高考物理二轮复习 专题五 带电粒子在电场、磁场中的运动 第一讲 电场、磁场的基本性质课件.ppt

专题五带电粒子在电场 磁场中的运动 第一讲电场 磁场的基本性质 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 1 2015山东理综 18 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 一电荷量为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点处电场强度的大小和方向分别为 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 2 多选 2015海南单科 7 如图 两电荷量分别为Q Q 0 和 Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧 a点位于x轴上O点与点电荷Q之间 b点位于y轴O点上方 取无穷远处的电势为零 下列说法正确的是 A b点电势为零 电场强度也为零B 正的试探电荷在a点的电势能大于零 所受电场力方向向右C 将正的试探电荷从O点移到a点 必须克服电场力做功D 将同一正的试探电荷先后从O b两点移到a点 后者电势能的变化较大 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 解析 根据等量异种点电荷形成的电场的等势面的特点可知 题中过原点O且与x轴垂直的平面是一个等势面 且延伸到无穷远处 若取无穷远处的电势为零 该等势面上各点电势均为零 故b点电势为零 又由电场叠加原理可知b点电场强度不为零 方向水平向右 故A错误 在两电荷之间的连线上 电场线方向向右 所以a点电势高于O点 即 a 0 正的试探电荷在a点的电势能大于零 它所受电场力方向与电场强度方向一致 即向右 故B正确 将正的试探电荷从O点移到a点是逆着电场力方向移动 必须克服电场力做功 故C正确 因O b两点电势相等 故将同一正的试探电荷先后从O b两点移到a点时 电势能的变化量相同 选项D错误 答案 BC 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 3 2014课标全国 16 如图 MN为铝质薄平板 铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场 未画出 一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出 从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O 已知粒子穿越铝板时 其动能损失一半 速度方向和电荷量不变 不计重力 铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为 A 2B C 1D 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 4 2013重庆理综 3 如图所示 高速运动的 粒子被位于O点的重原子核散射 实线表示 粒子运动的轨迹 M N和Q为轨迹上的三点 N点离核最近 Q点比M点离核更远 则 A 粒子在M点的速率比在Q点的大B 三点中 粒子在N点的电势能最大C 在重核产生的电场中 M点的电势比Q点的低D 粒子从M点运动到Q点 电场力对它做的总功为负功 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 解析 粒子和重原子核都带正电 二者存在相互之间的库仑斥力 粒子从M向N运动时 克服库仑斥力做功 粒子电势能增加 速度减小 粒子从N向Q运动时 库仑斥力做正功 粒子电势能减小 速度变大 故 粒子在N点的电势能最大 B正确 由M N Q点与重原子核的位置关系可知 NQ段库仑力做的正功大于MN段 粒子克服库仑力做的功 即从M到Q全过程库仑力做正功 粒子在Q点的速率比在M点的速率大 A D错误 粒子在M点的电势能大于在Q点的电势能 故M点的电势比Q点的电势高 C错误 答案 B 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 5 2013安徽理综 15 图中a b c d为四根与纸面垂直的长直导线 其横截面位于正方形的四个顶点上 导线中通有大小相同的电流 方向如图所示 一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动 它所受洛伦兹力的方向是 A 向上B 向下C 向左D 向右解析 根据右手定则及磁感应强度的叠加原理可得 四根导线在正方形中心O点产生的磁感应强度方向向左 当带正电的粒子垂直于纸面的方向向外运动时 根据左手定则可知 粒子所受洛伦兹力的方向向下 B项正确 答案 B 真题模拟体验 名师诠释高考 在本讲中 高考命题主要涉及 1 电场 磁场的基本概念的理解 如电场强度及其合成 电势与电场强度的关系 电势高低的判断 电势能变化的判断 电流的磁感应强度及其合成等 2 以电场线 等势线和带电粒子的运动轨迹或结合v t图 x图 Ep x图为命题情景 考查对电场强度 电势关系以及功能关系的理解和应用 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 多选 2015山东威海二模 在真空中有两个点电荷 Q1和 Q2 Q1 Q2 O点为两点电荷连线上的中点 以O点为圆心画一圆 圆平面与两点电荷的连线垂直 P点为圆周上一点 A点为两点电荷连线上的一点 则下列说法正确的是 A 圆周上各点的电场强度相同B 圆周上各点的电势相等C P点与O点的电场强度大小相等D 将一负检验电荷由O点移动到A点的过程中 电势能减少思路点拨 根据异种点电荷电场线和等势面的分布情况 分析电场强度和电势的关系 根据负电荷受到的电场力与电场线方向相反 可判断做功情况 根据电场力做的功和电势能变化的关系可判断电势能的变化情况 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 根据点电荷产生的电场强度以及矢量求和可知 在圆周上各点电场强度的大小相等 方向相同 P O两点电场强度方向相同 大小不同 故选项A正确 C错误 圆周上各点为等势面 故电势相同 故B正确 电场强度方向由O指向A 负电荷受到的电场力由A指向O 故电场力做负功 电势能增加 故D错误 答案 AB 