2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題三 電場和磁場 第1講 電場 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt

專題三電場和磁場 專題復(fù)習(xí)研究本專題內(nèi)容在考試標(biāo)準(zhǔn)中有8個(gè) 級(jí)考點(diǎn) 分別是庫侖定律 電場強(qiáng)度 點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度 電勢差 勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng) 勻強(qiáng)磁場中的安培力 洛倫茲力公式 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng) 有13個(gè) 級(jí)考點(diǎn) 分別是物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) 電荷守恒 靜電現(xiàn)象的解釋 點(diǎn)電荷 靜電場 電場線 電勢能 電勢 示波管 常見的電容器 電容器的電壓 電荷量和電容的關(guān)系 磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁感線 通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向 安培力 安培力的方向 洛倫茲力 洛倫茲力的方向 質(zhì)譜儀和回旋加速器 近五年高考命題點(diǎn)主要集中在 1 電場性質(zhì)的理解及應(yīng)用 8次 2 與平行板電容器有關(guān)的電場問題 3次 3 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 5次 4 磁場的性質(zhì)及磁場對電流的作用 6次 5 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng) 8次 6 帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng) 4次 7 帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng) 3次 常以計(jì)算和選擇題的形式命題考查 通過考題和考試標(biāo)準(zhǔn)的對照來看 命題者特別重視 級(jí)考點(diǎn)的考查 本專題命題點(diǎn)較多 題型多變 在復(fù)習(xí)備考時(shí)要舍得花時(shí)間 復(fù)習(xí)時(shí)要做到考點(diǎn)面面俱到還要突出重點(diǎn) 第1講電場帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 要點(diǎn)必備 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 要點(diǎn)必備 1 電場力的性質(zhì) 1 電場強(qiáng)度的定義式 2 真空中點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度公式 3 勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系式 2 電場能的性質(zhì) 1 電勢的定義式 2 電勢差的定義式 UAB 3 電勢差與電勢的關(guān)系式 4 電場力做功與電勢能的關(guān)系式 UAB A B WAB EpA EpB 1 2 3 4 1 2018全國 卷 如圖 三個(gè)固定的帶電小球a b和c 相互間的距離分別為ab 5cm bc 3cm ca 4cm 小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a b的連線 設(shè)小球a b所帶電荷量的比值的絕對值為k 則 考點(diǎn)定位 本題考查庫侖定律 受力分析及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)命題能力點(diǎn) 側(cè)重考查理解能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn) 科學(xué)思維方法技巧 記住并理解相關(guān)的物理概念是正確解決本題的關(guān)鍵 D 1 2 3 4 1 2 3 4 2 多選 2017全國 卷 在一靜止點(diǎn)電荷的電場中 任一點(diǎn)的電勢 與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離r的關(guān)系如圖所示 電場中四個(gè)點(diǎn)a b c和d的電場強(qiáng)度大小分別為Ea Eb Ec和Ed 點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的距離ra與點(diǎn)a的電勢 a已在圖中用坐標(biāo) ra a 標(biāo)出 其余類推 現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn) 在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過程中 電場力所做的功分別為Wab Wbc和Wcd 下列選項(xiàng)正確的是 A Ea Eb 4 1B Ec Ed 2 1C Wab Wbc 3 1D Wbc Wcd 1 3 AC 1 2 3 4 解析由題圖知 ra rb rc rd 1 2 3 6 電場強(qiáng)度E 故Ea Eb 4 1 A項(xiàng)正確 Ec Ed 4 1 故B項(xiàng)錯(cuò)誤 根據(jù)Uab a b 由題圖知 Uab Ubc Ucd 3 1 1 由做功Wab qUab 故Wab Wbc 3 1 C正確 Wbc Wcd 1 1 D項(xiàng)錯(cuò)誤 1 2 3 4 考點(diǎn)定位 點(diǎn)電荷電場 電場力做功命題能力點(diǎn) 側(cè)重考查理解能力和分析綜合能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn) 科學(xué)思維解題思路與方法 根據(jù)電勢差和電勢的關(guān)系及電場力做功的計(jì)算公式可以求得正確答案 1 2 3 4 3 2016全國 卷 一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì) 接在恒壓直流電源上 若將云母介質(zhì)移出 則電容器 A 極板上的電荷量變大 極板間電場強(qiáng)度變大B 極板上的電荷量變小 極板間電場強(qiáng)度變大C 極板上的電荷量變大 極板間電場強(qiáng)度不變D 極板上的電荷量變小 極板間電場強(qiáng)度不變考點(diǎn)定位 平行板電容器命題能力點(diǎn) 