2023年浙江选考高考物理二轮复习专题三电场和磁场第1讲电场性质和带电粒子在电场中的运动学案.pdf
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1、1/19 第 1 讲电场性质和带电粒子在电场中的运动 选考考点分布 章知识内容考试要求历次选考统计必考加试2015/102016/042016/102017/042017/11 静电场电荷及其守恒定律b c 库仑定律c 11 4、13 13 3 电场强度c c 13 8 6 电势能和电势b c 13 8 电势差b c 电势差与电场强度的关系c 静电现象的应用b 电容器的电容b c 7 带电粒子在电场中的运动b d 23 8、22 8、23 8 8、19 考点一电场基本性质的理解1(2017 浙江11 月选考 6)电场线的形状可以用实验来模拟,把头发屑悬浮在蓖麻油里,加上电场,头发屑就按照电场的
2、方向排列起来,如图1 所示关于此实验,下列说法正确的是()2/19 图 1 Aa 图是模拟两等量同种电荷的电场线Bb 图一定是模拟两等量正电荷的电场线Ca 图中的A、B应接高压起电装置的两极Db 图中的A、B应接高压起电装置的两极答案C2(2016 浙江10 月学考 8)如图2 为某一电场的电场线,M、N、P为电场线上的三个点,M、N是同一电场线上的两点下列判断正确的是()图 2 AM、N、P三点中N点的场强最大BM、N、P三点中N点的电势最高C负电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D正电荷从M点自由释放,电荷将沿电场线运动到N点答案A解析电场线的疏密反映了电场的强弱,所以N点场强最大,选项A
3、正确顺着电场线的方M可知,负电荷在NPM,qpE错误根据B点的电势最高,选项M向,电势降低,点电势能小于在N点的电势能,选项C 错误正电荷从M点静止释放,电荷在电场力的作用下运动,但是运动轨迹并不沿电场线,选项D错误2Q和C89.0 101Q所示,真空中有两个点电荷3如图13)月学考4浙江(2016 3轴x处在6 cmx位于2Q处,0 x位于1Q坐标轴上,其中x分别固定在,C81.0 10上()图 3 A场强为0 的点有两处B在x6 cm 区域,电势沿x轴正方向降低3/19 C质子从x1 cm 运动到x5 cm 处,电势能升高D在 0 x6 cm 和x 9 cm 的区域,场强沿x轴正方向答案D
4、6 x0的点;0区域不会出现合场强为0 x,所以|2Q|1Q,且02Q,01Q为因解析Q1x2k区域有一位置合场强为零,由6 cmx轴正方向,场强都不为零,x区域合场强沿cmx区域合场强沿9 cmx轴负方向,x区域合场强沿9 cmx6 cm则,9 cmx得错误!k轴正方向,故A 错,D 对;沿电场方向电势降低,B 错;质子带正电,在电势高处电势能大,C错4(人教版选修3 1P9 第 3 题改编)真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A和B(均可看做点电荷),分别固定在两处,两球间静电力为F.现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触,再与B接触,然后移开C,再使A、B间距离增大为原来的2 倍
5、,则它们间的静电力为()A.12F B.14F C.18F D.132F答案D 5(2017 稽阳联谊学校8 月联考)如图 4 所示,实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹,M、N是运动轨迹上的两点,则()图 4 AM点的电势比N点的电势低B粒子在M点的加速度比在N点的加速度大C粒子一定是从M点运动到N点D粒子在M点的电势能比在N点的电势能大答案D解析由沿电场线方向电势降低知M点的电势高于N点的电势,A 错误;根据电场线疏密程度可知N点场强大,所以加速度也大,B 错误;根据轨迹看不出运动方向,C 错误;根据轨迹可知带电粒子受力与电场线方向一致,因此粒子带正电荷,正电荷在电势
