2)只只有有当当电电容容器器的的电电荷荷量量发发生生变变化化时时，电电容容器器支支路路上上才才有有充电或放电电流充电或放电电流(3)若若电电路路中中有有二二极极管管，其其单单向向导导电电性性将将影影响响电电容容器器充充电电或或放电放电(4)电电容容器器电电荷荷量量不不变变时时，改改变变板板间间距距将将不不引引起起板板间间电电场场强强度的变化度的变化02典例突破知规律考点考点1平行板电容器的两类动态变化问题平行板电容器的两类动态变化问题 3电容器两类问题的比较电容器两类问题的比较分类分类充电后与电池两极相连充电后与电池两极相连充电后与电池两极断开充电后与电池两极断开不变量不变量UQd变大变大C变小变小Q变小、变小、E变小变小C变小变小U变大、变大、E不变不变S变大变大C变大变大Q变大、变大、E不变不变C变大变大U变小、变小、E变小变小r变大变大C变大变大Q变大、变大、E不变不变C变大变大U变小、变小、E变小变小典例透析典例透析(多多选选)如如图图所所示示，两两块块水水平平放放置置的的平平行行正正对对的的金金属属板板a、b与与电电池池相相连连，在在距距离离两两板板等等距距的的M点点有有一一个个带带电电液液滴滴处处于于静静止止状状态态若若上上极极板板a向向下下平平移移一一小小段段距距离离，但但仍仍在在M点点上上方方，稳稳定定后后，下列说法正确的是下列说法正确的是()A液滴将加速向下运动液滴将加速向下运动BM点电势升高点电势升高CM点的电场强度变小了点的电场强度变小了D在在a板板移移动动前前后后两两种种情情况况下下，若若将将液液滴滴从从a板板移移到到b板板，电场力做功相同电场力做功相同解题探究解题探究(1)两极板是电压不变还是电量不变？两极板是电压不变还是电量不变？提示：提示：电压不变电压不变(2)如何判断液滴做什么运动？如何判断液滴做什么运动？提示：提示：分析受力，看合力方向分析受力，看合力方向1电容器两类动态模型电容器两类动态模型(1)第一类动态模型：两极板间电压第一类动态模型：两极板间电压U恒定不变恒定不变(2)第二类动态模型：电容器所带电荷量第二类动态模型：电容器所带电荷量Q恒定不变恒定不变变式训练变式训练(多多选选)一一平平行行板板电电容容器器充充电电后后与与电电源源断断开开，负负极极板板接接地地在在两两极极板板间间有有一一正正电电荷荷(电电荷荷量量很很小小)固固定定在在P点点，如如图图所所示示，以以E表表示示两两极极板板间间的的场场强强，U表表示示电电容容器器的的板板间间电电压压，W表表示示正正电电荷荷在在P点点的的电电势势能能若若保保持持负负极极板板不不动动，将将正正极极板板移移到到图图中中虚虚线线所示的位置，则所示的位置，则()答案：答案：AC 考点考点2带电体在电场中的平衡与加速带电体在电场中的平衡与加速 考点解读：考点解读：1带电粒子在电场中运动时重力的处理带电粒子在电场中运动时重力的处理(1)基基本本粒粒子子：如如电电子子、质质子子、粒粒子子、离离子子等等，除除有有说说明明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量但并不忽略质量)(2)带带电电颗颗粒粒：如如液液滴滴、油油滴滴、尘尘埃埃、小小球球等等，除除有有说说明明或或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力2.带电粒子在电场中的平衡带电粒子在电场中的平衡解解题题步步骤骤：选选取取研研究究对对象象进进行行受受力力分分析析，注注意意电电场场力的方向特点力的方向特点由平衡条件列方程求解由平衡条件列方程求解3.