,專題七 電場性質及帶電粒 子在電場中的運動,-2-,-3-,-4-,-5-,知識脈絡梳理,-6-,規(guī)律方法導引,-7-,命題一,命題二,命題三,電場性質的理解與應用 主要以選擇題的形式考查點電荷周圍的電場。 例1真空中電荷量均為Q的兩異種點電荷連線和一絕緣正方體框架的兩側面ABB1A1和DCC1D1中心連線重合,連線中心和立方體中心重合,空間中除兩異種點電荷Q產生的電場外,不計其他任何電場的影響,則下列說法中正確的是( ) A.正方體兩頂點A、D電場強度相同 B.正方體兩頂點A、D電勢相同 C.兩等量異種點電荷周圍電場線和面ABB1A1總是垂直 D.負檢驗電荷q在頂點A處的電勢能小于在頂點D處的電勢能,答案,解析,-8-,命題一,命題二,命題三,-9-,規(guī)律方法,命題一,命題二,命題三,-10-,命題一,命題二,命題三,-11-,命題一,命題二,命題三,-12-,拓展訓練1(2015·全國理綜)如圖,直線a、b和c、d是處于勻強電場中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點,四點處的電勢分別為M、N、P、Q,一電子由M點分別運動到N點和P點的過程中,電場力所做的負功相等,則( ) A.直線a位于某一等勢面內,MQ B.直線c位于某一等勢面內,MN C.若電子由M點運動到Q點,電場力做正功 D.若電子由P點運動到Q點,電場力做負功,答案,解析,命題一,命題二,命題三,-13-,平行板電容器問題 常以選擇題的形式考查平行板電容器的各物理量的變化情況及電容器內帶電物體的運動情況。 例2(2015·安徽江南十校聯(lián)考)如圖所示,平行板電容器與電動勢為E的電源連接,上極板A接地,一帶負電油滴固定于電容器中的P點,現(xiàn)將平行板電容器的下極板B豎直向下移動一小段距離,則( ) A.帶電油滴所受電場力不變 B.P點的電勢將升高 C.帶電油滴的電勢能增大 D.電容器的電容減小,極板帶的電荷量增大,命題一,命題二,命題三,答案,解析,-14-,思維導引,命題一,命題二,命題三,-15-,命題一,命題二,命題三,-16-,3.關于電容器的兩類問題 (1)電壓不變電容器始終與直流電源相連,改變r、S、d中某一個量,判定U、C、Q、E等物理量如何變化。 (2)電荷量不變電容器充電后與電源斷開,改變r、d或S中某一個量,判定Q、C、U、E等物理量如何變化。,命題一,命題二,命題三,-17-,拓展訓練2如圖所示的實驗裝置中,極板A接地,平行板電容器的極板B與一個靈敏的靜電計相接。將A極板向左移動,增大電容器兩極板間的距離時,電容器所帶的電荷量Q、電容C、兩極間的電壓U、電容器兩極板間的電場強度E的變化情況是( ) A.Q變小,C不變,U不變,E變小 B.Q變小,C變小,U不變,E不變 C.Q不變,C變小,U變大,E不變 D.Q不變,C變小,U變大,E變小,命題一,命題二,命題三,答案,解析,-18-,拓展訓練3(2015·全國理綜)如圖,兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒,微粒恰好保持靜止狀態(tài)?，F(xiàn)將兩板繞過a點的軸(垂直于紙面)逆時針旋轉45°,再由a點從靜止釋放一同樣的微粒,該微粒將( ) A.保持靜止狀態(tài) B.向左上方做勻加速運動 C.向正下方做勻加速運動 D.向左下方做勻加速運動,答案,解析,命題一,命題二,命題三,-19-,帶電粒子在電場中的運動 主要以計算題的形式考查帶電粒子在電場中的受力和運動情況。 例3如圖所示,在兩條平行的虛線內存在著寬度為l、電場強度為E的勻強電場,在與右側虛線相距也為l處有一與電場平行的屏?，F(xiàn)有一電荷量為+q、質量為m的帶電粒子(重力不計),以垂直于電場線方向的初速度v0射入電場中,v0方向的延長線與屏的交點為O。試求: (1)粒子從射入到打到屏上所用的時間; (2)粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向 間夾角的正切值tan ; (3)粒子打到屏上的點P到O點的距離x。,命題一,命題二,命題三,答案,解析,-20-,思維導引,命題一,命題二,命題三,-21-,規(guī)律方法 帶電粒子在電場中運動問題的分析思路 (1)首先分析粒子的運動規(guī)律,區(qū)分是在電場中的直線運動還是偏轉運動問題。 (2)對于直線運動問題,可根據(jù)對粒子的受力分析與運動分析,從以下兩種途徑進行處理: 如果是帶電粒子受恒定電場力作用下的直線運動問題,應用牛頓第二定律找出加速度,結合運動學公式確定帶電粒子的速度、位移等。 如果是非勻強電場中的直線運動,一般利用動能定理研究全過程中能的轉化,研究帶電粒子的速度變化、運動的位移等。,命題一,命題二,命題三,-22-,(3)對于曲線運動問題,一般是類平拋運動模型,通常采用運動的合成與分解方法處理。通過對帶電粒子的受力分析和運動規(guī)律分析,借助運動的合成與分解,尋找兩個分運動,再應用牛頓運動定律或運動學方程求解。 (4)當帶電粒子從一個電場區(qū)域進入另一個電場區(qū)域時,要注意分析帶電粒子的運動規(guī)律的變化及兩區(qū)域電場交界處的有關聯(lián)的物理量,這些關聯(lián)量往往是解決問題的突破口。