側(cè)重考查理解能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn) 科學(xué)思維 D 1 2 3 4 1 2 3 4 4 2016全國 卷 如圖 P是固定的點(diǎn)電荷 虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓 帶電粒子Q在P的電場中運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi) a b c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn) 若Q僅受P的電場力作用 其在a b c點(diǎn)的加速度大小分別為aa ab ac 速度大小分別為va vb vc 則 A aa ab ac va vc vbB aa ab ac vb vc vaC ab ac aa vb vc vaD ab ac aa va vc vb D 1 2 3 4 1 2 3 4 考點(diǎn)定位 點(diǎn)電荷的電場 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)命題能力點(diǎn) 側(cè)重考查理解能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn) 科學(xué)思維解題思路與方法 解題關(guān)鍵是掌握點(diǎn)電荷的電場分布規(guī)律 能根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡判斷粒子電性和點(diǎn)電荷電性的關(guān)系 要知道只有電場力做功時(shí)粒子的動(dòng)能與電勢能之和守恒 1 2 3 4 命題規(guī)律研究及預(yù)測 分析高考試題可以看出 勻強(qiáng)電場和點(diǎn)電荷的電場是?？嫉膬煞N電場 電場線 等勢面 電場強(qiáng)度和電勢是電場中?？嫉母拍?平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析也是考查的重點(diǎn) 題型以選擇題為主 2019年備考過程中要尤其注意點(diǎn)電荷和勻強(qiáng)電場中的電場線 等勢面的特點(diǎn)及關(guān)系 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 電場性質(zhì)的理解與應(yīng)用 H 解題策略策略1 電勢高低的比較 1 根據(jù)電場線方向 沿著電場線方向 電勢越來越低 2 根據(jù)電勢的定義式 即將 q從電場中的某點(diǎn)移至無窮遠(yuǎn)處電場力做功越多 則該點(diǎn)的電勢越高 3 根據(jù)電勢差UAB A B 若UAB 0 則 A B 反之 A B 策略2 電勢能變化的判斷 1 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WAB Ep 2 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(dòng)能相互轉(zhuǎn)化 而總和應(yīng)保持不變 即當(dāng)動(dòng)能增加時(shí) 電勢能減少 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例1 多選 2018全國 卷 如圖 同一平面內(nèi)的a b c d四點(diǎn)處于勻強(qiáng)電場中 電場方向與此平面平行 M為a c連線的中點(diǎn) N為b d連線的中點(diǎn) 一電荷量為q q 0 的粒子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn) 其電勢能減小W1 若該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn) 其電勢能減小W2 下列說法正確的是 A 此勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度方向一定與a b兩點(diǎn)連線平行B 若該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn) 則電場力做功一定為C 若c d之間的距離為L 則該電場的電場強(qiáng)度大小一定為D 若W1 W2 則a M兩點(diǎn)之間的電勢差一定等于b N兩點(diǎn)之間的電勢差 BD 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥利用電場力做功W qU 可以找到兩點(diǎn)之間電勢差的關(guān)系 要知道中點(diǎn)電勢和兩端點(diǎn)電勢之間的關(guān)系 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 方法技巧對勻強(qiáng)電場的電場特征要了解 利用電場力做功與電勢差之間的關(guān)系求解 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 1 多選 2018云南統(tǒng)一檢測 如圖所示 a b c d是正方形的四個(gè)頂點(diǎn) O是正方形對角線的交點(diǎn) ad邊和bc邊中點(diǎn)處放有等量異種點(diǎn)電荷 Q Q 關(guān)于圖中各點(diǎn)電勢和電場強(qiáng)度的關(guān)系 下列說法正確的是 A a O c三點(diǎn)的電勢關(guān)系為 a O cB a b c d四個(gè)頂點(diǎn)處的電場強(qiáng)度相等C 在兩點(diǎn)電荷連線上 O點(diǎn)處的電場強(qiáng)度最大D a b c d O五個(gè)點(diǎn)中O點(diǎn)處的電場強(qiáng)度最大 AD 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析根據(jù)等量的異種電荷連線中垂線即為等勢線 即 O 0 a點(diǎn)電勢大于零 c點(diǎn)電勢小于零 所以 a O c 故A正確 根據(jù)電場的疊加原理可知 a b c d四點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等 方向不同 故B錯(cuò)誤 由等量異種電荷電場線分布可知 在兩點(diǎn)電荷連線上 電場強(qiáng)度先減小后增大 所以O(shè)點(diǎn)電場強(qiáng)度最小 故C錯(cuò)誤 根據(jù)電場的疊加原理可知 其余四點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小均小于EO 故D正確 點(diǎn)睛解決本題關(guān)鍵是理解等量異種電荷電場線分布和電場的疊加原理 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 2 多選 