高考物理二轮专题五《电场》

欢迎进入物理课堂 备考方向要明了 3 电势能电场力做正功 电荷 无论正电荷还是负电荷 从电势能较大处移向电势能较小处 反之 如果电荷克服电场力做功 那么电荷将从电势能较小处移向电势能较大处 1 空间存在匀强电场 有一电荷量为 q 质量为m的粒子从O点以速率v0射入电场 运动到A点时速率为2v0 现有另一电荷量为 q 质量为m的粒子以速率2v0仍从O点射入该电场 运动到B点时速率为3v0 若忽略重力的影响 则 A 在O A B三点中 B点电势最高B 在O A B三点中 A点电势最高C OA间电势差比BO间的电势差大D OA间的电势差比BO间的电势差小 答案 AD 对平行板电容器的有关物理量Q E U C进行讨论时 关键在于弄清哪些是变量 哪些是不变量 在变量中哪些是自变量 哪些是因变量 明确它们的因果关系 一般可把这类问题分为两种情况来分析 2 如图5 1所示 两块平行金属板正对着水平放置 两板分别与电源正 负极相连 当开关闭合时 一带电液滴恰好静图5 1止在两板间的M点 则 A 当开关闭合时 若减小两板间距 液滴仍静止B 当开关闭合时 若增大两板间距 液滴将下降C 开关再断开后 若减小两板间距 液滴仍静止D 开关再断开后 若增大两板间距 液滴将下降 答案 BC 1 运动学观点指用匀变速运动的公式来解决实际问题 一般有两种情况 1 带电粒子初速度方向与电场线共线 则粒子做匀变速直线运动 2 带电粒子的初速度方向垂直电场线 则粒子做匀变速曲线运动 类平抛运动 2 功能观点首先对带电体受力分析 再分析运动形式 然后再根据具体情况选用公式计算 1 若选用动能定理 则要分清有多少个力做功 是恒力做功还是变力做功 同时要明确初 末状态及运动过程中的动能的增量 2 若选用能量守恒定律 则要分清带电体在运动中共有多少种能量参与转化 哪些能量是增加的 哪些能量是减少的 规范解题 由带电粒子运动轨迹可以看出其靠近P Q两电荷时均受到库仑斥力作用 所以P Q两点电荷电性相同 选项A错误 由于a点等势面比b点等势面密 故a点场强大 选项B正确 由于两点电荷带等量同种电荷 从图像可以看出c点与a点电势相等 经判断可知带电粒子在a点的电势能等于在c点的电势能 选项C错误 若带电粒子从b点向a点运动 电场力做负功 其电势能增加 动能减小 选项D正确 故选BD 命题视角2 2011 江苏高考 一粒子从A点射入电场 从B点射出 电场的等势面和粒子的运动轨迹如图5 4所示 图中左侧前三个等势面彼此平行 不计粒子的重力 下列说法正确的有 图5 4A 粒子带负电荷B 粒子的加速度先不变 后变小C 粒子的速度不断增大D 粒子的电势能先减小 后增大 自主尝试 根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面 可大致画出电场线的形状 粒子在电场力的作用下轨迹向下弯曲 根据曲线运动的特点 可以说明电场力指向轨迹内侧 与场强方向相反 所以粒子带负电 A正确 等势面先是平行等距 后变得稀疏 则电场强度先是匀强电场 后场强变小 即电场力先不变 后变小 B正确 根据电场力做功W qU 电场力做负功 所以粒子速度减小 C错误 电场力始终做负功 由功能关系可知 粒子的电势能始终增加 所以D错误 故选AB 冲关锦囊 对电场中以电场线 粒子运动的轨迹线 等势线 等势面 等为研究对象进行分析或推断带电粒子在电场中的运动性质 一般有两种方法 一是根据电场线或等势面的分布情况确定电场的强弱 借助电场线方向判断电势高低 由粒子电性和运动轨迹判断电场力做正功还是负功 从而确定电势能和动能的变化情况 二是根据 轨迹向合外力的方向弯曲 由题给的带电粒子的电性及轨迹的偏转方向去确定电场力的方向 然后结合运动路径判断电场力做功情况 以及电势能和动能的变化情况 命题视角1 2011 福建高考 反射式速调管是常用的微波器件之一 它利用电子团在电场中的振荡来产生微波 其振荡原理与下述过程类似 如图5 5所示 在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场 一带电微粒从A点由静止开始 在电场力作用下沿直线在A B两点图5 5间往返运动 已知电场强度的大小分别是E1 2 0 103N C和E2 4 0 103N C 方向如图所示 带电微粒质量m 1 0 10 20kg 带电量q 1 0 10 9C A点距虚线MN的距离d1 1 0cm 不计带电微粒的重力 忽略相对论效应 求 1 B点距虚线MN的距离d2 2 带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t 答案 1 0 50cm 2 1 5 10 8s 命题视角2 如图5 6所示 