带电粒子在电场中的变速直线运动带电粒子在电场中的变速直线运动可可用用运运动动学学公公式式和和牛牛顿顿第第二二定定律律求求解解或或从从功功能能角角度度用用动动能能定理或能量守恒定律求解定理或能量守恒定律求解典例透析典例透析2014济济南南模模拟拟如如图图所所示示，一一带带电电荷荷量量为为q、质质量量为为m的的小小物物块块处处于于一一倾倾角角为为37的的光光滑滑斜斜面面上上，当当整整个个装装置置被被置置于于一一水水平平向向右右的的匀匀强强电电场场中中，小小物物块块恰恰好好静静止止重重力力加加速速度度取取g，sin370.6，cos370.8.求：求：解解题题探探究究(1)题题干干中中“光光滑滑斜斜面面”“恰恰好好静静止止”有有何何含含义？义？提示：提示：光滑斜面即为不计摩擦，恰好静止即受力平衡光滑斜面即为不计摩擦，恰好静止即受力平衡(2)求求E、a、Ek的思路如何？的思路如何？提提示示：借借助助平平衡衡求求E，牛牛顿顿第第二二定定律律求求a，动动能能定定理理、功功能能关系求关系求Ek.带电体在电场中运动的分析方法带电体在电场中运动的分析方法与与力力学学的的分分析析方方法法基基本本相相同同：先先分分析析受受力力情情况况，再再分分析析运运动动状状态态和和运运动动过过程程(平平衡衡、加加速速或或减减速速；是是直直线线还还是是曲曲线线)；然然后后选选用用恰恰当当的的规规律律解解题题也也可可以以从从功功和和能能的的角角度度分分析析：带带电电体体的的加加速速(含含偏偏转转过过程程中中速速度度大大小小的的变变化化)过过程程是是其其他他形形式式的的能能和和动动能能之之间间的的转转化化过过程程解解决决这这类类问问题题，可可以以用用动动能能定定理理或或能能量量守恒定律守恒定律变式训练变式训练如如图图所所示示，水水平平放放置置的的平平行行金金属属板板a、b分分别别与与电电源源的的两两极极相相连连，带带电电液液滴滴P在在金金属属板板a、b间间保保持持静静止止，现现设设法法使使P固固定定，再再使使两两金金属属板板a、b分分别别绕绕中中心心点点O、O垂垂直直于于纸纸面面的的轴轴顺顺时时针针转转相同的小角度相同的小角度，然后释放，然后释放P，则，则P在电场内将做在电场内将做()A匀速直线运动匀速直线运动B水平向右的匀加速直线运动水平向右的匀加速直线运动C斜向右下方的匀加速直线运动斜向右下方的匀加速直线运动D曲线运动曲线运动答案：答案：B 考点考点3带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转考点解读：考点解读：典例透析典例透析2013南南昌昌模模拟拟如如图图所所示示，真真空空中中水水平平放放置置的的两两个个相相同同极极板板Y和和Y长长为为L，相相距距d，足足够够大大的的竖竖直直屏屏与与两两板板右右侧侧相相距距b.在在两两板板间间加加上上可可调调偏偏转转电电压压UYY，一一束束质质量量为为m、带带电电量量为为q的的粒粒子子(不不计计重重力力)从从两两板板左左侧侧中中点点A以以初初速速度度v0沿沿水水平平方方向向射射入入电电场场且能穿出且能穿出(1)证证明明粒粒子子飞飞出出电电场场后后的的速速度度方方向向的的反反向向延延长长线线交交于于两两板板间的中心间的中心O点；点；(2)求两板间所加偏转电压求两板间所加偏转电压UYY的范围；的范围；(3)求粒子可能到达屏上区域的长度求粒子可能到达屏上区域的长度解解题题探探究究(1)带带电电粒粒子子在在两两极极板板之之间间的的电电场场中中做做_提示：提示：类平抛运动类平抛运动(2)当当两两极极板板间间所所加加的的电电压压最最大大时时，带带电电粒粒子子恰恰好好从从_提示：提示：极板的右边缘飞出极板的右边缘飞出(3)带带电电粒粒子子到到达达屏屏上上区区域域边边缘缘对对应应极极板板间间所所加加的的电电压压_提示：提示：最大最大变式训练变式训练如如图图所所示示，直直流流电电源源的的路路端端电电压压U182 