【师说】2016高考物理二轮复习 专题四 电场和磁场 4.8 电场及带电粒子在电场中的运动课件

核心自查一、库仑定律的应用1．真空中两点电荷间库仑力的大小由公式F＝kq1q2r2计算，方向由同种电荷________，异种电荷________判断．2．两带电体间的库仑力是一对____________________．相斥相吸作用力与反作用力二、电场强度的三个公式(场强三式定点匀)1．E＝________是电场强度的定义式，适用于任何电场．电场中某点的场强是确定值，其大小和方向与试探电荷q________.2．E＝________是真空中点电荷所形成的电场的决定式．E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定．3．E＝________是场强与电势差的关系式，只适用于匀强电场，注意式中d为两点间沿电场方向的距离．Fq无关kQr2Ud三、电势、电势差与电势能1．电势φ＝Epq，具有________，与零势能点的选取有关．2．电势差UAB＝WABq，电势差是________，与零势能点的选取无关．3．电势能及变化：静电力做正功，电势能________；静电力做负功，电势能________．相对性绝对的减小增加四、电容器及带电粒子在电场中的运动1．电容定义式C＝________，适用于任何电容器；平行板电容器电容的决定式C＝________.2．带电粒子的加速(1)匀强电场中，v0与E平行时，可用牛顿第二定律和运动学公式求，基本方程a＝Eqm，E＝Ud，v2－v20＝2ax.(2)非匀强电场中，用动能定理，__________＝12mv2－12mv20.QUεrS4πkdqU3．带电粒子的偏转(1)处理方法用运动的合成和分解的思想处理，即分解为沿v0方向的匀速直线运动和垂直于v0方向的___________运动．(2)偏转规律偏转位移y＝qU2md(xv0)2――→x＝Ly＝qUL22mdv20速度方向偏转角tanφ＝vyv0＝qUxmdv20＝――→x＝Ltanφ＝qULmdv20.位移方向偏转角tanα＝yx＝qvl2mdv20即tanφ＝2tanα(3)推论：速度的反向延长线平分水平位移．匀加速直线感悟高考1.2015·江苏单科静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸”之说，但下列不属于静电现象的是()A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流D．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉解析：小线圈接近通电线圈过程中，小线圈因磁通量变化而产生感应电流属于电磁感应现象，不属于静电现象，其他三种现象属于静电现象，选项C符合题意．答案：C2.2015·浙江理综(多选)如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点，A上带有Q＝3.0×10－6C的正电荷．两线夹角为120°，两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3m处放有一带等量异种电荷的小球B，B与绝缘支架的总质量为0.2kg(重力加速度取g＝10m/s2；静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，A、B球可视为点电荷)，则()A．支架对地面的压力大小为2.0NB．两线上的拉力大小F1＝F2＝1.9NC．将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，此时两线上的拉力大小F1＝1.225N，F2＝1.0ND．将B移到无穷远处，两线上的拉力大小F1＝F2＝0.866N解析：小球B和支架组成的整体，在三个力作用下平衡，故有：FN＋FAB＝mBg，FAB＝kQ2r2AB，联立两式解得：FAB＝0.9N，FN＝1.1N，根据牛顿第三定律可判断出A错．小球A在四个力作用下平衡，如图甲所示．甲乙由对称性可知F1＝F2，在竖直方向上有：2F1cos60°＝2F2cos60°＝mAg＋FBA，解得F1＝F2＝1.9N，可见B正确．当B球与M、A共线时，A球受力情况如图乙所示．由几何关系可知rAB′＝0.6m，FBA′＝kQ2r′2AB＝0.225N．将A球所受重力分解在MA和NA的方向上，由上述两个方向上分力的合力为零可得：F1＝1.225N，F2＝1.0N，故C正确．B球移至无穷远处时，A、B之间的库仑力忽略不计，对A球由三力平衡条件可求得F1＝F2＝mAg＝1.0N，故D错．答案：BC3.2015·新课标全国卷Ⅰ如图，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则()A．直线a位于某一等势面内，φMφQB．直线c位于某一等势面内，φMφNC．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功解析：根据题述一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，可知N点和P点处于同一等势面上，直线d位于某一等势面内。根据匀强电场的特性，可知直线c位于某一等势面内．由于电子由M点运动到N点的过程中，电场力做负功，说明电场线方向从M指向N，故M点电势高于N点电势，所以选项B正确，选项A错误；由于M、Q处于同一等势面内，电子由M点运动到Q点的过程中，电场力不做功，选项C错误；电子由P点运动到Q点的过程中，电场力做正功，选项D错误．答案：B4.2015·新课标全国卷Ⅱ如图，两平行的带电金属板水平放置．若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态．现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将()A．保持静止状态B．向左上方做匀加速运动C．向正下方做匀加速运动D．向左下方做匀加速运动解析：两平行金属板水平放置时，微粒恰好保持静止状态，其合力为零，对其受力分析，如图1所示，设电容器两板间的电场强度为E，微粒受到竖直向下的重力G和竖直向上的电场力qE，且G＝qE；两平行金属板逆时针旋转45°时，对微粒受力分析，如图2所示，由平行四边形定则可知，微粒所受合力方向斜向左下方，且为恒力，则微粒向左下方做匀加速运动，选项D正确，选项A、B、C错误．