大二轮高考总复习物理文档第8讲 电场及带电粒子在电场中的运动 Word版含答案Word文档下载推荐.docx

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三、根据粒子运动的轨迹判断粒子的受力及运动情况的三个依据

1．确定受力方向的依据

（1）曲线运动的受力特征：

带电粒子受力总指向曲线的凹侧；

（2）电场力方向与场强方向的关系：

正电荷的受力方向与场强方向同向，负电荷则相反；

（3）场强方向与电场线或等势面的关系：

电场线的切线方向或等势面的法线方向为电场强度的方向．

2．比较加速度大小的依据：

电场线或等差等势面越密⇒E越大⇒F＝qE越大⇒a＝

越大．

3．判断加速或减速的依据：

电场力与速度成锐角（钝角），电场力做正功（负功），速度增加（减小）．

四、明辨“场强、电势、电场线”，谨防解题误入歧途

1．场强是矢量，其合成法则为平行四边形定则，电势是标量，其合成法则为算术加减法．

2．在匀强电场中，沿同一方向，相等距离上电势变化量相同．

3．沿电场线方向电势降低，但是电势降低的方向不一定是电场方向．

高频考点1　对电场性质的理解

1．电场强度是矢量，叠加时应遵循平行四边形定则，分析电场叠加问题的一般步骤：

（1）确定分析计算的空间位置；

（2）分析该点有几个分电场，分析各个分电场在该点的电场强度的大小和方向；

（3）利用平行四边形定则求出矢量和．

特别提醒：

分析求解电场叠加问题时，要充分利用补偿法、对称法、等效法等思维方法

2．熟练掌握电场线的应用

（1）判断电场强度的方向——电场线上任意一点处的切线方向即该点电场强度的方向．

（2）判断电场力的方向——正点电荷的受力方向和电场线在该点的切线方向相同，负点电荷的受力方向和电场线在该点的切线方向相反．

（3）定性判断电场强度的大小——电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可分析电荷受力情况．

（4）判断电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线的方向电势逐渐降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向．

熟悉几种典型的电场线分布情况有利于我们对电场强度和电势迅速作出判断，进一步可了解点电荷在电场中的受力和运动情况、电场力做功及伴随的能量转化情况.

3．分析电场的性质问题的一般思路

（1）场强大小、电势高低的判断

明确电场线或等势面的分布情况，场强大小看电场线的疏密程度，电势高低看电场线的方向；

空间同时存在两个或两个以上的电场时，利用平行四边形定则求其合场强．

（2）电势能大小及其变化的分析

①做功角度：

根据电场力做功与电势能变化的关系分析带电粒子电势能及其变化情况．电场力做正功，粒子的电势能减小；

电场力做负功，粒子的电势能增加．

②转化角度：

只有电场力做功时，电势能与动能可以相互转化，动能减少，电势能增加；

动能增加，电势能减少．

1－1.（多选）（2017·

苏锡常镇四市调研）某电场在直角坐标系中的电场线分布情况如图所示，O、M、N为电场中的三个点，则由图可得（　　）

A．M点的场强小于N点的场强

B．M点的电势低于N点的电势

C．将一负电荷由O点移到M点电势能增加

D．将一正电荷从O点分别移到M点和N点，电场力做功相同

解析：

M点的电场线较N点密集，故M点的场强大于N点的场强，选项A错误；

顺着电场线电势降低，故M点的电势低于N点的电势，选项B正确；

O点电势高于M点，故将一负电荷由O点移到M点电势能增加，选项C正确；

M点的电势低于N点的电势，故OM与ON之间的电势差不等，故将一正电荷从O点分别移到M点和N点，电场力做功不相同，选项D错误；

故选BC．

答案：

BC

1－2.（多选）（2017·

全国卷Ⅰ）在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示．电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed.点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标（ra，φa）标出，其余类推．现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd.下列选项正确的是（　　）

A．Ea∶Eb＝4∶1　　　　　B．Ec∶Ed＝2∶1

C．Wab∶Wbc＝3∶1D．Wbc∶Wcd＝1∶3

本题考查场强与电势．由图可知：

ra＝1m、φa＝6V；

rb＝2m、φb＝3V；

rc＝3m、φc＝2V；

rd＝6m、φd＝1V．由点电荷的场强公式E＝

得Ea∶Eb∶Ec∶Ed＝

∶

＝36∶9∶4∶1，A正确、B错误．由WAB＝qUAB＝q（φA－φB）得Wab∶Wbc∶Wcd＝（φa－φb）∶（φb－φc）∶（φc－φd）＝3∶1∶1，故C正确、D错误．

AC

1－3.（多选）（2017·

马鞍山二中高三测试）如图所示，在x，y坐标系中有以O点为中心，边长为0.20m的正方形，顶点A、B、C、D分别在坐标轴上，在该平面内有一匀强电场（图中未画出），已知A、B、C三点的电势分别为3V、－