V，金金属属板板AB、CD、EF、GH相相互互平平行行、彼彼此此靠靠近近它它们们分分别别和和滑滑动动变变阻阻器器上上的的触触点点a、b、c、d连连接接滑滑动动变变阻阻器器上上ab、bc、cd段段电电阻阻之之比比为为1 2 3.孔孔O1正对正对B和和E，孔，孔O2正对正对D和和G.边缘边缘F、H正对正对一一个个电电子子以以初初速速度度v04106 m/s沿沿AB方方向向从从A点点进进入入电电场场，恰恰好好穿穿过过孔孔O1和和O2后后，从从H点点离离开开电电场场金金属属板板间间的的距距离离L12 cm，L24 cm，L36 cm.电电子子质质量量m9.11031 kg，电电荷荷量量e1.61019 C正正对对两两平平行行板板间间可可视视为为匀匀强强电电场场，不不计计电电子子重重力，求：力，求：(1)各正对两板间的电场强度大小各正对两板间的电场强度大小(2)电子离开电子离开H点时的动能点时的动能(3)四块金属板的总长度四块金属板的总长度(ABCDEFGH)考点考点4示波管的工作原理示波管的工作原理考点解读：考点解读：电子在示波管中的运动规律电子在示波管中的运动规律(2)电电子子在在偏偏转转电电场场中中向向正正极极板板偏偏转转，在在荧荧光光屏屏上上打打出出的的光光斑位置随电压的变化而变化斑位置随电压的变化而变化(3)要要研研究究的的信信号号电电压压加加在在竖竖直直偏偏转转板板上上，水水平平偏偏转转板板上上的的电压是扫描电压电压是扫描电压(4)电电子子打打在在荧荧光光屏屏上上将将出出现现亮亮点点，若若电电子子打打在在屏屏上上的的位位置置快速移动，由于视觉暂留效应，能在荧光屏上看到一条亮线快速移动，由于视觉暂留效应，能在荧光屏上看到一条亮线典例透析典例透析图图(a)为为示示波波管管的的原原理理图图如如果果在在电电极极YY之之间间所所加加的的电电压压按按图图(b)所所示示的的规规律律变变化化，在在电电极极XX之之间间所所加加的的电电压压按按图图(c)所所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()解解 题题 探探 究究 (1)电电 子子 带带 负负 电电，运运 动动 过过 程程 中中 向向 电电 势势_(选填选填“高高”或或“低低”)的方向偏转的方向偏转提示：提示：高高(2)由由电电子子的的偏偏移移量量与与偏偏转转电电压压成成_，从从而而得得出出几几个个特殊点的关系特殊点的关系提示：提示：正比正比示波管上图象的种类示波管上图象的种类YYXX图象图象1U0U0中心亮斑中心亮斑2恒压恒压恒压恒压光斑光斑3交变电压交变电压U0竖线竖线4U0扫描电压扫描电压横线横线5交变电压交变电压扫描电压扫描电压交变信号交变信号变式训练变式训练(多多选选)若若在在这这个个示示波波管管的的荧荧光光屏屏上上出出现现了了一一个个亮亮斑斑P，如如图图所示，那么示波管中的所示，那么示波管中的()A极板极板X应带正电应带正电B极板极板X应带正电应带正电C极板极板Y应带正电应带正电D极板极板Y应带正电应带正电解解析析：由由电电子子枪枪发发射射出出的的电电子子带带负负电电，所所以以P点点的的亮亮斑斑是是由由于极板于极板X和和Y带正电所形成的，故带正电所形成的，故A、C