【高考复习方案】2016届高三物理二轮复习(全国卷专用)专题3 电场和磁场(共137张PPT)

第6讲带电粒子在电场中的运动第7讲带电粒子在磁场及复合场中的运动专题三电场和磁场返回目录近年高考纵览考点2013年2014年2015年电场力的性质新课标全国卷Ⅰ15，新课标全国卷Ⅱ18，安徽卷20，江苏卷3，北京卷15，重庆卷3，广东卷20，浙江卷19，山东卷17，福建卷20，安徽卷15，江苏卷8，浙江卷20，山东卷18返回目录近年高考纵览考点2013年2014年2015年电场能的性质新课标全国卷Ⅰ16，天津卷6，江苏卷6，重庆卷3，浙江卷24，山东卷19全国大纲卷15，江苏卷4，安徽卷17，新课标全国卷Ⅰ21，山东卷18，新课标全国卷Ⅱ19海南卷7，四川卷10，新课标全国卷Ⅰ15，广东卷21电容器、带电粒子在电场中的运动新课标全国卷Ⅱ24，北京卷18，广东卷15，全国大纲卷25，新课标全国卷Ⅰ25，四川卷11，天津卷4，新课标全国卷Ⅰ25，安徽卷22，江苏卷7，海南卷5，新课标全国卷Ⅱ14、24，安徽卷20、23，山东卷20，北京卷24，海南卷5，天津卷7（续表）返回目录近年高考纵览考点2013年2014年2015年带电粒子在磁场中的运动，安培力新课标全国卷Ⅰ18，新课标全国卷Ⅱ17，北京卷24，广东卷21，安徽卷15，福建卷22，全国大纲卷26，浙江卷25新课标全国卷Ⅰ15、16，新课标全国卷Ⅱ20，安徽卷18，重庆卷8，北京卷16，山东卷24，江苏卷14新课标全国卷Ⅰ14、24，新课标全国卷Ⅱ18、19，四川卷7，浙江卷24，北京卷17，重庆卷1、7，江苏卷4，广东卷16带电粒子在复合场、组合场中的运动北京卷22，安徽卷23，天津卷11，浙江卷20，四川卷11，重庆卷5，福建卷22，江苏卷15江苏卷9，浙江卷25，重庆卷9，四川卷10，广东卷36，天津卷12,全国大纲卷25福建卷22，江苏卷15，山东卷24，浙江卷25，天津卷12,重庆卷9（续表）返回目录知识网络构建返回目录知识网络构建•通过场的类比(电场与重力场类比、电场与磁场的类比)，形象理解电场的性质，掌握电场力和洛伦兹力的特性；•围绕两大性质，理顺电场中基本概念的相互联系；•熟知两大定则(安培定则和左手定则)，准确判定磁场及磁场力的方向；•认识两类偏转模型(类平抛和圆周运动)，掌握带电粒子在场中的运动性质、规律和分析处理方法．第6讲带电粒子在电场中的运动返回目录高频考点探究热点模型解读高考真题聚焦返回目录核心知识重组一、电场的性质1．电场强度返回目录核心知识重组2.电场力做功与电势能(1)电势和电势能的相对性：电场中某点的电势、电荷在电场中某点的电势能的数值大小与电势零点选取有关；(2)电场力做功与电势能的关系：电场力对电荷做的功等于电荷的电势能的减少量，即W＝－ΔEp.3．电势、电势差(1)电势与电势能：Ep＝qφ(运算时带正负号)．电势和电势能均为标量，电势的正负反映电势的高低，电势能的正负反映电荷电势能的大小．(2)电势差与电场力做功：WAB＝qUAB＝q(φA－φB)(运算时带正负号)．注意：①电势与场强无直接关系，零电势处可以人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定；②电场力做功与路径无关．返回目录核心知识重组二、电场的形象描述(1)电场线与等势面关系：①电场线与等势面垂直；②电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面(沿着电场线的方向电势降低得最显著)；③电场线越密处、等差等势面也越密．(2)等量同、异种电荷周围的电场返回目录核心知识重组返回目录核心知识重组三、电场的应用(1)电容器：电容定义式：C＝；平行板电容器的决定式：C＝.(2)加速和偏转：带电粒子在电场中的加速问题一般选用动能定理求解，带电粒子在电场中的轨迹问题一般用曲线运动的速度、合力与轨迹的关系求解，带电粒子在匀强电场中的偏转一般用运动的分解与合成的方法求解．