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 对点训练11 如图 在点电荷Q产生的电场中 将两个带正电的试探电荷q1 q2分别置于A B两点 虚线为等势线 取无穷远处为零电势点 若将q1 q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等 则下列说法正确的是 A A点电势高于B点电势B A B两点的电场强度相等C q1的电荷量小于q2的电荷量D q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 将正的点电荷从电场中移到无穷远处要克服电场力做功 说明点电荷Q带负电 在负的点电荷电场中电场线指向点电荷Q 沿电场线方向电势降低 因此A点电势低于B点电势 A项错误 由E 可知 离点电荷越远处电场强度越小 B项错误 A点与无穷远处的电势差U1比B点与无穷远处的电势差U2大 由于两电荷移到无穷远处克服电场力做功相等 有q1U1 q2U2 q1小于q2 C项正确 由于两电荷移到无穷远处克服电场力做功相等 有q1 A 0 q2 B 0 即q1 A q2 B 因此两电荷在A B两点的电势能相等 D项错误 答案 C 考点一 考点二 考点三 考点四 2 2015山东烟台 莱州模拟 如图所示 虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴 相交于O点 两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M N上 下列说法中正确的是 A A B两点的电场强度相同B O点的电场强度为零C C点的电势高于D点的电势D 将电荷从C移到D的过程中 电势能先减少后增加解析 由等量异种点电荷的电场线分布情况可知 A B两点的电场强度相同 选项A正确 O点的电场强度不为零 选项B错误 C D两点处于两点电荷连线的垂直平分线上 故两点的电势均为零 选项C错误 将电荷从C移到D的过程中 电场力不做功 故电势能不变 选项D错误 答案 A 考点一 考点二 考点三 考点四 3 2015全国理综 15 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 M N P Q 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 M QB 直线c位于某一等势面内 M NC 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 根据题意知 N P 且 M N 故直线c d分别位于两不同的等势面上 电场方向由M N 选项A错误 B正确 由上述分析知 M Q 电子由M点运动到Q点 电场力不做功 选项C错误 电子从P点运动到Q点 电场力做正功 选项D错误 答案 B 考点一 考点二 考点三 考点四 此类问题的情景是已知带电粒子在电场中的运动轨迹 电场线或等势线等 求解带电粒子的电性 受力 运动或比较电势 电场强度等 考点一 考点二 考点三 考点四 多选 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所示 图中左侧前三个等势面平行 不计粒子的重力 下列说法正确的有 A 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 后增大解析 粒子受到的电场力指向轨迹的凹侧 且电场力方向与等势面垂直 根据轨迹可大致画出各个位置的电场力方向 可看出电场方向由低电势指向高电势 所以粒子带负电 粒子的加速度a 而E的大小可由等势面的疏密来判断 可见加速度先不变 后变小 电场力方向与速度方向成钝角 电场力做负功 粒子减速 电势能增大 选项A B正确 C D错误 答案 AB 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 对点训练21 某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点 电场线 粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示 可以判定 A 粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度B 粒子在A点的动能小于它在B点的动能C 粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能D 电场中A点的电势低于B点的电势 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 由电场线的疏密可知电场强度EB EA 所以粒子的加速度aB aA 由定性画出的等势线 图中的虚线 并根据沿电场线方向电势降低 可知电势 A B 由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力做正功 所以动能 电势能的变化情况为EkB EkA EpB EpA 正确选项为B 答案 B 2 多选 图中虚线为一组间距相等的同心圆 圆心处固定一带正电的点电荷 一带电粒子以一定初速度射入电场 实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹 a b c三点是实线与虚线的交点 则该粒子 A 带负电B 在c点受力最大C 在b点的电势能大于在c点的电势能D 由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化解析 由于带电粒子受到的电场力指向轨迹凹侧 说明带电粒子带正电 选项A错误 根据库仑定律F 可知 选项B错误 粒子从b点运动到c点的过程中 电场力对粒子做正功 粒子电势能减小 选项C正确 由动能定理可得qU Ek 因为Uab Ubc 所以选项D正确 答案 CD 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 3 2015江苏南通二模 如图所示 带正电的A球固定 质量为m 电荷量为 q的粒子B从a处以速度v0射向A 虚线abc是B运动的一段轨迹 b点距离A最近 粒子经过b点时速度为v 重力忽略不计 则 A 粒子从a运动到b的过程中动能不断增大B 粒子从b运动到c的过程中加速度不断增大C 可求出A产生的电场中a b两点间的电势差D 可求出A产生的电场中b点的电场强度 