正确正确答案：答案：AC考点考点5匀强电场与重力场的综合问题匀强电场与重力场的综合问题考点解读：分析粒子运动的两个观点考点解读：分析粒子运动的两个观点1用动力学的观点分析带电粒子的运动用动力学的观点分析带电粒子的运动(1)由由于于匀匀强强电电场场中中带带电电粒粒子子所所受受静静电电力力和和重重力力都都是是恒恒力力，可用正交分解法可用正交分解法(2)类类似似于于处处理理偏偏转转问问题题，将将复复杂杂的的运运动动分分解解为为正正交交的的简简单单直线运动，化繁为简直线运动，化繁为简(3)综综合合运运用用牛牛顿顿运运动动定定律律和和匀匀变变速速直直线线运运动动公公式式，注注意意受受力力分分析析要要全全面面，特特别别注注意意重重力力是是否否需需要要考考虑虑的的问问题题，另另外外要要注注意运动学公式里包含物理量的正负号，即其矢量性意运动学公式里包含物理量的正负号，即其矢量性2用能量的观点来分析带电粒子的运动用能量的观点来分析带电粒子的运动(1)运运用用能能量量守守恒恒定定律律，注注意意题题目目中中有有哪哪些些形形式式的的能能量量出出现现(2)运运用用动动能能定定理理，注注意意过过程程分分析析要要全全面面，准准确确求求出出过过程程中中的所有功，判断选用分过程还是全过程使用动能定理的所有功，判断选用分过程还是全过程使用动能定理解题探究解题探究(1)带电小球受几个力作用？带电小球受几个力作用？提示：提示：重力、悬线张力和电场力重力、悬线张力和电场力(2)电场强度与极板上的电量有什么关系？电场强度与极板上的电量有什么关系？可见场强与电量有正比关系可见场强与电量有正比关系力力电电综综合合问问题题往往往往与与共共点点力力的的平平衡衡、牛牛顿顿第第二二定定律律、平平抛抛运运动动规规律律、动动能能定定理理、能能量量守守恒恒定定律律等等相相结结合合，考考查查的的知知识识点点多多，综综合合分分析析能能力力的的要要求求高高，试试题题难难度度较较大大，学学习习中中要要注注意意把把握以下几点：握以下几点：1.处处理理这这类类问问题题，首首先先要要进进行行受受力力分分析析以以及及各各力力做做功功情情况况分分析，再根据题意选择合适的规律列式求解析，再根据题意选择合适的规律列式求解2.带带电电的的物物体体在在电电场场中中具具有有电电势势能能，同同时时还还可可能能具具有有动动能能和和重力势能等，用能量观点处理问题是一种简捷的方法重力势能等，用能量观点处理问题是一种简捷的方法3.常见的几种功能关系常见的几种功能关系(1)只只要要外外力力做做功功不不为为零零，物物体体的的动动能能就就要要改改变变(动动能能定定理理)(2)静静电电力力只只要要做做功功，物物体体的的电电势势能能就就要要改改变变且且静静电电力力的的功功等等于于电电势势能能的的减减少少量量如如果果只只有有静静电电力力做做功功，物物体体的的动动能能和和电电势能之间相互转化，总量不变势能之间相互转化，总量不变(类似机械能守恒类似机械能守恒)(3)如如果果除除了了重重力力和和静静电电力力之之外外，无无其其他他力力做做功功，则则物物体体的的动能、重力势能和电势能三者之和不变动能、重力势能和电势能三者之和不变变式训练变式训练在在如如图图所所示示的的直直角角坐坐标标系系中中，第第二二象象限限有有沿沿y轴轴负负方方向向的的匀匀强强电电场场E1，第第三三象象限限存存在在沿沿x轴轴正正方方向向的的匀匀强强电电场场E2，第第四四象象限限中中有有一一固固定定的的点点电电荷荷现现有有一一质质量量为为m的的带带电电粒粒子子由由第第二二象象限限中中的的A点点(a，b)静静止止释释放放(不不计计重重