2023届高考物理二轮复习专题三第1讲电场带电粒子在电场中的运动课件

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(3)静电力做功与电势能的变化:W=-ΔEp。3.等势面与电场线的关系(1)电场线总是与等势面垂直,且从电势高的等势面指向电势低的等势面。(2)电场线越密的地方,等差等势面也越密。(3)沿等势面移动电荷,静电力不做功,沿电场线移动电荷,静电力一定做功。
4.电场中电势高低、电势能大小的判断
(2)偏转运动:一般研究带电粒子在匀强电场中的偏转问题。对于类平抛运动可直接利用平抛运动的规律以及推论,较复杂的曲线运动常用运动的合成与分解的方法来处理。
1.思想方法(1)等效思想、分解思想。(2)比值定义法、控制变量法、类比法、对称法、合成法、分解法。2.模型建构(1)静电力做功的求解方法。①由功的定义式W=Flcs α求解。②利用结论“静电力做的功等于电荷电势能增量的负值”求解,即W=-ΔEp。③利用WAB=qUAB求解。
(2)对电场中功能关系的理解及应用方法。①若只有静电力做功,电势能与动能之和保持不变。②若只有静电力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变。③除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。④所有力对物体所做的功等于物体动能的变化。
考点一　电场性质的理解与应用
A.a点所在的线是等势线B.b点的电场强度比c点大C.b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大D.将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时静电力做功为零
解析:根据题意,平行金属膜中间夹着绝缘介质,所以电场线在靠近金属膜处是竖直方向,所以a点所在的线是电场线,选项A错误;b点的电场线比c点的电场线要稀疏,故b点的电场强度比c点小,选项B错误;可以根据电场线与等势线垂直,画出a点的等势线,因此b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大,选项C正确;静电力做功与路径无关,取决于电势差,图中d、g并不是同一条等势线,因此静电力做功不为零,选项D错误。
1.电场中各物理量的关系
2.电场强度的判断(1)电场强度的方向是电场中正电荷的受力方向,也是电场线上某点的切线方向。(2)电场强弱可用电场线疏密判断。3.电势高低的比较(1)根据电场线方向判断,沿着电场线方向,电势越来越低。(2)将电荷量为+q的电荷从电场中的某点移至无穷远处时,静电力做正功越多,则该点的电势越高。
4.电势能变化的判断(1)根据静电力做功判断,若静电力对电荷做正功,电势能减少;反之则增加,即W=-ΔEp。
(2)根据能量守恒定律判断,静电力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程,若只有静电力做功,电荷的电势能与动能相互转化,总和保持不变,即当动能增加时,电势能减少。5.解答匀强电场有关问题的三个技巧(1)在匀强电场中,沿任意一个方向,电势升高或降低都是均匀的,故在同一直线上间距相同的两点间电势差大小相等。(2)若已知匀强电场中某几点的电势,要求其他点的电势时,一般采用“等分法”在电场中找与待求点的电势相同的等势点。
(3)在匀强电场中,相互平行的相等线段的两端点电势差相等。
1.(多选)如图所示,A、B、C、D是匀强电场中一个矩形的四个顶点,电场方向平行于矩形平面。已知A点的电势是25 V,B点的电势是16 V,D点的电势是9 V,且AB=3 cm,BC=4 cm,P为BC中点,下列说法正确的是(　 　)A.电场强度的大小为100 V/mB.C点的电势为0 VC.电子从C点运动到D点,电场力做功为9 eVD.电子从P点沿PD方向射出将做直线运动(不计电子重力)
2.(2022·全国乙卷,19)(多选)如图,两对等量异号点电荷+q、-q(q>0)固定于正方形的4个顶点上。L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点,O为内切圆的圆心,M为切点。则(　 　)A.L和N两点处的电场方向相互垂直B.M点的电场方向平行于该点处的切线,方向向左C.将一带正电的点电荷从M点移动到O点,电场力做正功D.将一带正电的点电荷从L点移动到N点,电场力做功为零
解析:两正点电荷在N点处产生的场强方向由N指向O,N点处于两负点电荷连线的垂直平分线上,则两负点电荷在N点产生的场强方向由N指向O,则N点处的合场强方向由N指向O,同理可知,两负点电荷在L点处产生的场强方向由O指向L,L点处于两正点电荷连线的垂直平分线上,两正点电荷在L点处产生的场强方向由O指向L,则L点处的合场强方向由O指向L,由于正方形两对角线相互垂直平分,则L和N两点处的电场方向相互垂直,选项A正确;正方形底边上的等量异号点电荷在M点产生的场强方向向左,而上方的等量异号点电荷在M点产生的场强方向向右,由于M点离上方等量异号点电荷距离较远,则M点的场强方向平行于该点处的切线,方向向左,选项B正确;由图可知,M和O点位于两对等量异号点电荷的等势线上,即M点和O点电势相等,所以将一带正电的点电荷从M点移动到O点,电场力做的功为零,选项C错误;由图结合等量异号点电荷模型可知,L点的电势低于N点电势,则将一带正电的点电荷从L点移动到N点,电场力做的功不为零,选项D错误。
A.电容变小B.极板间电压变大C.极板间电场强度不变D.极板间电场强度变小
“1+3”分析法思路(“1个不变,3个公式”)
4.(2022·安徽蚌埠三模)如图所示,甲、乙为两个相同的平行板电容器,它们的极板均水平放置,上极板间连有一个二极管,下极板均接地。a、b是电荷量相同、质量分别为m1、m2的带负电油滴。当甲、乙的带电荷量分别为Q1、Q2时,油滴a、b恰好分别悬浮在甲、乙的极板之间。则下列说法可能正确的是(　 　)A.Q1大于Q2B.m1大于m2C.将甲的上极板向上平移少许,a向下运动,b向上运动D.将乙的上极板向右平移少许,a向下运动,b向上运动
考点三　带电粒子或带电体在电场中的运动
解析:由题意可知,小球所受电场力与重力的合力指向右下,与水平方向成45°角,小球向左射出后做匀变速曲线运动,当其水平速度与竖直速度大小相等时,即速度方向与小球所受合力方向垂直时,小球克服合力做的功最大,此时动能最小,而此时小球仍具有水平向左的分速度,电场力仍对其做负功,其电势能继续增大,选项A、C错误;小球在电场力方向上的加速度大小ax=g,竖直方向加速度大小ay=g,当小球水平速度减为零时,克服电场力做的功最大,小球的电势能最大,由匀变速运动规律有v0=gt,此时小球竖直方向的速度vy=gt=v0,所以此时小球动能等于初动能,由能量守恒定律可知,小球重力势能减少量等于小球电势能的增加量,又由功能关系知重力做的功等于小球重力势能的减少量,选项B、D正确。
A.粒子3入射时的动能比它出射时的大B.粒子4入射时的动能比它出射时的大C.粒子1入射时的动能小于粒子2入射时的动能D.粒子1入射时的动能大于粒子3入射时的动能
1.带电粒子在电场中的运动特点及分析方法
(2)射出极板时粒子的速度反向延长线过粒子水平位移的中点。
6.(2021·全国乙卷,20)(多选)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y轴平行。不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是(　 　)