届高考物理二轮复习 专题8 带电粒子在电场中的运动 教案 Word版含答案Word格式.docx

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命题分析：

1．高考在本专题的命题多以选择形式，也有计算题出现（如2015年全国卷ⅡT24）．

2．命题热点集中在电场强度、电场的叠加、电场线、等势面及运动轨迹相结合分析带电体的受力、做功及能量转化情况，利用动力学和能量观点综合分析计算带电体在电场中的加速、偏转问题.

2.平行板电容器

全国乙卷

T14

全国卷ⅡT14

全国卷T18

3.带电粒子在

电场中的运动

全国甲

卷T15

全国乙

卷T20

全国卷ⅡT24

全国卷ⅠT25

全国卷ⅠT16

考点1|电场的性质难度：

中档题题型：

选择题五年6考

　（2016·

全国丙卷T15）关于静电场的等势面，下列说法正确的是（　　）

A．两个电势不同的等势面可能相交

B．电场线与等势面处处相互垂直

C．同一等势面上各点电场强度一定相等

D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功

【解题关键】　解此题的关键有两点：

（1）电场强度、电场线、等势面的特点．

（2）电场力做功与电势、等势面的关系．

B　[若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，A错；

电场线一定与等势面垂直，B对；

同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相同，C错；

将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做负功，故D错．]

　（2015·

全国卷ⅠT15）如图1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（　　）

图1

A．直线a位于某一等势面内，φM＞φQ

B．直线c位于某一等势面内，φM＞φN

C．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

【解题关键】　

关键语句

信息解读

匀强电场

电场强度处处相等，等势面相互平行

电子

带负电

做负功相等

从高电势向低电势运动，电势差相同

B　[电子带负电荷，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，有WMN＝WMP＜0，而WMN＝qUMN，WMP＝qUMP，q＜0，所以有UMN＝UMP＞0，即φM＞φN＝φP，匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，有φM＝φQ，故A错误，B正确；

电子由M点到Q点过程中，WMQ＝q（φM－φQ）＝0，电子由P点到Q点过程中，WPQ＝q（φP－φQ）＞0，故C、D错误．]

　（多选）（2014·

全国卷ⅠT21）如图2所示，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，∠M＝30°

.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示，已知φM＝φN，φP＝φF，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则（　　）

图2

A．点电荷Q一定在MP的连线上

B．连接PF的线段一定在同一等势面上

C．将正拭探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功

D．φP大于φM

（1）正点电荷Q形成电场及等势面的特点．

（2）灵活应用三角形的几何关系．

AD　[本题根据点电荷形成电场中等势面的特点及在任何电场中电场线与等势面垂直的特性进行解题．

电场是由正点电荷产生的，所以电场线由正点电荷指向无穷远处，并且跟点电荷距离相等的点，电势相等，场强大小相等．由于φM＝φN，φP＝φF，所以点电荷Q到M和N的距离相等，到P和F的距离相等，即过F作MN的中垂线，然后作FP的中垂线，两中垂线的交点为点电荷Q所在的位置，由几何知识得Q在MP上，如图所示，故选项A正确；

点电荷形成的电场中等势面是球面，故选项B错误；

正试探电荷与Q同号，所以受斥力作用，故将其从P点搬运到N点时，电场力做正功，故选项C错误；

由几何关系知点电荷Q距M的距离大，距P的距离小，所以φM<

φP，故选项D正确．]

1．高考考查特点

（1）本考点重在考查电场中的基本概念、典型电场的分布特点、电场线、等势面及电场强度的关系，电场、电势能高低的判断．

（2）理解电场力、电场力做功的特点，电场力做功与电势能的关系，灵活应用电场线分析电势高低，电势能的变化是解题的关键．

2．解题常见误区及提醒

（1）典型电场中电场线的分布特点不熟练，特别是正、负点电荷电场线的方向．

（2）不清楚运动电荷的电性，出现受力及做功判断的错误．

（3）公式U＝E·

d的适用条件不清楚，乱套公式．

（4）电场力做功与电势能变化关系不准确．

●考向1　电场力的性质

1.（2016·

南昌二模）在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的可看作质点的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图3所示．现让小球A、B、C都带电荷量为Q的正电荷，让小球D带电荷量为q的负电荷，若四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为（　　）

图3

A.B.C．3D.

D　[设等边三角形的边长为a，由几何知识可知，BD＝a·

cos30°

·

＝a，以B为研究对象，由平衡条件可知，cos30°

×

2＝，解得＝，D项正确．]

●考向2　电场能的性质

2．（多选）（高考改编）在[例3]（2014·

全国卷ⅠT21）中，将三角形换成椭圆，如图4所示，已知a、b、c、d为椭圆的四个顶点，＋Q处在椭圆的一个焦点上，一带负电的点电荷仅在库仑力作用下绕固定的点电荷＋Q运动，则下列说法正确的是（　　）