V、－3V，则下列说法正确的是（　　）

A．D点的电势为

V

B．该匀强电场的场强大小E＝10

V/m

C．该匀强电场的场强大小E＝10

D．电场场强方向与x轴正方向成θ＝30°

角

因A、C两点的电势分别为3V、－3V，可知O点的电势为零，由对称性可知D点的电势为

V，选项A正确；

设过O点的零等势线与x轴夹角为α，则E·

×

0.2sinα＝3；

E·

0.2cosα＝

；

解得α＝60°

E＝10

V/m，因电场线与等势面正交，故电场场强方向与x轴正方向成θ＝30°

角，选项CD正确．

ACD

1－4．（多选）（2017·

全国卷Ⅲ）一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V．下列说法正确的是（　　）

A．电场强度的大小为2.5V/cm

B．坐标原点处的电势为1V

C．电子在a点的电势能比在b点的低7eV

D．电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV

本题考查电场强度、电势、电势差．

设a、c连线上d点电势为17V，如图所示，则

＝

，得ldc＝4.5cm，tanθ＝

，θ＝37°

.过c作bd垂线交bd于e点，则lce＝ldccosθ＝4.5×

cm＝3.6cm.ce方向就是匀强电场方向，场强大小为E，Elce＝Ucb，E＝2.5V/cm，A项正确．Uoe＝Elobsin53°

＝16V，故O点电势φ0＝17V－16V＝1V，B项正确．电子在a点的电势能比在b点的高7eV，C项错误．电子从b点到c点电场力做功W＝9eV，D项正确．

ABD

高频考点2　平行板电容器的问题分析

（多选）如图所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电源相连，在与两板距离相等的M点处有一个带电液滴处于静止状态．若上极板a向下平移一小段距离，但仍在M点上方，稳定后，下列说法正确的是（　　）

A．液滴将加速向下运动

B．M点电势升高

C．M点的电场强度变小了

D．在a板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做的功相同

[思路点拨]　分析求解平行板电容器问题时，必须明确是电压不变还是带电荷量不变，本题由于极板与电源连接，所以应是电压不变；

另外判断液滴的运动情况，就要对液滴进行受力分析，判断其合力的方向．

【解析】　两极板始终与电源相连，所以a下移过程中极板间电压U不变．由E＝

可知，d减小，E增大，故C错误；

开始时带电液滴静止，即mg＝qE，a下移，则qE>

mg，带电液滴向上加速运动，故A错误；

由φM＝UMb＝E·

dMb可知，a下移，则M点电势升高，故B正确；

a板移动前后，a、b间电势差U不变，所以电场力做的功相同，故D正确．

【答案】　BD

1．平行板电容器动态变化问题的两类题型

（1）电容器始终与电源相连，U恒定不变，则有Q＝CU∝C，C＝

∝

，两板间场强E＝

（2）电容器稳定后与电源断开，Q恒定不变，则有U＝

，C∝

，场强E＝

．

2．在分析平行板电容器的动态变化问题时，必须抓住两个关键点

（1）确定不变量：

首先要明确动态变化过程中的哪些量不变，一般情况下是电荷量不变或板间电压不变．

（2）恰当选择公式：

要灵活选取电容的两个公式分析电容的变化，应用E∝

分析板间电场强度的变化情况．即抓住公式C＝

和C＝

，U不变时，选用E＝

Q不变时，选用E＝

由于平行板电容器两极板间的电场可视为匀强电场，高考命题往往涉及带电粒子在平行板中的运动问题，需要综合运用牛顿运动定律、功能关系等分析求解．

2－1.（2016·

全国乙卷）一平行电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器（　　）

A．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大

B．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大

C．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变

D．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变

电容器接在恒压直流电源上，两极板的电压不变，若将云母介质移出，相对介电常数减小，电容器的电容减小，所以极板上的电荷量变小，极板间的距离不变，所以极板间的电场强度不变，故选项A、B、C错误，选项D正确．

D

2－2．

（2017·

石家庄市高三质检）如图所示电路中，A、B是构成平行板电容器的两金属极板，P为其中的一个定点．将开关S闭合，电路稳定后将A板向上平移一小段距离，则下列说法正确的是（　　）

A．电容器的电容增加

B．在A板上移过程中，电阻R中有向上的电流

C．A、B两板间的电场强度增大

D．P点电势升高

根据C＝

，当A板向上平移一小段距离，间距d增大，其他条件不变，则导致电容变小，故A错误；

在A板上移过程中，导致电容减小，由于极板电压不变，那么电量减小，因此电容器处于放电状态，电阻R中有向上的电流，故B正确；

根据E＝

与C＝

相结合可得E＝

，由于电量减小，场强大小变小，故C错误；

因场强变小，导致P点与B板的电势差减小，因B板接地，电势为零，即P点电势降低，故D错误．

B

带电粒子在电场中的运动模型

带电粒子在电场中的运动问题是每年高考中的热点问题，是电学知识和力学知识的结合点．具体来讲有带电粒子在电场中的加速（减速）、偏转，涉及内容有力、能、电等知识，主要考查学生的分析综合能力．该模型通常的考查思路有：

（1）根据带电粒子受到的力，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、位移等物理量．这条思路通常适用于恒力作用下的匀变速运动．

（2）根据力对带电粒子所做的功及动能定理，从带电粒子运动的全过程中能的转化角度，研究带电粒子的速度变化、经历的位移等．

　匀强电场中的“直线运动模型”

（2017·

全国卷Ⅰ）真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为v0.在油滴处于位置A时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方向不变．持续一段时间t1后，又突然将电场反向，但保持其大小不变；

再持续同样一段时