虚线MN下方存在竖直向上的匀强电场 场强大小E 2 103V m 电场区域上方有一竖直放置长为L 0 5m的轻质绝缘细杆 细杆的上下两端分别固定一个带电小球A B 它们的质量均为m 0 01kg A球带正电 图5 6电荷量为q1 2 5 10 4C B球带负电 电荷量为q2 5 10 5C B球到MN的距离h 0 05m 现将轻杆由静止释放 g取10m s2 求 1 B球进入匀强电场 A球未进入匀强电场过程B球的加速度大小 2 小球从开始运动到A球刚进入匀强电场过程的时间 3 B球向下运动离MN的最大距离 答案 1 15m s2 2 0 3s 3 1 3m 冲关锦囊 处理带电粒子在电场中的运动问题 首先要注意区分不同的物理过程 弄清在不同的过程中粒子的受力情况和运动情况 在解题时主要可以从以下两条线索展开 1 力和运动的关系 根据带电粒子受到的电场力 用牛顿第二定律找出加速度 结合运动学公式确定带电粒子的速度 位移等 这条线索通常适用于受恒力作用下做匀变速直线运动的情况 2 功和能的关系 根据电场力对带电粒子所做的功引起带电粒子能量的变化 利用动能定理研究全过程中能的转化 研究带电粒子的速度变化 经历的位移等 这条线索也适用于非匀强电场 命题视角1 如图5 7所示 水平放置的平行板电容器 原来两板不带电 上极板接地 它的极板长L 0 1m 两板间距离d 0 4cm 有一束由相同微粒组成的带电粒子流以相图5 7同的初速度从两板中央平行于极板射入 由于重力作用粒子能落到下极板上 已知粒子质量m 2 0 10 6kg 电荷量q 1 0 10 8C 电容器电容C 1 0 10 6F 若第一个粒子刚好落到下极板中点O处 取g 10m s2 求 1 则带电粒子入射初速度的大小 2 两板间电场强度为多大时 带电粒子能刚好落在下极板右边缘B点 3 落到下极板上带电粒子总的个数 答案 1 2 5m s 2 1 5 103V m 3 601个 命题视角2 如图5 8所示的直角坐标系中 在直线x 2l0到y轴区域内存在着两个大小相等 方向相反的有界匀强电场 其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向 x轴图5 8下方的电场方向沿y轴正方向 在电场左边界上A 2l0 l0 到C 2l0 0 区域内 连续分布着电量为 q 质量为m的粒子 从某时刻起由A点到C点间的粒子 依次连续以相同的速 度v0沿x轴正方向射入电场 若从A点射入的粒子 恰好从y轴上的A 0 l0 沿x轴正方向射出电场 其轨迹如图虚线所示 不计粒子的重力及它们间的相互作用 1 求匀强电场的电场强度E 2 求在AC间还有哪些位置的粒子 通过电场后也能沿x轴正方向运动 冲关锦囊 对于带电粒子在电场中做曲线运动的问题 一般以类平抛运动模型较多 解决此类问题又常以运动的合成与分解方法处理 通过对带电粒子的运动和受力的分析 借助运动的合成与分解 寻找两个方向的分运动 再应用牛顿运动定律或运动学规律求解 同时还要注意 当带电粒子从一个电场区域进入到另一个电场区域时 要注意分析带电粒子的运动变化规律及两区域电场交界处有关联的物理量 因为这些关联量是解决问题的重要突破口 命题视角1 2011 安徽高考 如图5 9甲所示 两平行正对的金属板A B间加有如图乙所示的交变电压 一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处 若在t0时刻释放该粒子 粒子会时而向A板运动 时而向B板运动 并最终打在A板上 则t0可能属于的时间段是 图5 9 命题视角2 在金属板A B间加上如图5 10乙所示的大小不变 方向周期性变化的交变电压U0 其周期为T 现有电子以平行于金属板的速度v0从两板中央射入 已知电子的质量为m 电荷量为e 不计电子的重力 求 图5 10 1 若电子从t 0时刻射入 在半个周期内恰好能从A板的边缘飞出 则电子飞出时速度的大小为多少 2 若电子从t 0时刻射入 恰能平行于金属板飞出 则金属板至少为多长 3 若电子恰能从两板中央平行于板飞出 电子应从哪一时刻射入 两板间距至少为多大 冲关锦囊 对于带电粒子在交变电场中的直线运动 一般多以加速 减速交替出现的多过程情况较多 解决的方法主要根据运动学或动力学认真分析清楚其中一个完整的过程 有时也可借助v t图像进行运动过程分析 并找出各个过程间的重要物理量间的关系 进行归纳 推理 从而寻找其运动规律再进行分段处理求解 对于带电粒子在交变电场中的曲线运动 解决的方法仍然是应用运动的合成与分解的方法 把曲线运动分解为两个直线运动 再分别用直线运动的规律加以解决 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全