图4

A．负电荷在a、c两点所受的电场力相同

B．负电荷在a点和c点的电势能相等

C．负电荷由b运动到d的过程中电势能增加，动能减少

D．负电荷由a经b运动到c的过程中，电势能先增加后减少

BC　[在a、c两点负电荷所受电场力方向不同，A项错误；

以单个点电荷为球心的球面是等势面，所以a、c两点电势相等，根据电势与电势能的关系可知，负电荷在a、c两点电势能也相等，B项正确；

负电荷由b到d过程中，电场力始终做负功，电势能增加，动能减少，C项正确；

负电荷由a经b到c的过程中，电场力先做正功再做负功，故电势能先减少后增加，D项错误．]

3.（多选）在绝缘、光滑的水平桌面上有一带负电的小球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5所示，则下列说法中正确的是（　　）

图5

【导学号：

37162043】

A．在带负电的小球从x1处运动到x2处的过程中，电场力做正功

B．x1、x2处的电场强度方向均沿x轴正方向

C．x1处的场强大小大于x2处的场强大小

D．x1处的电势比x2处的电势低

AD　[由于小球从x1处运动到x2处的过程中电势能减小，因此电场力做正功，A项正确；

由于电场力做正功，因此小球所受电场力的方向沿x轴正方向，场强方向沿x轴负方向，B项错误；

沿电场方向电势降低，D项正确；

由ΔEp＝qEΔx，即qE＝可知Epx图线上某点的斜率的绝对值反映了电场强度的大小，由题图可知x1处的场强大小小于x2处的场强大小，C项错误．]

●考向3　电场的综合应用

4．如图6所示，均匀带正电圆环带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，A、B、C为垂直于圆环平面的中心轴上的三个点，且BC＝2AO＝2OB＝2R，当在C处放置一点电荷时（不影响圆环的电荷分布情况，整个装置位于真空中），B点的电场强度恰好为零，则由此可得A点的电场强度大小为（　　）

图6

A.B.

C.D.

B　[在带电圆环上取一长为Δl的微小段，则其所带电荷量为Δq＝，此微小段在B点产生的电场强度为E1＝k，由对称性可知，带电圆环在B处产生的电场强度是水平向右的（垂直分量相抵消），大小为EB＝·

E1·

cos45°

，联立得EB＝，再由对称性知，圆环在A点产生的电场强度水平向左，大小也为，又因在C处放置一点电荷时，B点的电场强度恰好为零，故点电荷在B点产生的电场强度水平向左，大小为，由点电荷电场强度决定式可知点电荷在A点产生的电场强度水平向左，大小为，由电场强度的矢量叠加可知A点的电场强度大小为，B项正确．]

5．（2016·

湖北黄石二调）如图7所示，一个“V”形玻璃管ABC倒置于竖直平面内，并处于场强大小为E＝1×

103V/m、方向竖直向下的匀强电场中，一个重力为G＝1×

10－3N、电荷量为q＝2×

10－6C的带负电小滑块从A点由静止开始运动，小滑块与管壁的动摩擦因数μ＝0.5.已知管长AB＝BC＝L＝2m，倾角α＝37°

，B点处是一段很短的光滑圆弧管，sin37°

＝0.6，cos37°

＝0.8，g取10m/s2.下列说法正确的是（　　）

图7

A．B、A两点间的电势差为2000V

B．小滑块从A点第一次运动到B点的过程中电势能增大

C．小滑块第一次速度为零的位置在C处

D．从开始运动到最后静止，小滑块通过的总路程为3m

D　[UBA＝ELsinα＝1.2×

103V，A错误；

小滑块从A点第一次运动到B点过程中，电场力做正功，电势能减小，B错误；

小滑块受到竖直向上的电场力为F＝qE＝2×

10－3N＝2G，重力和电场力的合力大小等于G、方向竖直向上，可以把电场力与重力的合力等效为一个竖直向上的“重力”，小滑块开始沿玻璃管运动的加速度为a1＝g（sinα－μcosα）＝2m/s2，所以小滑块第一次到达B点时的速度为v＝＝2m/s，在BC段，小滑块做匀减速运动，加速度大小为a2＝g（sinα＋μcosα）＝10m/s2，所以第一次速度为0的位置到B点的距离为x＝＝0.4m，C错误；

小滑块第一次速度减为零后，又反向向B加速运动，到B后又减速向A运动，这样不断地往复，最后停在B点，根据能量守恒定律，有GLsinα＝μGscosα，解得s＝3m，即小滑块通过的总路程为3m，D正确．]

电场强度、电势、电势能的判断方法

1．电场强度：

（1）根据电场线的疏密程度进行判断；

（2）根据等势面的疏密程度进行判断；

（3）根据E＝进行判断．

2．电势：

（1）沿电场线方向电势逐渐降低；

（2）若q和Wab已知，由Uab＝判定．

3．电势能：

（1）电场力做正功，电势能减小；

电场力做负功，电势能增大；

（2）正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能反而小．

考点2|平行板电容器难度：

选择题五年3考

全国乙卷T14）一平行板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，极板间电场强度变大

B．极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大

C．极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变

D．极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变

接在恒压直流电源上

两极板间电压不变

云母介质移出

介电常数变小

D　[平行板电容器电容的表达式为C＝，将极板间的云母介质移出后，导致电容器的电容C变小．由于极板间电压不变，据Q＝CU知，极板上的电荷量变小．再考虑到极板间电场强度E＝，由于U、d不变，所以极板间电场强度不变，选项D正确．]

全国卷ⅡT14）如图8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