力力)，粒粒子子到到达达y轴轴上上的的B点点时时，其其速速度度方方向向和和y轴轴负负方方向向的的夹夹角角为为45，粒粒子子在在第第四四象象限限中中恰恰好好做做匀匀速速圆圆周周运运动动，经经过过x轴轴上上的的C点点时时，其其速速度度方方向向与与x轴轴负负方方向向的的夹角为夹角为60，求：，求：(1)E1和和E2之比；之比；(2)点电荷的位置坐标点电荷的位置坐标考点考点6带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在交变电场中的运动 考点解读：考点解读：(1)注注重重全全面面分分析析(分分析析受受力力特特点点和和运运动动规规律律)，抓抓住住粒粒子子的的运运动动具具有有周周期期性性和和在在空空间间上上具具有有对对称称性性的的特特征征，求求解解粒粒子子运运动动过程中的速度、位移等并确定与物理过程相关的边界条件过程中的速度、位移等并确定与物理过程相关的边界条件(2)分分析析时时从从两两条条思思路路出出发发：一一是是力力和和运运动动的的关关系系，根根据据牛牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系(3)此此类类题题型型一一般般有有三三种种情情况况：一一是是粒粒子子做做单单向向直直线线运运动动(一一般般用用牛牛顿顿运运动动定定律律求求解解)，二二是是粒粒子子做做往往返返运运动动(一一般般分分段段研研究究)，三是粒子做偏转运动，三是粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究一般根据交变电场特点分段研究)典例透析典例透析(多多选选)如如图图所所示示，A、B是是一一对对平平行行的的金金属属板板，在在两两板板间间加加上上一一周周期期为为T的的交交变变电电压压U，A板板的的电电势势A0，B板板的的电电势势B随随时时间间的的变变化化规规律律如如图图所所示示现现有有一一电电子子从从A板板上上的的小小孔孔进进入入两两板板间间的的电电场场区区内内，设设电电子子的的初初速速度度和和重重力力的的影影响响可可忽忽略略则则()解解题题探探究究(1)在在交交变变电电场场中中，若若带带电电粒粒子子做做直直线线运运动动，其运动有何特点？其运动有何特点？提示：提示：匀变速直线运动匀变速直线运动(2)电子受力方向发生变化，速度方向一定发生变化吗？电子受力方向发生变化，速度方向一定发生变化吗？提示：提示：不一定不一定带电粒子在交变电场中的运动分析方法带电粒子在交变电场中的运动分析方法带带电电粒粒子子在在交交变变电电场场中中的的运运动动涉涉及及力力学学和和电电学学知知识识的的综综合合应应用用，由由于于不不同同时时段段受受力力不不同同，处处理理起起来来较较为为复复杂杂，实实际际仍仍可可按按力力学学角角度度解解答答该该类类问问题题仍仍需需受受力力分分析析和和分分析析其其运运动动状状态态，应用力学和电学的基本规律定性、定量分析讨论和求解应用力学和电学的基本规律定性、定量分析讨论和求解(1)利用图象利用图象带带电电粒粒子子在在交交变变电电场场中中运运动动时时，受受电电场场力力作作用用，其其加加速速度度、速速度度等等均均做做周周期期性性变变化化，借借助助图图象象描描述述它它在在电电场场中中的的运运动动情情况况，可直观展示其物理过程，从而快捷地分析求解可直观展示其物理过程，从而快捷地分析求解画画图图象象时时应应注注意意在在vt图图中中，加加速速度度相相同同的的运运动动一一定定是是平平行行的的直直线线，图图象象与与vt轴轴所所夹夹面面积积表表示示位位移