2018湖北4月調(diào)研 如圖所示 均勻帶電的半圓環(huán)在圓心O點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為E 電勢為 把半圓環(huán)分成AB BC CD三部分 下列說法正確的是 AD 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析如圖所示 B C兩點(diǎn)把半圓環(huán)等分為三段 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3 多選 2018山東日照二模 靜電場方向平行于x軸 其電勢 隨x的變化如圖所示 一帶電粒子 從x d處由靜止釋放 粒子將向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 忽略重力 下列判斷正確的是 A 粒子帶負(fù)電B x 0處的電場強(qiáng)度最大C 粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)D 粒子恰能運(yùn)動(dòng)到x d處 AD 解析帶電粒子從x d處由靜止釋放 粒子將向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 即粒子先向高電勢點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 故粒子帶負(fù)電 選項(xiàng)A正確 因 x線的斜率等于電場強(qiáng)度 則x 0處的電場強(qiáng)度為零 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 因 x線斜率不是定值 故此電場不是勻強(qiáng)電場 粒子不做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 因x d與x d處電勢相等 故在兩處的動(dòng)能相同 粒子恰能運(yùn)動(dòng)到x d處 選項(xiàng)D正確 故選AD 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 與平行板電容器有關(guān)的電場問題 M 規(guī)律方法平行板電容器的動(dòng)態(tài)問題分析對電容器的動(dòng)態(tài)討論 首先要知道電容器問題的兩種情況 電容器的電荷量一定或電容器兩板間的電勢差一定 其次要掌握三個(gè)基本公式 同時(shí) 記住一個(gè)特殊的結(jié)論 即電容器的電荷量一定時(shí) 電容器兩板間的電場強(qiáng)度大小與兩板間距無關(guān) 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例2 2018北京卷 研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示 下列說法正確的是 A 實(shí)驗(yàn)前 只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸 能使電容器帶電B 實(shí)驗(yàn)中 只將電容器b板向上平移 靜電計(jì)指針的張角變小C 實(shí)驗(yàn)中 只在極板間插入有機(jī)玻璃板 靜電計(jì)指針的張角變大D 實(shí)驗(yàn)中 只增加極板帶電荷量 靜電計(jì)指針的張角變大 表明電容增大思維點(diǎn)撥本題是電容器動(dòng)態(tài)變化分析問題 關(guān)鍵抓住兩點(diǎn) 一是電容器的電荷量不變 二是電容與哪些因素有什么關(guān)系 A 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 4 多選 2018安徽宿州一質(zhì)檢 如圖為某一機(jī)器人上的電容式位移傳感器工作時(shí)的簡化模型圖 當(dāng)被測物體在左右方向發(fā)生位移時(shí) 電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動(dòng) 連接電容器的靜電計(jì)會(huì)顯示電容器電壓的變化 進(jìn)而能測出電容的變化 最后就能探測到物體位移的變化 若靜電計(jì)上的指針偏角為 則被測物體 A 向左移動(dòng)時(shí) 增加B 向右移動(dòng)時(shí) 增加C 向左移動(dòng)時(shí) 減少D 向右移動(dòng)時(shí) 減少 BC 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 5 2018河北邢臺(tái)上學(xué)期期末 如圖所示 空間存在兩塊相互平行的絕緣帶電薄金屬板A B 間距為d 中央分別開有小孔O P 現(xiàn)有甲電子以速率v0從O點(diǎn)沿OP方向運(yùn)動(dòng) 恰能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn) 若僅將B板向右平移距離d 再將乙電子從P 點(diǎn)由靜止釋放 則 A 金屬板A B組成的平行板電容的電容C不變B 金屬板A B間的電壓減小C 甲 乙兩電子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度相同D 乙電子運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的速率為2v0 C 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 6 多選 2018山東淄博一中三模 某實(shí)驗(yàn)小組用圖示裝置探究影響平行板電容器電容的因素 若兩極板正對面積為S 極板間的距離為d 靜電計(jì)指針偏角為 實(shí)驗(yàn)中 假定極板所帶電荷量不變 下列判斷中正確的是 A 保持S不變 增大d 則C變小 變大B 保持S不變 增大d 則C變大 變小C 保持d不變 減小S 則C變小 變大D 保持d不變 減小S 則C變大 變小 AC 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) H 規(guī)律方法帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)問題的分析思路 1 首先分析粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 確定粒子在電場中做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng) 2 對于直線運(yùn)動(dòng)問題 可根據(jù)對粒子的受力分析與運(yùn)動(dòng)分析 從以下兩種途徑進(jìn)行處理 如果是帶電粒子受恒定電場力作用下的直線運(yùn)動(dòng)問題 應(yīng)用牛頓第二定律找出加速度 結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度 