物理第8講 電場及帶電粒子在電場中的運(yùn)動

專題整合突破專題三電場和磁場專題三電場和磁場要點(diǎn)解讀備考對策1.電場部分：以帶電粒子運(yùn)動軌跡與電場線或等勢面間的關(guān)系為核心考查電場的力的性質(zhì)和能的性質(zhì)，以帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速、偏轉(zhuǎn)為考查重點(diǎn)，兼顧帶電粒子在非勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)軌跡分析。2.磁場部分：以考查帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動為主，其次是通電導(dǎo)線在磁場中受安培力作用問題。3.綜合部分：帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動問題和臨界問題是考查的重點(diǎn)，并應(yīng)關(guān)注在生產(chǎn)科技中的應(yīng)用。1.要熟悉各種電場的電場線、等勢面分布特點(diǎn)，運(yùn)用動力學(xué)方法、功能關(guān)系解決粒子的運(yùn)動軌跡和能量變化問題。2.對于帶電粒子在電場、磁場和復(fù)合場中的運(yùn)動問題，要善于聯(lián)系力學(xué)中的運(yùn)動模型(類平拋運(yùn)動和勻速圓周運(yùn)動)，從受力情況、運(yùn)動規(guī)律、能量轉(zhuǎn)化等角度分析，綜合運(yùn)用動力學(xué)方法和功能關(guān)系加以解決。3.了解速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)等構(gòu)造，明確它們的工作原理。第第8 8講電場及帶電粒子在電場中的運(yùn)動講電場及帶電粒子在電場中的運(yùn)動1 1微網(wǎng)構(gòu)建微網(wǎng)構(gòu)建2 2高考真題高考真題3 3熱點(diǎn)聚焦熱點(diǎn)聚焦4 4復(fù)習(xí)練案復(fù)習(xí)練案微網(wǎng)構(gòu)建微網(wǎng)構(gòu)建高考真題高考真題AEa Eb4 1BEc Ed2 1CWab Wbc3 1 DWbcWcd1 3AC ABD A電子一定從A向B運(yùn)動 B若aAaB，則Q靠近M端且為正電荷 C無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpAaB，說明電子在A點(diǎn)受到的電場力大于在B點(diǎn)受到的電場力，所以A距離點(diǎn)電荷較近，B距離點(diǎn)電荷較遠(yuǎn)，又因?yàn)殡娮邮艿降碾妶隽χ赶蜍壽E凹側(cè)，因此Q靠近M端且為正電荷，B正確；無論Q是正電荷還是負(fù)電荷，若電子從A運(yùn)動到B，一定是克服電場力做功，若電子從B運(yùn)動到A，一定是電場力做正功，即一定有EpAEPB，C正確；對于同一個(gè)負(fù)電荷，電勢低處電勢能大，B點(diǎn)電勢一定低于A點(diǎn)電勢，D錯誤。A AC 熱點(diǎn)聚焦熱點(diǎn)聚焦 注意：式中d為兩點(diǎn)間沿電場方向的距離熱點(diǎn)一電場性質(zhì)的理解與應(yīng)用 3電勢能變化的判斷 (1)根據(jù)電荷電勢能公式判斷，Epq，代數(shù)時(shí)注意正、負(fù)號，Ep值的正、負(fù)代表大小。 (2)根據(jù)電場力做功判斷。若電場力對電荷做正功，電勢能減少；反之則增加，即WABEp。 (3)根據(jù)能量守恒定律判斷。電場力做功的過程是電勢能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程，若只有電場力做功，電荷的電勢能與動能相互轉(zhuǎn)化，而總和應(yīng)保持不變。即當(dāng)動能增加時(shí)，電勢能減少。典例典例1 B 兩個(gè)等量點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度分布特點(diǎn)方法總結(jié)AD 解析結(jié)合等量同號正電荷的電場分布特點(diǎn)圖可知，a，b兩點(diǎn)關(guān)于兩點(diǎn)電荷的連線的中垂線對稱，a、b兩點(diǎn)電勢相同，A正確；電場強(qiáng)度的方向沿電場線的切線方向，由圖可知，a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向不同；故B錯誤； 1靜電力做功的求解方法 (1)由功的定義式WFlcos來求 (2)利用結(jié)論“電場力做功等于電荷電勢能增量的負(fù)值”來求，即WFp (3)利用WABquAB來求 