移，图图象象与与t轴轴的的交交点点表表示此时速度反向示此时速度反向(2)利用运动的独立性利用运动的独立性对对一一个个复复杂杂的的合合运运动动，可可以以看看成成是是几几个个分分运运动动合合成成的的某某一一方方向向的的分分运运动动不不会会因因其其他他分分运运动动的的存存在在而而受受到到影影响响应应用用这这一一原原理理可可以以分分析析带带电电粒粒子子在在交交变变电电场场中中的的运运动动根根据据各各分分运运动动的情况，再按运动的合成与分解规律分析合运动情况的情况，再按运动的合成与分解规律分析合运动情况变式训练变式训练2013大大纲纲全全国国卷卷一一电电荷荷量量为为q(q0)、质质量量为为m的的带带电电粒粒子子在在匀匀强强电电场场的的作作用用下下，在在t0时时由由静静止止开开始始运运动动，场场强强随随时时间间变化的规律如图所示，不计重力，求在变化的规律如图所示，不计重力，求在t0到到tT的时间间隔内的时间间隔内(1)粒子位移的大小和方向；粒子位移的大小和方向；(2)粒子沿初始电场反方向运动的时间粒子沿初始电场反方向运动的时间03特色培优增素养解题突破：电场中粒子运动的综合问题解题突破：电场中粒子运动的综合问题典典题题例例证证(20分分)2013浙浙江江高高考考“电电子子能能量量分分析析器器”主主要要由由处处于于真真空空中中的的电电子子偏偏转转器器和和探探测测板板组组成成偏偏转转器器是是由由两两个个相相互互绝绝缘缘、半半径径分分别别为为RA和和RB的的同同心心金金属属半半球球面面A和和B构构成成，A、B为为电电势势值值不不等等的的等等势势面面，其其过过球球心心的的截截面面如如图图所所示示一一束束电电荷荷量量为为e、质质量量为为m的的电电子子以以不不同同的的动动能能从从偏偏转转器器左左端端M板板正正中中间间小小孔孔垂垂直直入入射射，进进入入偏偏转转电电场场区区域域，最最后后到到达达偏偏转转器器右右端端的的探探测测板板N，其其中中动动能能为为Ek0的的电电子子沿沿等等势势面面C做做匀匀速速圆圆周周运运动动到到达达N板的正中间板的正中间.忽略电场的边缘效应忽略电场的边缘效应(1)判断半球面判断半球面A、B的电势高低，并说明理由；的电势高低，并说明理由；(2)求等势面求等势面C所在处电场强度所在处电场强度E的大小；的大小；(3)若若半半球球面面A、B和和等等势势面面C的的电电势势分分别别为为A、B和和C，则则到到达达N板板左左、右右边边缘缘处处的的电电子子，经经过过偏偏转转电电场场前前、后后的的动动能能改改变变量量Ek左左和和Ek右右分别为多少？分别为多少？(4)比较比较|Ek左左|与与|Ek右右|的大小，并说明理由的大小，并说明理由审题审题抓住信息，快速推断抓住信息，快速推断关键信息关键信息 信息挖掘信息挖掘题题干干动能为动能为Ek0的电子沿等的电子沿等势面势面C做匀速圆周运动做匀速圆周运动电场力指向球心电场力指向球心问问题题(1)判断半球面判断半球面A、B的电的电势高低势高低由电场力的方向判断电场由电场力的方向判断电场的方向，从而判断的方向，从而判断A、B的的电势高低电势高低(2)求求E的大小的大小电场力提供向心力电场力提供向心力(3)求求Ek左左和和Ek右右根据动能定理根据动能定理(4)比较比较|Ek左左|和和|Ek右右|根据电场线的特点判断根据电场线的特点判断|BC|与与|AC|的大小的大小答题答题规范解题，步步得分规范解题，步步得分(1)电电子子(带带负负电电)做做圆圆周周运运动动，电电场场力力方方向向指指向向球球心心，电电场场方向从方向从B指向指向A，B板电势高于板电势高于A板板(3分分)