6、高的地方电势能大,D正确4/19 BE处的场强B的点电荷,测得Q处放一个A的中点,如果在AC为线段B所示,5如图6.48 N/C,则()图 5 24 N/CCEA12 N/CCEB的点电荷Q处放一个C,可在0BE若要使CN9610点,则其所受电场力的大小为C的点电荷放在C910q把D答案B正确;根据场的叠加及点电荷产生的B错误,A知kQr2E由真空中点电荷的场强公式解析错误D,N81.2 10CqEF错误;C处放一等量同种电荷,C场强方向知,应在7(2017 台州市9 月选考)如图 6 甲所示,一条电场线与Ox轴重合,取O点电势为零,Ox方向上各点的电势随x变化的情况如图乙所示若在O点由静止释
7、放一电子,且电子仅受电场力的作用,则()图 6 A电场的方向沿Ox正方向B电子沿Ox正方向运动C电场的场强沿Ox方向增大D电子的电势能将增大答案B带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法(1)某点速度方向即为该点轨迹的切线方向;(2)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲),从而分析电场方向或电荷的正负;(3)结合轨迹、速度方向与电场力的方向,确定电场力做功的正负,从而确定电势能、电势和电势差的变化等5/19 考点二带电粒子在电场中的直线运动1(2017 浙江11 月选考 19)如图7 所示,AMB是一条长L10 m 的绝缘水平轨道,固定在离水平地面高h1.25 m处,A、B为端点,
8、M为中点,轨道MB处在方向竖直向上、大小E5103 N/C的匀强电场中一质量m0.1 kg、电荷量q1.3 104 C 的可视为质点的滑块以初速度v06 m/s在轨道上自A点开始向右运动,经M点进入电场,从B点离开电场已知滑块与轨道间的动摩擦因数0.2,g10 m/s2.求滑块:图 7(1)到达M点时的速度大小;(2)从M点运动到B点所用的时间;(3)落地点距B点的水平距离(3)1.5 ms107(2)(1)4 m/s答案解析(1)在AM阶段对物体的受力分析如下:22 m/smgma4 m/sMv,可得ax202vM2v根据运动学公式(2)进入电场之后,Eq0.65 N,受力分析如下:20.7
9、 m/s错误!a,xa2M 2vB2v据运动学公式根3 m/sBv解得tvBvM2MBx根据匀变速直线运动推论6/19 s107t解得,2gt12h点飞出后,滑块做平抛运动,因此B从(3)解得t 0.5 s1.5 m.tBvx点的水平距离B落地点距2(2016 浙江4 月选考 8)密立根油滴实验原理如图8 所示两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间电压为U,形成竖直向下电场强度大小为E的匀强电场用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和带电荷量各不相同的油滴通过显微镜可找到悬浮不动的油滴,若此悬浮油滴的质量为m,则下列说法正确的是()图 8 A悬浮油滴带正电mgU悬浮油滴的带电荷量为B
10、C增大电场强度大小,悬浮油滴将向上运动D油滴的带电荷量不一定是电子带电荷量的整数倍答案C解析油滴悬浮不动,说明其所受的电场力与重力平衡,所以带负电,A 错;由Eqmg得q小,油滴所受的电场力增大,油滴就会向上加速运错;如果增大电场强度大B,所以mgE动,C 对;所有带电体的电荷量都是电子带电荷量的整数倍,D 错3.(人教版选修31P39 第 2 题改编)某种金属板M受到某种紫外线照射时会不停地发射电子,射出的电子具有不同的方向,其速度大小也不相同在M旁放置一个金属网N.现按图9所示那样在M、N之间加一个电压U,发现当U12.5 V时电流表中就没有电流已知电子的质量me9.1 1031 kg.问
11、:被这种紫外线照射出的电子,最大速度是多少?(结果保留三位有效数字)7/19 图 9/sm62.10 10答案解析如果电子的动能减少到等于0 的时候,电子恰好没有到达N板,则电流表中就没有电流,由,eUW,kmE0W,2vem12kmE0eU得m/s21.6 101912.59.1 10 312eUmevm/s.62.10 104如图 10 所示,水平放置的金属薄板A、B间有匀强电场,已知B板电势高于A板电场h板A的正上方,距离恰好在孔M板上有一小孔,A1.25 md,间距N/C5510E强度1的带电小球第kg3110m处每隔相等时间间隔由静止释放一个质量M从1.25 m求:.210 m/sg