2電場中功能關(guān)系的理解及應(yīng)用方法 (1)若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變 (2)若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變 (3)除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體機(jī)械能的變化 (4)所有力對物體所做的功等于物體動能的變化熱點(diǎn)二電場中功能關(guān)系的綜合應(yīng)用典例典例2 ABD A 電極A1的電勢高于電極A2的電勢 B 電子在P點(diǎn)時(shí)速度方向與聚焦電場強(qiáng)度方向夾角大于90 C 聚焦電場只改變電子速度的方向，不改變電子速度的大小 D 電子轟擊到物料上時(shí)的動能大于3104 eV 解析在P點(diǎn)電子受電場力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，又要與電場線相切，可判斷電場線的方向是從A1指向A2，所以電極A1的電勢高于電極A2的電勢，故A正確；軌跡的切線方向?yàn)檫\(yùn)動方向，由圖可知運(yùn)動方向與電場方向夾角大于90，B正確；聚焦電場對電子做功，且總功是正功W，所以改變電子速度大小，從O到O，根據(jù)動能定理qUWEk，U3104 V，電子轟擊到物料上時(shí)的動能大于3104 eV，故D正確。C 解析電場力對電子做正功，則電場力向下，電場方向向上，則由K沿直線到A電勢逐漸升高，故A錯誤；由K沿直線到A，電場線逐漸變密，故場強(qiáng)逐漸增大，故B錯誤；由能量守恒定律知，由K到A電子電場力做正功eU，故電勢能減小了eU，故C正確；電子由K沿直線運(yùn)動到A做變加速運(yùn)動，故時(shí)間無法求出，故D錯誤。熱點(diǎn)三平行板電容器的分析A 平行板電容器的電容值將變大B 靜電計(jì)指針張角變小C 帶電油滴的電勢能將減少D 若斷開S后再將下極板向下移動一小段距離，則帶電油滴所受電場力不變典例典例3 CD 方法總結(jié)B A 電容式觸摸屏需要用力觸摸才能產(chǎn)生信號 B 電容式觸摸屏的兩極分別是導(dǎo)體層和手指 C 手指與屏的接觸面積越大，電容越大，準(zhǔn)確度越高 D 如果手指上帶了棉線手套，也能有效工作 解析由題意可知，在觸摸屏幕時(shí)，由于人體是導(dǎo)體，手指與導(dǎo)體層之間被玻璃絕緣層隔開，成一個(gè)電容，故不需要用力就可以形成一個(gè)電容，A錯誤，B正確；如果手與屏的接觸面積較大則觸摸點(diǎn)的位置就不容易確定，C錯誤；如果手指上帶了棉線手套，手指就不能稱為導(dǎo)體了，故也就不能與導(dǎo)體層形成電容了，所以就不能工作了，D錯誤。 1帶電粒子在電場中受力分析時(shí)的注意事項(xiàng) (1)對于電子、質(zhì)子、粒子、其他原子核或正、負(fù)離子等帶電粒子，均可不計(jì)重力作用，在解題時(shí)沒有特殊說明可忽略重力 (2)對于帶電液滴、帶電小球、帶電塵埃等，重力一般不能忽略，但重力mg遠(yuǎn)小于電場力qE時(shí)，也可忽略重力 (3)根據(jù)題意進(jìn)行分析，有些問題中隱含著忽略重力的信息，或考慮重力后題目無法解答，這時(shí)也應(yīng)忽略重力熱點(diǎn)四帶電粒子在電場中的運(yùn)動 2帶電粒子在電場中的加速 (1)勻強(qiáng)電場中，v0與E平行時(shí)，優(yōu)先用功能關(guān)系求解，若不行，則用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式 (2)非勻強(qiáng)電場中，只能用功能關(guān)系求解 3帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)(v0垂直于E的方向)，如圖所示 兩個(gè)重要的結(jié)論 a位移偏向角和速度偏轉(zhuǎn)角滿足tan2tan b射出極板時(shí)粒子的速度反向延長線過粒子水平位移的中點(diǎn)典例典例4 (1)在該區(qū)域AB邊的中點(diǎn)處由靜止釋放電子，求電子在ABCD區(qū)域內(nèi)運(yùn)動經(jīng)歷的時(shí)間和電子離開ABCD區(qū)域的位置； (2)在電場I區(qū)域內(nèi)適當(dāng)位置由靜止釋放電子，電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開，求所有釋放點(diǎn)的位置。 (1)在t0.06 s時(shí)刻，電子打在熒光屏上的何處； (2)熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長。