2020版高考物理二轮复习 第1部分 专题3 电场与磁场 第1讲 电场的性质 带电粒子在电场中的运动

第一部分专题整合突破专题三电场与磁场第1讲电场的性质带电粒子在电场中的运动[高考统计·定方向](教师授课资源)考点考向五年考情汇总考向1.电场的叠加与场强的计算2019·全国卷ⅠT152018·全国卷ⅠT16考向2.电场能的性质2018·全国卷ⅠT212018·全国卷ⅡT212016·全国卷ⅢT151.电场的理解与应用考向3.电场的综合应用2019·全国卷ⅡT202017·全国卷ⅢT21考向1.带电粒子在电场中的运动2019·全国卷ⅡT242018·全国卷ⅢT212015·全国卷ⅡT242.带电粒子在匀强电场中的运动考向2.带电粒子在电场、重力场中的运动2019·全国卷ⅢT242017·全国卷ⅠT252017·全国卷ⅡT25考点一电场的理解与应用(5年7考)❶分析近五年高考题可以看出，高考命题热点主要集中在场强的叠加、电场线和等势面的用途、电场力做功、电势能的变化、电势高低的判断、匀强电场中电势差与电场强度的关系、带电粒子在电场中的运动等。题型以选择题为主。❷预计2020年命题还会以选择题为主，考查场强、电势、电势能等基本概念的理解。1．(2019·全国卷Ⅰ·T15)如图所示，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则()A．P和Q都带正电荷B．P和Q都带负电荷C．P带正电荷，Q带负电荷D．P带负电荷，Q带正电荷D[对P、Q整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受电场力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，选项A、B错误；对P进行受力分析可知，匀强电场对它的电场力应水平向左，与Q对它的库仑力平衡，所以P带负电荷，Q带正电荷，选项D正确，C错误。]2．(多选)(2019·全国卷Ⅱ·T20)静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动，N为粒子运动轨迹上的另外一点，则()A．运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小B．在M、N两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C．粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D．粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行AC[在两个同种点电荷的电场中，一带同种电荷的粒子在两电荷的连线上自M点内静止开始运动，粒子的速度先增大后减小，选项A正确；带电粒子仅在电场力作用下运动，若运动到N点的动能为零，则带电粒子在N、M两点的电势能相等；仅在电场力作用下运动，带电粒子的动能和电势能之和保持不变，可知若粒子运动到N点时动能不为零，则粒子在N点的电势能小于在M点的电势能，即粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能，选项C正确；若静电场的电场线不是直线，带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹不会与电场线重合，选项B错误；若粒子运动轨迹为曲线，根据粒子做曲线运动的条件，可知粒子在N点所受电场力的方向一定不与粒子轨迹在该点的切线平行，选项D错误。]3．(2018·全国卷Ⅰ·T16)如图所示，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则()A．a、b的电荷同号，k＝169B．a、b的电荷异号，k＝169C．a、b的电荷同号，k＝6427D．a、b的电荷异号，k＝6427D[如果a、b带同种电荷，则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力，此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力一定不为零，因此a、b不可能带同种电荷，A、C错误；若a、b带异种电荷，假设a对c的作用力为斥力，则b对c的作用力一定为引力，受力分析如图所示，由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线，则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零，由几何关系可知∠a＝37°、∠b＝53°，则Fasin37°＝Fbcos37°，解得FaFb＝43，又由库仑定律及以上各式代入数据可解得qaqb＝6427，B错误，D正确。]4．(多选)(2018·全国卷Ⅱ·T21)如图所示，同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点。一电荷量为q(q0)的粒子从a点移动到b点，其电势能减小W1；若该粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2。下列说法正确的是()A．此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行B．若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为W1＋W22C．若c、d之间的距离为L，则该电场的场强大小一定为W2qLD．若W1＝W2，则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差BD[由题意得，(φa－φb)q＝W1，(φc－φd)q＝W2，只能得出a、b两点间和c、d两点间的电势关系，无法确定场强的方向，选项A错误；若c、d之间的距离为L，因无法确定场强的方向，故无法确定场强的大小，选项C错误；由于φM＝φa＋φc2、φN＝φb＋φd2、WMN＝q(φM－φN)，上述式子联立求解得粒子从M点移动到N点电场力做的功为WMN＝W1＋W22，所以B正确；若W1＝W2，有φa－φb＝φc－φd，变形可得φa－φc＝φb－φd，又φa－φM＝φa－φa＋φc2＝φa－φc2，φb－φN＝φb－φb＋φd2＝φb－φd2，所以φa－φM＝φb－φN，D正确。]1．电场线的应用2．带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法(1)判受力：从轨迹的弯曲方向判断受力方向，从而分析电场方向或电荷的正负。