高考真题聚焦返回目录第6讲带电粒子在电场中的运动1．[2015·全国卷Ⅰ]如图61所示，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，电场力做负功图6-1第6讲带电粒子在电场中的运动高考真题聚焦返回目录B[解析]电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力做功相等，表明N、P两点电势相等，直线d是等势线，与d平行的c也是等势线，电子由M到N，电场力做负功，电势能增大，则φMφN，A错误，B正确；电子由M点运动到Q点，电场力不做功，C错误；电子由P点运动到Q点，电场力做正功，D错误．第6讲带电粒子在电场中的运动高考真题聚焦返回目录【考题定位】•难度等级：容易•出题角度：本题考查了考生对电场能的性质的理解，要求考生掌握匀强电场的电场强度与电势差的关系．第6讲带电粒子在电场中的运动高考真题聚焦返回目录2．[2015·全国卷Ⅱ]如图62所示，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图62第6讲带电粒子在电场中的运动高考真题聚焦返回目录D[解析]初态，对微粒进行受力分析，得知电场力Eq与重力mg大小相等．当金属板转动后，合力F仍为恒力，只是方向改变了，如图所示，从静止释放的微粒将沿合力方向(左下方)做匀加速直线运动．第6讲带电粒子在电场中的运动高考真题聚焦返回目录【考题定位】•难度等级：容易•出题角度：本题考查了力电综合的力与运动关系问题，涉及平行板电容中电场特点、牛顿运动定律的应用等考点．第6讲带电粒子在电场中的运动返回目录考点一电场的性质例1如图64所示，半径为R的水平绝缘圆盘可绕竖直轴OO′转动，水平虚线AB、CD互相垂直，一电荷量为＋q的可视为质点的小物块置于距转轴r处，空间有方向由A指向B的匀强电场．当圆盘匀速转动时，小物块相对圆盘始终静止．小物块转动到位置Ⅰ(虚线AB上)时受到的摩擦力为零，转动到位置Ⅱ(虚线CD上)时受到的摩擦力为f.求：(1)圆盘边缘两点间电势差的最大值；(2)小物块由位置Ⅰ转动到位置Ⅱ克服摩擦力做的功．图6-4高频考点探究第6讲带电粒子在电场中的运动返回目录[导思]①小物块分别转动到位置Ⅰ、位置Ⅱ时由哪些力提供向心力？②小物块由位置Ⅰ转动到位置Ⅱ电场力做了多少功？克服摩擦力做了多少功？高频考点探究返回目录第6讲带电粒子在电场中的运动高频考点探究[答案](1)(2)[解析](1)设圆盘转动的角速度为ω，场强大小为E，小物块质量为m，由牛顿第二定律在位置Ⅰ：qE＝mω2r在位置Ⅱ：＝mω2r圆盘边缘两点间电势差的最大值：U＝2ER联立解得：U＝(2)设小物块由Ⅰ转动到Ⅱ克服摩擦力做的功为Wf，由动能定理：qEr－Wf＝0解得：Wf＝返回目录第6讲带电粒子在电场中的运动高频考点探究[归纳]1．电场力：电场对放入其中的电荷有力的作用，电场力的大小和方向由电场强度和电荷共同决定，大小为F＝qE，正电荷所受的电场力方向与电场方向相同．2．电势能：电势能是标量，电场中电荷的电势能与电势的高低及电荷所带的电荷量及电性有关，即Ep＝qφ，而电场力做的功等于电势能变化的相反数，即W＝qU＝－ΔEp.第6讲带电粒子在电场中的运动返回目录变式1(多选)图65是某空间部分电场线分布图，在电场中取一点O，以O为圆心的圆周上有M、Q、N三个点，连线MON与直电场线重合，连线OQ垂直于MON.下列说法正确的是()图65A．M点的场强大于N点的场强B．O点的电势等于Q点的电势C．将一负点电荷由M点移到Q点，电荷的电势能增加D．一静止的正点电荷只受电场力作用能从Q点沿圆周运动至N点高频考点探究返回目录第6讲带电粒子在电场中的运动高频考点探究AC[解析]由电场线的疏密可得M点的场强大于N点的场强，选项A正确；分别过O、M作等势面，可得O点的电势高于Q点的电势，选项B错误；同理可得φMφQφN，一负点电荷由M点移到Q点，电势能Ep＝qφ增加，选项C正确；正点电荷只受电场力作用能从Q点开始做曲线运动，不能沿圆周运动至N点，选项D错误．