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 此类问题一般以带电粒子的v t图象 x图象 Ep x图象为命题情景 考查电场的电场强度和电势的关系及带电粒子做功和电势能 动能等关系 要求能从图象中获取相关信息并进行推理 v t图象 x图象 Ep x图象比较 考点一 考点二 考点三 考点四 2015东北师范大学附中模拟 一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动 其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示 其中O x2段是关于直线x x1对称的曲线 x2 x3段是直线 则下列说法正确的是 A x1处电场强度最小 但不为零B 粒子在O x2段做匀变速运动 x2 x3段做匀速直线运动C x2 x3段的电场强度大小 方向均不变 为一定值D 在O x1 x2 x3处电势 0 1 2 3的关系为 3 2 0 1 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 对点训练31 2015山东菏泽二模 如图甲所示 直线AB是某电场中的一条电场线 一电子仅在电场力作用下 由电场线上A点沿直线运动到B点 其速度二次方v2与位移x的关系如图乙所示 以下判断正确的是 A A点电场强度小于B点电场强度B A点的电势低于B点的电势C 电子从A点运动到B点 电场力做负功D 电子在A点的电势能小于在B点的电势能 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 2 静电场在x轴上的电势 随x的变化关系如图所示 带正电的点电荷只受电场力作用沿x轴正向运动 则点电荷 A 由x1运动到x3的过程中电势能先减小后增大B 由x1运动到x3的过程中加速度不断增大C 在x1处和x4处的加速度方向相反D 可能在x2和x4之间往复运动解析 从x1运动到x3的过程 根据电场力做功为W qU可以判断 电场力做正功 电势能减小 故A错误 在 x图象中 斜率代表的是电场强度的大小 故电场强度越来越小 受到的电场力越来越小 故加速度越来越小 故B错误 斜率的方向代表电场强度的方向 由题图可知 斜率方向相反 加速度方向相反 故C正确 从x2到x4之间 电场力做正功 速度不可能减为零 故不可能做往复运动 故D错误 答案 C 考点一 考点二 考点三 考点四 3 多选 2014上海单科 19 静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示 x轴正向为电场强度正方向 带正电的点电荷沿x轴运动 则点电荷 A 在x2和x4处电势能相等B 由x1运动到x3的过程中电势能增大C 由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D 由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大解析 正电荷的电场力方向与电场强度方向相同 由图可知 O x1 电场强度方向为正方向 x1 x4 电场强度方向为负方向 电场力做负功 电势能增大 A项错误 B项正确 x1 x4 电场强度的大小先增大后减小 电场力的大小同样先增大后减小 C项正确 D项错误 答案 BC 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 如图 两根互相平行的长直导线过纸面上的M N两点 且与纸面垂直 导线中通有大小相等 方向相反的电流 a o b在M N的连线上 o为MN的中点 c d位于MN的中垂线上 且a b c d到o点的距离均相等 关于以上几点处的磁场 下列说法正确的是 A o点处的磁感应强度为零B a b两点处的磁感应强度大小相等 方向相反C c d两点处的磁感应强度大小相等 方向相同D a c两点处磁感应强度的方向不同 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 由安培定则可知 两导线在o点产生的磁场均竖直向下 合磁感应强度一定不为零 选项A错误 由安培定则 两导线在a b两处产生的磁场方向均竖直向下 由于对称性 电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度 同时电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于电流N在a处产生磁场的磁感应强度 所以a b两处磁感应强度大小相等方向相同 选项B错误 根据安培定则 两导线在c d两处产生的磁场方向分别垂直于c d两点与两导线的连线方向 如图所示 且产生的磁场的磁感应强度相等 由平行四边形定则可知 c d两点处的磁感应强度大小相等 方向相同 选项C正确 a c两处磁感应强度的方向均竖直向下 选项D错误 答案 C 考点一 考点二 考点三 考点四 对点训练41 如图所示 有两根长直导线a b互相平行放置 图为垂直于导线的截面图 在如图所示的平面内 O点为两根导线连线的中点 M N为两导线连线的中垂线上的两点 与O点的距离相等 aM与MN夹角为 若两导线中通有大小相等 方向相反的恒定电流I 单根导线中的电流在M处产生的磁感应强度为B0 则关于线段MN上各点的磁感应强度 下列说法中正确的是 A M点和N点的磁感应强度方向一定相反B M点和N点的磁感应强度大小均为2B0cos C M点和N点的磁感应强度大小均为2B0sin D 在线段MN上有磁感应强度为零的点 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 根据安培定则和磁场叠加原理 M点和N点的磁感应强度方向相同 大小均为2B0sin 选项A B错误 C正确 在线段MN上没有磁感应强度为零的点 选项D错误 答案 C 考点一 考点二 考点三 考点四 2 如图所示 磁场方向竖直向下 通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2 通电导线所受安培力是 A 数值变大 方向不变B 数值变小 方向不变C 数值不变 方向改变D 数值 方向均改变解析 安培力的计算公式为F BILsin 其中 表示磁场方向与通电直导线之间的夹角 本题中 变小 所以安培力变小 根据左手定则 安培力既垂直于磁场方向 也垂直于电流方向 即安培力垂直于磁场和电流所构成的平面 本题中安培力的方向不变 仍垂直于纸面所在平面 综上分析 只有选项B正确 答案 B