(2)判做功：结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等。(3)判动能：根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化。3．电场力做功的计算方法考向1电场的叠加与场强计算1．(易错题)(2019·河南2月模拟)水平面上有一边长为L的正方形，其a、b、c三个顶点上分别固定了三个等量的正点电荷Q，将一个电荷量为＋q的点电荷分别放在正方形中心点O点和正方形的另一个顶点d点处，两处相比，下列说法正确的是()A．q在d点所受的电场力较大B．q在d点所具有的电势能较大C．d点的电势高于O点的电势D．q在两点所受的电场力方向相同D[由点电荷的电场及场的叠加可知，在O点，b、c两处的点电荷产生的电场相互抵消，O点处的场强等于a处点电荷所产生的场强，即，方向由a指向O；而在d点处Ed＝kQL2cos45°×2＋kQ2L2＝，方向也沿aO方向，选项A错误，选项D正确。ad是b、c两处点电荷连线的中垂线，由两等量正电荷的电场中电势分布可知，在b、c两点电荷的电场中，O点电势高于d点电势，而在点电荷a的电场中O点电势也高于d点电势，再由电势叠加可知O点电势高，而正电荷在电势越高处电势能越大，选项B、C皆错误。]易错点评：对于场强的比较，不少同学由对称性直接得出a、b、c、d四点的相关物理量的关系，而忽视了题中给出的是a、b、c三个顶点上分别固定了三个等量的正点电荷Q，并不是在O点固定一个点电荷。2．(2019·天一大联考)真空中有一点电荷Q，MN是这个点电荷电场中的一条水平直线，如图所示，A、B、C是直线MN上的三个点，B是A、C的中点，点电荷Q位于A点正上方O处(未画出)。设A、B、C三点场强大小分别为EA、EB、EC，且EB＝12EA，则EC的值为()A.13EAB.14EAC.15EAD.16EAC[点电荷Q位于A点正上方O处，则在直线MN上A点的场强最大，而MN是这个点电荷电场中的一条直线，设点电荷Q距离A点x，AB和BC的间距为L；根据点电荷电场强度的计算公式可得：EA＝kQx2，EB＝kQx2＋L2，EC＝kQx2＋4L2，EB＝12EA，解得L＝x，则：EC＝kQx2＋4L2＝15EA，故C正确，A、B、D错误。]考向2电场能的性质3．(2019·无锡期末联考)避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图所示，图中中央的竖直黑线AB代表了避雷针，CD为水平地面。MN是电场线中两个点，下列说法正确的是()A．M点的场强比N点的场强大B．试探电荷从M点沿直线移动到N点，电场力做功最少C．M点的电势比N点的电势高D．CD的电势为零，但其表面附近的电场线有些位置和地面不垂直C[N点处的电场线比M点密集，可知M点的场强比N点的场强小，选项A错误；由于MN两点的电势差一定，可知无论试探电荷沿什么路径从M点到N点，电场力做功都是相同的，选项B错误；沿电场线电势逐渐降低，可知M点的电势比N点的电势高，选项C正确；CD的电势为零，地面为等势面，则CD表面附近的电场线与地面都是垂直的，选项D错误。]4．如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN，下列判断正确的是()A．vMvN，aMaNB．vMvN，φMφNC．φMφN，EpMEpND．aMaN，EpMEpND[设粒子由M向N运动，速度方向沿轨迹切线方向，电场力方向与粒子速度方向的夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大，动能减小，所以vMvN，EpMEpN，A、B项错误；电场线疏密程度表示电场强度大小，故粒子在M点所受电场力的大小小于在N点所受电场力的大小，由牛顿第二定律可得，aMaN，D项正确；由于电场线方向如图所示，所以M点电势较N点的高，C项错误。]考向3电场的综合应用5．(2019·四川资阳诊断)如图所示，一带正电的粒子以一定的初速度进入某点电荷Q产生的电场中，沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的a、b两点，其中a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成30°角；b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成60°角，粒子只受电场力的作用。下列说法中正确的是()A．点电荷Q带正电B．a点的电势低于b点电势C．从a到b，系统的电势能减小D．粒子在a点的加速度大于在b点的加速度C[根据轨迹弯曲方向判断出，粒子在运动的过程中，一直受库仑引力作用，因粒子带正电，所以点电荷带负电，故A错误；由图可知，点电荷Q位于Ea方向延长线与Eb方向延长线的交点处，且b点与a点相比，b点离负点电荷较近，b点处电势较低，所以B错误；由E＝qφ可知正点电荷在电势低处，电势能较小，所以正点电荷在a处时，系统具有的电势能较大，因此C正确；根据点电荷电场线的分布，b点处电场线分布较密，电场强度较大，粒子加速度较大，所以D错误。]6．(多选)(2019·山东德州联考)如图甲所示，电场中的一条电场线与x轴重合，方向沿x轴负方向，O点为坐标原点，M点坐标为3cm；此电场线上各点的电场强度大小E随x变化的规律如图乙所示，对于此电场，以下说法正确的是()A．此电场为匀强电场B．沿x轴正方向电势逐渐升高C．M点的电势是O点电势的2倍D．将一电子自O点移至M点，其电势能减小90eVBD[由图乙可知，电场强度E随x增加而增大，可知电场不是匀强电场，选项A错误；因电场线方向沿x轴负方向，可知沿x轴正方向电势逐渐升高，选项B正确；因零电势点不确定，则不能比较MO两点的电势关系，选项C错误；由U＝Ex可知，MO两点的电势差等于E­x图象的“面积”，则UOM＝－12(2＋4)×103×3×10－2V＝－90V，则将一电子自O点移至M点，其电势能减小90eV，选项D正确；故选B、D。]7．(2019·内蒙古鄂尔多斯联考)空间存在着平行于x轴方向的静电场，P、M、O、N、Q为x轴上的点，P、Q之间各点的电势φ随位置坐标x的变化如图所示。一个带电粒子仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴正方向运动，下列说法正确的是()A．粒子一定带负电B．P点的电势低于M点的电势C．M点的电场强度小于N点的电场强度D．粒子从M点向N点运动的过程中，电势能一直减小D[由图可知，粒子从M到Q，电势逐渐降低，且粒子由静止开始运动，因此电场线方向由P到Q点，所以粒子带正电，故A错误；由于电场线方向由P到Q，则沿着电场线方向，电势降低，那么P点的电势高于M点的电