,命題一,命題二,命題三,-23-,拓展訓練4示波器是一種多功能電學儀器,可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓波形。它的工作原理等效成下列情況:如圖甲所示,真空室中電極K發(fā)出電子(初速不計),經過電壓為U1的加速電場后,由小孔S沿水平金屬板A、B間的中心線射入板中。水平金屬板A、B板長為l,相距為d,在兩板間加上如圖乙所示的正弦式交流電壓,前半個周期內B板的電勢高于A板的電勢,電場全部集中在兩板之間,且分布均勻。在每個電子通過極板的極短時間內,電場可視作恒定的。在兩極板右側且與極板右端相距D處有一個與兩板中心線垂直的熒光屏,中心線正好與屏上坐標原點相交。當?shù)谝粋€電子到達坐標原點O時,使屏以速度v沿-x方向運動,每經過一定的時間后,在一個極短時間內它又跳回到初始位置,然后重新做同樣的勻速運動。已知電子的質量為m,電荷量為e,不計電子重力。,命題一,命題二,命題三,-24-,(1)求電子進入AB板時的初速度。 (2)要使所有的電子都能打在熒光屏上,圖乙中電壓的最大值U0需滿足什么條件? (3)要使熒光屏上始終顯示一個完整的波形,熒光屏必須每隔多長時間回到初始位置?計算這個波形的最大峰值和長度,在如圖丙所示的x-y坐標系中畫出這個波形。,命題一,命題二,命題三,-25-,命題一,命題二,命題三,-26-,命題一,命題二,命題三,-27-,命題一,命題二,命題三,-28-,1.(多選)如圖,在正點電荷Q的電場中有M、N、P、F四點,M、N、P為直角三角形的三個頂點,F為MN的中點,M=30°。M、N、P、F四點處的電勢分別用M、N、P、F表 示。已知M=N,P=F,點電荷Q在M、N、P三點所在平面內,則( ) A.點電荷Q一定在MP的連線上 B.連接PF的線段一定在同一等勢面上 C.將正試探電荷從P點搬運到N點,電場力做負功 D.P大于M,答案,解析,1,2,3,4,5,6,-29-,2.如圖所示,a、b、c、d分別是一個菱形的四個頂點,abc=120°?，F(xiàn)將三個等量的正點電荷+Q分別固定在a、b、c三個頂點上,則下列判斷正確的是( ) A.d點電場強度的方向由d指向O B.O點處的電場強度是d點處的電場強度的2倍 C.bd連線為一等勢線 D.引入一個電荷量為+q的點電荷,依次置于O點和d點,則在d點所具有的電勢能大于在O點所具有的電勢能,1,2,3,4,5,6,答案,解析,-30-,3.(多選)(2015·河南開封高三定位考試)如圖所示,平行直線表示電場線,但未標明方向,電荷量為+10-2 C的微粒在電場中只受電場力作用。由A點移到B點,動能損失0.1 J,若A點電勢為-10 V,則( ) A.B點的電勢為0 B.電場線方向從右向左 C.微粒的運動軌跡可能是軌跡1 D.微粒的運動軌跡可能是軌跡2,答案,解析,1,2,3,4,5,6,-31-,4.(2015·浙江溫州八校聯(lián)考)帶有等量異種電荷的一對平行金屬板,上極板帶正電荷。如果兩極板間距不是足夠近或者兩極板面積不是足夠大,使得在兩極板之間,它們的電場線也不是彼此平行的直線,而是如圖所示的曲線(電場方向未畫出)。虛線MN是穿過兩極板正中央的一條直線。關于這種電場,以下說法正確的是( ) A.平行金屬板間的電場,可以看作勻強電場 B.b點的電勢高于d點的電勢 C.b點的電勢低于c點的電勢 D.若將一正電荷從電場中的任一點由靜止釋放,它必將沿著電場線運動到負極板,答案,解析,1,2,3,4,5,6,-32-,1,2,3,4,5,6,答案,解析,-33-,6.(2015·全國理綜)如圖,一質量為m、電荷量為q(q0)的粒子在勻強電場中運動,A、B為其運動軌跡上的兩點。已知該粒子在A點的速度大小為v0,方向與電場方向的夾角為60°它運動到B點時速度方向與電場方向的夾角為30°。不計重力。求A、B兩點間的電勢差。,1,2,3,4,5,6,答案,解析,-34-,怎樣得高分,帶電粒子在交變電場中的運動問題 【典例示范】 如圖甲所示,在真空中有一邊長為a的正方形區(qū)域內存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外。在磁場右側有一對平行金屬板M和N,兩板間距及板長均為b,板間的中心線O1O2與正方形的中心O在同一直線上。有一電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子以速度v0從正方形的底邊中點P沿PO方向進入磁場,從正方形右側O1點水平飛出磁場時,立即給M、N兩板加上如圖乙所示的交流電壓,最后粒子剛好以平行于M板的速度從M板的邊緣飛出。(不計粒子所受到的重力,兩板正對面之間為勻強電場,邊緣電場不計) (1)求磁場的磁感應強度B。 (2)求交變電壓的周期T和電壓U0的表達式(用題目中的已知量表示)。,-35-,怎樣得高分,-36-,怎樣得高分,思維流程,-37-,怎樣得高分,-38-,怎樣得高分,以題說法 變化的電場具有周期性,粒子的運動也具有周期性。這種情況下要仔細分析帶電粒子的運動過程、受力情況,弄清楚帶電粒子在變化的電場中處于什么狀態(tài),做什么運動,畫出一個周期內的運動徑跡的草圖,是解決這類問題的主要方法。,-39-,怎樣得高分,答案,解析,