第6讲带电粒子在电场中的运动返回目录变式2(多选)如图66所示，图中五点均在匀强电场中，它们刚好是一个半径为R＝0.2m的圆的四个等分点和圆心．b、c、d三点的电势如图所示．已知电场线与圆所在的平面平行，关于等分点a处和圆心O处的电势及电场强度，下列描述正确的是()图66A．a点的电势为4VB．O点的电势为5VC．电场强度方向由O点指向b点D．电场强度的大小为10V/m高频考点探究返回目录第6讲带电粒子在电场中的运动高频考点探究AD[解析]由匀强电场中平行线上等间距点的电势差相等可得，a点的电势为4V，选项A正确；O点的电势为6V，选项B错误；O、b连线的中点e电势为4V，则ae为等势线，电场线垂直于ae，选项C错误；连接ae，过O作ae的垂线交ae于f，计算得Of长为525m，Of间的电势差为2V，电场强度E＝Ud＝105V/m，选项D正确．第6讲带电粒子在电场中的运动返回目录考点二带电粒子在电场中的加速和偏转例2图67为两组平行金属板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一质量为m、电荷量为e的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点，经电压U0加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板间穿出，求：(1)电子通过B点时的速度大小；(2)右侧平行金属板的长度；(3)电子穿出右侧平行金属板时的动能．高频考点探究图67返回目录第6讲带电粒子在电场中的运动高频考点探究[导思]①电子通过A、B做什么运动？怎样计算电子在B点的速度？②电子在两块水平平行金属板间做什么运动？水平位移和竖直位移分别满足什么关系？③电子在运动过程中，电场力一共做了多少功？返回目录第6讲带电粒子在电场中的运动高频考点探究[答案](1)2U0em(2)d2U0U(3)U0e＋12Ue[解析](1)由动能定理U0e＝12mv2，解得v＝2U0em(2)电子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向L＝vt竖直方向d2＝12·Uedm·t2解得L＝d2U0U(3)电子从静止到穿出右侧平行金属板，由动能定理U0e＋12Ue＝EkEk＝U0e＋12Ue返回目录第6讲带电粒子在电场中的运动高频考点探究[归纳]1．带电粒子在电场中的加速可以应用牛顿运动定律结合匀变速直线运动的公式求解，也可应用动能定理qU＝求解，其中U为带电粒子初、末位置之间的电势差．2．带电粒子在电场中的偏转带电粒子在匀强电场中做匀变速曲线运动，属类平抛运动，要应用运动的合成与分解的方法求解，同时要注意：(1)明确电场力的方向，确定带电粒子到底向哪个方向偏转；(2)借助画出的运动示意图寻找几何关系或题目中的隐含关系．带电粒子在电场中的运动可从动力学、能量等多个角度来分析和求解．第6讲带电粒子在电场中的运动返回目录考点三带电体在电场中的运动例3[2015·四川卷]如图68所示，粗糙、绝缘的直轨道OB固定在水平桌面上，B端与桌面边缘对齐，A是轨道上一点，过A点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E＝1.5×106N/C、方向水平向右的匀强电场．带负电的小物体P电荷量是2.0×10－6C，质量m＝0.25kg，与轨道间动摩擦因数μ＝0.4，P从O点由静止开始向右运动，经过0.55s到达A点，到达B点时速度是5m/s，到达空间D点时速度与竖直方向的夹角为α，且tanα＝1.2，P在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力F作用，F大小与P的速率v的关系如下表所示．P视为质点，电荷量保持不变，忽略空气阻力，g取10m/s2.求：高频考点探究第6讲带电粒子在电场中的运动返回目录(1)小物体P从开始运动至速率