位移等 如果是非勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動(dòng) 一般利用動(dòng)能定理研究全過程中能的轉(zhuǎn)化 研究帶電粒子的速度變化 運(yùn)動(dòng)的位移等 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3 對于曲線運(yùn)動(dòng)問題 一般是類平拋運(yùn)動(dòng)模型 通常采用運(yùn)動(dòng)的合成與分解方法處理 通過對帶電粒子的受力分析和運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 借助運(yùn)動(dòng)的合成與分解 尋找兩個(gè)分運(yùn)動(dòng) 再應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解 4 當(dāng)帶電粒子從一個(gè)電場區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)電場區(qū)域時(shí) 要注意分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的變化及兩區(qū)域電場交界處的有關(guān)聯(lián)的物理量 這些關(guān)聯(lián)量往往是解決問題的突破口 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 典例3 多選 2018全國 卷 如圖 一平行板電容器連接在流電源上 電容器的極板水平 兩微粒a b所帶電荷量大小相等 符號(hào)相反 使它們分別靜止于電容器的上 下極板附近 與極板距離相等 現(xiàn)同時(shí)釋放a b 它們由靜止開始運(yùn)動(dòng) 在隨后的某時(shí)刻t a b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面 a b間的相互作用和重力可忽略 下列說法正確的是 A a的質(zhì)量比b的大B 在t時(shí)刻 a的動(dòng)能比b的大C 在t時(shí)刻 a和b的電勢能相等D 在t時(shí)刻 a和b的動(dòng)量大小相等思維點(diǎn)撥本題要綜合應(yīng)用電容器 帶電微粒在電場中的運(yùn)動(dòng) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 電勢能 動(dòng)量定理相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)分析解決 BD 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 7 2018山東日照二模 圖甲為兩水平金屬板 在兩板間加上周期為T的交變電壓u 電壓u隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示 質(zhì)量為m 重力不計(jì)的同種帶電粒子以初速度v0沿中線射入兩板間 經(jīng)時(shí)間T從兩板間飛出 下列關(guān)于粒子運(yùn)動(dòng)的描述錯(cuò)誤的是 A t 0時(shí)入射的粒子 離開電場時(shí)偏離中線的距離最大B t T時(shí)入射的粒子 離開電場時(shí)偏離中線的距離最大C 無論哪個(gè)時(shí)刻入射的粒子 離開電場時(shí)的速度方向都水平D 無論哪個(gè)時(shí)刻入射的粒子 離開電場時(shí)的速度大小都相等 B 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是相同的 t 0時(shí)入射的粒子 在豎直方向先加速 然后反向減速 離開電場區(qū)域 故t 0時(shí)入射的粒子離開電場時(shí)偏離中線的距離最大 選項(xiàng)A正確 而t T時(shí)入射的粒子 在豎直方向先加速 然后反向減速為零 再反向加速 反向減速 最后離開電場區(qū)域 故此時(shí)刻射入的粒子離開電場時(shí)偏離中線的距離不是最大 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 因粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于電場變化的周期T 根據(jù)動(dòng)量定理 豎直方向電場力的沖量的矢量和為零 故所有粒子離開電場時(shí)的豎直速度為零 即最終都垂直電場方向射出電場 離開電場時(shí)的速度大小都等于初速度 選項(xiàng)C D正確 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 8 2018河南洛陽期中 位于豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系xOy x軸沿水平方向 第一象限的角平分線OA的上方存在有界勻強(qiáng)電場 電場強(qiáng)度 方向豎直向下 第二象限內(nèi)有另一勻強(qiáng)電場E2 電場方向與x軸正方向成45 角斜向上 如圖所示 有一質(zhì)量為m 電荷量為 q的帶電小球在水平細(xì)線的拉力作用下恰好靜止在坐標(biāo) l 6l P處 現(xiàn)剪斷細(xì)線 小球從靜止開始運(yùn)動(dòng) 先后經(jīng)過兩電場后 從A點(diǎn)進(jìn)入無電場區(qū)域 最終打在x軸上D點(diǎn) 已知重力加速度為g 試求 1 電場E2的電場強(qiáng)度 2 A點(diǎn)的位置坐標(biāo) 3 到達(dá)D點(diǎn)時(shí)小球的動(dòng)能 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3 從P到D全過程運(yùn)用動(dòng)能定理得Ek qE2lsin45 qE1 6l 2l 6mgl 19mgl 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 9 2018安徽馬鞍山二質(zhì)檢 如圖所示 xOy為豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系 空間存在著沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場 一帶正電小球 質(zhì)量為m 電荷量為q 將其從O點(diǎn)由靜止釋放 小球在第四象限內(nèi)沿與x軸成45 角直線運(yùn)動(dòng) 重力加速度為g 1 求電場強(qiáng)度大小 2 若小球從O點(diǎn)以速度v0進(jìn)入第一象限 方向與x軸成45 角 求小球再次經(jīng)過x軸時(shí) 距O點(diǎn)的距離 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三