2022年高中物理第章电场与示波器章末总结沪科版选修-.docx

精品_精品资料_【学案导学设计】 2022-2022 学年高中物理第 2 章 电场与示波器章末总结 沪科版选修3-1一、利用电场线和等势面解题解决这类题目要画出它们 等量同种点电荷、等量异种点电荷、点电荷 四周电场线,结合等势面与电场线的关系,画出等势面. 结合牛顿运动定律、 电场力做功、 电场强度与电场线和等势面的关系等解答例 1 A 、B 在两个等量异种点电荷连线的中垂线上,且到连线上中点 O 的距离相等,如图 1 所示,就 图 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_A 同一电荷在A 、B 两点的电势能相等B. A 、B 两点的电场强度相同C. 把正电荷从A 点沿直线移动到 B 点,电场力先减小后增大D. A 、B 连线上的任意两点的电势差为零解析先画出等量异种点电荷四周的电场线,如下列图, 由电场线的疏密程度知, EA EB, 从 O 至 A 或至 B 电场强度逐步减小, 从 A 到 B 电场力先增大后减小, 故 B 正确,C 错误中垂线是一条等势线, 故 A B,UAB 0,同一电荷在 A 、B 两点的电势能 EpA EpB,A 、 D 正确答案ABD二、电场中力和运动关系带电的粒子在电场中受到电场力作用,仍可能受到其他力的作用, 如重力、 弹力、 摩擦力等, 在诸多力的作用下物体所受合力可能不为零,做匀变速运动或变速运动.处理这类问题, 第一对物体进行受力分析,再明确其运动状态, 最终依据所受的合力和所处的状态,合理的挑选牛顿其次定律、运动学公式、平抛运动学问、圆周运动学问等相应的规律解题例 2在真空中存在空间范畴足够大、水平向右的匀强电场如将一个质量为m、带正电电量为 q 的小球在此电场中由静止释放,小球将沿与竖直方向夹角为37°的直线运动现将该小球从电场中某点以初速度v0 竖直向上抛出,求运动过程中取 sin 37° 0.6, cos 37°0.8(1) 小球受到的电场力的大小及方向.(2) 小球运动的抛出点至最高点之间的电势差U.解析1依据题设条件,电场力大小可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_F mgtan 373° mg 4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电场力的方向向右g2 小球沿竖直方向做初速度为v0 的匀减速运动,到最高点的时间为t,就： vy v0 gt 0tv0沿水平方向做初速度为0 的匀加速运动,设加速度为aa F 3gm4此过程小球沿电场方向位移为：s 1at2 3v2028g小球上升到最高点的过程中,电场力做功为：WqU Fs 9 mv20329mv20 U 32q答案见解析三、电场中的功能关系可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_带电物体在电场中具有肯定的电势能,同时仍可能具有动能和重力势能等因此涉及到电场有关的功和能的问题应优先考虑利用动能定理和能量守恒定律求解例 3空间某区域存在着电场,电场线在竖直面上的分布如图2 所示,一个质量为m、电荷量为 q 的小球在该电场中运动,小球经过A 点时的速度大小为v1,方向水平向右,运动 至 B 点时的速度大小为v2,运动方向与水平方向之间夹角为,A 、B 两点之间的高度差与水平距离均为H ,就以下判定中正确选项可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 2A 小球由 A 点运动至 B 点,电场力做的功W 11 mgH可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2qB. A 、B 两点间的电势差U m v 2 v21 mv22 2mv21 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_C. 带电小球由A 运动到 B 的过程中,机械能肯定增加D. 带电小球由A 运动到 B 的过程中,电势能的变化量为1mv2 1 mgH可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析由动能定理知： ABmv2122可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_11W mgH 2mv2 2mv21可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_所以 W 1mv21 mgH可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2所以 A 正确由于 U Wqmv21 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_所以 