图1图2答案：D高考演练1.2015·广东七校联考(多选)如图所示，点电荷Q固定，虚线是带电荷量为q的微粒仅在电场力作用下的运动轨迹，微粒的重力不计，a、b是轨迹上的两个点，b点离Q较近，则下列判断正确的是()A．Q一定带正电荷，q一定带负电荷B．不管Q带何种电荷，微粒在a点受到的电场力一定比在b点的小C．微粒通过a、b两点时，加速度方向都指向QD．微粒通过a点时的速率比通过b点时的速率大解析：由于微粒重力不计，则Q与微粒间是吸引力，电性相反，Q不一定带正电，A错；由于a点离Q远，则受到的电场力小，B对；由库仑定律知，微粒受力方向指向Q，C对；微粒由b点到a点的过程电场力做负功，则微粒通过a点时速率小，D错．答案：BC2．(多选)如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷量为＋q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动，AB为小球做圆周运动的轨迹圆的水平直径，CD为竖直直径．已知重力加速度为g，电场强度E＝mgq，则下列说法正确的是()A．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为gLB．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到B点时的机械能最大C．若将小球在A点由静止释放，它将在ACBD圆弧上往复运动D．若将小球在A点以大小为gL的速度竖直向上抛出，它将能够到达B点解析：由于mg＝qE，小球在等效重力场中的“最低点”为BC圆弧的中点，“最高点”为AD圆弧的中点，小球要做圆周运动，则在“最高点”满足2mg＝mv2L，即最小速度v＝2gL，A错；小球从其他点运动到B点时，电场力均做正功，则在B点小球机械能最大，B对；由于小球受到的电场力和重力的合力沿AC方向，小球从A点释放后先沿直线AC运动到C，然后沿圆弧CB运动，由于在C点有能量损失，小球不会到达D点，C错；小球从A点以大小为gL的速度竖直向上抛出时，小球不受细线的作用力，运动轨迹为抛物线的一部分，设小球竖直方向速度减为零的时间为t，有t＝Lg，到小球在竖直方向位移为零时，水平方向位移为x＝qE2m(2t)2＝2L，即能够到达B点，D对．答案：BD3．(多选)一个正点电荷Q固定在正方形的一个顶点上，将一个带电质点射入该区域时，质点恰好能经过正方形的另外三个顶点a、b、c，如图所示，则下列说法正确的是()A．a、b、c三点电势φa＝φcφb，场强大小Ea＝Ec＝2EbB．质点由a点到b点电势能增加，由b点到c点电场力做正功C．质点在a、b、c三点处的加速度大小之比是1∶2∶1D．若改变带电质点在a点处的速度大小和方向，有可能使其经过a、b、c三点做匀速圆周运动解析：设正方形边长为R，由于Q到c、a点距离均为R，Q到b点距离为2R，则φa＝φcφb，由场强公式E＝kQr2，得Ea＝Ec＝2Eb，A对；由牛顿第二定律得，C错；质点带负电，从a点到b点电场力与速度夹角大于90°，做负功，电势能增大，动能减小，从b点到c点电场力与速度夹角小于90°，做正功，电势能减小，动能增大，B对；在点电荷电场中，质点只能以Q为中心做匀速圆周运动，D错．答案：AB4．如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为θ，极板间距为d.一质量为m、电荷量为－q的带电微粒，从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入，沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出，则()A．微粒到达B点时的动能为mv202B．微粒的加速度大小等于gsinθC．两极板的电势差UMN＝mgdqcosθD．微粒从A点到B点的过程中电势能减少mgdcosθ解析：微粒受力如图，加速度a＝gtanθ，微粒做匀减速直线运动，到B点速度小于v0，A、B错；又Eq＝mgcosθ，即UMNqd＝mgcosθ，得UMN＝mgdqcosθ，C对；微粒从A点到B点电场力做功为－qUMN＝－mgdcosθ，电势能增加mgdcosθ，D错．答案：C5．如图所示，实线为某一点电荷电场中的一簇电场线，三条虚线为三个带电粒子a、b、c以相同的速度从O点射入电场的运动轨迹，其中粒子b运动轨迹为圆弧，三粒子的运动轨迹分别与某一电场线交于A、B、C三点，且AB＝BC.已知三个粒子的电荷量大小相等，不计粒子重力，则以下说法正确的是()A．从O到A，粒子a的电势能增大B．粒子b的加速度恒定C．|UAB|＝|UBC|，且沿粒子c运动方向电势降低D．粒子b的质量大于粒子c的质量解析：三个粒子射入电场时速度方向与电场线垂直，粒子a在运动过程中，电场力做正功，电势能减小，A错；粒子b做匀速圆周运动，加速度方向始终指向圆心，即方向改变，B错；A、B间平均场强小于B、C间平均场强，故|UAB||UBC|，由于不知道电场的方向，电势高低无法确定，C错；粒子b做匀速圆周运动，粒子c做向心运动，在O点粒子b、c受电场力相同，mbv2r＝qE，mcv2rqE，故粒子c质量小于粒子b的质量，D对．答案：D热点一对电场性质的理解与应用1.电场强度(矢量)：是描述电场强弱及方向的物理量，只由电场本身决定．(1)定义式：E＝Fq(q为试探电荷)；(2)决定式：E＝kQr2(Q为场源点电荷)；(3)E＝Ud(匀强电场中)．2．电势(标量)：φA＝UAO＝WAOq＝φA－φO(取O点为零电势点)．3．电势差(标量)：UAB＝WABq＝φA－φB(与零势面的选取无关)．【例1】2015·山东理综直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图．M、N两点各固定一负点电荷，一电量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零．静电力常量用k表示．若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为()A.3kQ4a2，沿y轴正向B.3kQ4a2，沿y轴负向C.5kQ4a2，沿y轴正向D.5kQ4a2，沿y轴负向解析：当正电荷置于O点时，由对称性可知，H、G两点电场强度大小相等，均为零．当正电荷置于G点时，H点