12、取.1nqnq个带电小球的电量n,第C81101q个带电小球的电量图 10(1)第 1 个带电小球从M处下落至B板的时间;(2)从第几个带电小球起不能抵达B板;(3)第(2)问中该带电小球下落过程中机械能的变化量J22.08 10(3)(2)5s612(1)答案,0.5 s2hg1t(1)解析,5 m/s2gh1v,25 m/smgEq1m1a8/19,22t1a122t1vd,s6222t代入解得:s.6 122t1t总t小球恰好抵个4,即第4错误!n,C8410错误!nq,0kEdnEq)dh(mg(2)达B板,则第5 个小球不能到达B板,m56x,0kEx5Eq)xh(mg(3)J.22
13、.08 10)xh(mg机E带电粒子在电场中直线运动时的两种解题思路(1)应用牛顿运动定律处理带电粒子的直线运动带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场,受到的电场力与速度方向在一条直线上,带电粒子做匀变速直线运动根据带电粒子的受力情况,用牛顿运动定律和运动学公式确定带电粒子的速度、位移、时间等(2)用动能定理处理带电粒子在电场中的直线运动对带电粒子进行受力分析,确定有哪几个力做功,做正功还是负功;确定带电粒子的初、末状态的动能,根据动能定理列方程求解考点三带电粒子在电场中的曲线运动1.(2017浙江4 月选考 8)如图11 所示,在竖直放置间距为d的平行板电容器中,存在电场强度为E的匀强电场
14、有一质量为m,电荷量为q的点电荷从两极板正中间处静止释放重力加速度为g.则点电荷运动到负极板的过程()图 11 gEqma加速度大小为A9/19 dmEqt所需的时间为Bd2y下降的高度为CD电场力所做的功为WEqd答案B错误;根据运动独立性,A,选项错误!a点电荷受到重力、电场力的作用,所以解析正确;下降高度B,选项mdEqt,化简则2tEqm12d2,则t水平方向点电荷的运动时间为错误D,选项Eqd2W错;电场力做功C,选项mgd2Eq2gt12y2(人教版选修31P39 第 3 题)先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场进入时速度方向与板面平行,在下列两种情况下,分别求出
15、离开时电子偏角的正切值与氢核偏角的正切值之比(1)电子与氢核的初速度相同(2)电子与氢核的初动能相同答案见解析解析设加速电压为U0,偏转电压为U,带电粒子的电荷量为q,质量为m,垂直进入偏转电场的速度为v0,偏转电场两极间距离为d,极板长为l,则:带电粒子在加速电场中获得初动能12mv02 qU0,粒子在偏转电场中的加速度aqUdm,在偏转电场中运动的时间为tlv0,粒子离开偏转电场时沿静电力方向的速度vyatqUldmv0,粒子离开偏转电场时速度方向的偏转角的正切值tan vyv0qUldmv02.(1)若电子与氢核的初速度相同,则tan tan mHme1.67 1027 kg9.1 10
16、 31 kg1 835.(2)若电子与氢核的初动能相同,则tan tan 1.3.(2016 绍兴市联考)如图 12 所示,电荷量之比为qAqB1的带电粒子A、B以相等的速度v0从同一点出发,沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中,分别打在C、D点,若OCCD,忽略粒子重力的影响,则下列说法不正确的是()10/19 图 12 AA和B在电场中运动的时间之比为1BA和B运动的加速度大小之比为41CA和B的质量之比为112DA和B的位移大小之比为1答案DBtAt得,CDOC及t0vx在匀强电场中做类平抛运动,水平方向由B和A粒子解析BaAa们沿竖直方向下落的加速度大小之比为,它2ht2a得2a
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