UAB WAB 2 v21 2mgHq2q所以 B 错误由于无法判定出电场力做功的正负,所以无法判定机械能的变化,故C 错误 由电场力做的功等于电势能的变化量可知D 正确答案AD四、带电粒子在电场中的加速和偏转画出运动轨迹, 利用运动的合成与分解把曲线运动分解为直线运动,有时要特殊留意末速度的分解,结合牛顿运动定律和动能定理等规律求解例 4如图 3 所示的真空管中, 电子从灯丝 K 发出 初速度不计 ,经过电压为 U1 的加速电场加速后沿中心线进入两平行金属板M 、N 间的匀强电场中, 通过电场后打到荧光屏上的P 点处设 M 、N 板间电压为 U2 ,两板距离为d,板长为 L1,板右端到荧光屏的距离为L2 , 已知 U1 576 V ,U2 168 V, L1 6 cm, d 3 cm, L2 21 cm,求：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 31 电子离开偏转电场时的偏转角的正切值.2 电子打到荧光屏上的位置P 偏离屏中心 O 的距离解析1带电粒子在电场中的运动轨迹如下列图,由动能定理可得：eU1 1mv20,所以2v02eU1m又 vy at eU2L1mdv0所以 tanvy U2L1 168 ×6×10 2 7 .v02dU12×3×10 2×57624OP2 电子从平行金属板射出时,可看作从平行金属板中点沿直线射出即tanL2 2L1,所以 OP tanL2 L12 7 ×21 ×10 2 3×10 2 m 7×10 2 m 7 cm,所以电子打到荧24光屏上的位置P 偏离屏中心的距离为7 cm.答案1 72427 cm1. 电场中的功能关系如图 4 所示, A 、B 、O、C 为在同一竖直平面内的四点,其中A 、B 、O 沿同一竖直线, B、C 同在以 O 为圆心的圆周 用虚线表示 上,沿 AC 方向固定有一光滑绝缘细杆 L ,在 O 点固定放置一带负电的小球现有两个质量和电荷量都相同的带正电小球 a、b 均可视为点电荷 a、b 之间的静电力忽视不计,先将a 放在细杆上,让其从就以下说法中正确选项A 点由静止开头沿杆下滑, 后使 b从 A 点由静止开头沿竖直方向下落,图 4A 从 A 点到 C 点,小球 a 做匀加速运动B小球 a 在 C 点的动能等于小球b 在 B 点的动能C从 A 点到 C 点,小球 a 的机械能先增加后削减,但机械能与电势能之和不变D小球 a 从 A 点到 C 点电场力做的功大于小球b 从 A 点到 B 点电场力做的功答案C解析 从 A 到 C 小球 a 受到的作用力是变力,故不行能做匀加速运动, A 错. B 和 C 在同一个等势面上,小球 a 和 b 在 B 和 C 点的电势能相等,故 B、D 错.电场力对小球 a 先做正功后做负功, 故小球 a 的机械能先增加后削减, 小球 a 只有重力和电场力做功, 机械能和电势能之和不变,故 C 正确可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2 电场中力和运动的关系 如图 5 甲所示,在平行金属板 M、N 间加有如图乙所示的电压 当t 0 时,一个电子从靠近 N 板处由静止开头运动,经 1.0 ×103s 到达两板正中间的 P 点,那么在 3.0 ×10 3s 这一时刻,电子所在的位置和速度大小为 图 5A 到达M 板,速度为零B到达P 点,速度为零C到达N 板,速度为零D到达P 点,速度不为零答案解析D在 1.0 ×10 3s 的时间里,电子做初速度为零的匀加速直线运动,当t 1.0 ×10 3s 时电子达到P 点,之后板间电压反向,两极板间的电场强度大小不变,方向和原先相反,电子开头做匀减速直线运动,由于加速度的大小不变,当t 2.0 ×10 3s 时电子达到 M 板处,且速度减为零随后电子将反向做匀加速运动,当t3.0 ×10 3s 时电子又回到P 点,且速度大小与第一次经过P 点时相等,而方向相反故正确选项为D.3. 电场中力和运动的关系在方向水平的匀强电场中,一不行伸长的不导电细线一端连着一个质量为 m、电荷量为 q 的带电小球, 另一端固定于O 点将小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速度释放, 就小球沿圆弧做往复运动已知小球摆到最低点的另一侧,此时线与竖直方向的最大夹角为如图 6求：图 6(1) 匀强电场的场强.(2) 小球经过最低点时细线对小球的拉力 答案见解析解析1设细线长为 l,匀强电场的场强为E,因带电小球的电荷量为正,故匀强电场的场强的方向为水平向右从释放点到左侧最高点,由动能定理有WG WE Ek 0,故 mglcos qEl1 sin解得 Emgcos 12 设小球运动到最低点的速度为v,此时细线的拉力为 T ,由动能定理可得 mgl qEl 2mv2 ,由牛顿其次定律得T mg mv2,联立解得 T mg3 2cosl1 sin可编辑资料 - - - 欢迎下载