资源描述
,随堂演练,能力课时,8,电场中,“,三大,”,问题突破方法,1/56,突破一电场中,“,三类,”,经典图象问题,近几年，高考中以电场中图象切入命题试题逐步增多，如：,E,x,图象、,x,图象，或与粒子运动规律相关图象，如：,v,t,图象，掌握各个图象特点，了解其斜率、截距、,“,面积,”,对应物理意义，就能顺利处理相关问题，这类问题普通以选择题形式出现，难度中等。,类型一,电场中粒子运动,v,t,图象,依据,v,t,图象速度改变、斜率改变,(,即加速度大小改变,),，确定电荷所受电场力方向与电场力大小改变情况，进而确定电场强度方向、电势高低及电势能改变。,2/56,【例,1,】,(,多项选择,),(,海南单科，,9),如图,1,甲，直线,MN,表示某电场中一条电场线，,a,、,b,是线上两点，将一带负电荷粒子从,a,点处由静止释放，粒子从,a,运动到,b,过程中,v,t,图线如图乙所表示，设,a,、,b,两点电势分别为,a,、,b,，场强大小分别为,E,a,、,E,b,，粒子在,a,、,b,两点电势能分别为,W,a,、,W,b,，不计重力，则有,(,),图,1,A.,a,b,B.,E,a,E,b,C.,E,a,E,b,D.,W,a,W,b,3/56,解析,由图乙可知，粒子做加速度减小、速度增大直线运动，故可知从,a,到,b,电场强度减小，粒子动能增大，电势能减小，电场力方向由,a,指向,b,，电场线方向由,b,指向,a,，,b,点电势高于,a,点电势，故选项,B,、,D,正确。,答案,BD,4/56,【变式训练】,1.,两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有,A,、,B,、,C,三点，如图,2,甲所表示，一个电荷量为,2 C,，质量为,1 kg,小物块从,C,点静止释放，其运动,v,t,图象如图乙所表示，其中,B,点处为整条图线切线斜率最大位置,(,图中标出了该切线,),。则以下说法正确是,(,),图,2,5/56,A.,B,点为中垂线上电场强度最大点，场强,E,2 V/m,B.,由,C,到,A,过程中物块电势能先减小后变大,C.,由,C,点到,A,点过程中，电势逐步升高,D.,AB,两点电势差,U,AB,5 V,答案,D,6/56,类型二,电场中,E,x,图象,1,.,几个常见,E,x,图象,(1),点电荷,E,x,图象,正点电荷及负点电荷电场强度,E,随坐标,x,改变关系图象大致如图,3,和图,4,所表示。,图,3,图,4,7/56,(2),两个等量异种点电荷,E,x,图象,两电荷连线上,E,x,图象如图,5,所表示。,两电荷连线中垂线上,E,y,图象如图,6,所表示。,图,5,图,6,8/56,(3),两个等量同种点电荷,E,x,图象,两电荷连线上,E,x,图象如图,7,所表示。,两电荷连线中垂线上,E,y,图象如图,8,所表示。,图,7,图,8,9/56,2.,E,x,图象特点,(1),反应了电场强度随位移改变规律。,(2),E,0,表示场强沿,x,轴正方向；,E,0,表示场强沿,x,轴负方向。,(3),图线与,x,轴围成,“,面积,”,表示电势差，,“,面积,”,大小表示电势差大小，两点电势高低依据电场方向判定。,10/56,【例,2,】,在,x,轴上关于原点对称,a,、,b,两点处固定两个电荷量相等点电荷，如图,9,所表示,E,x,图象描绘了,x,轴上部分区域电场强度,(,以,x,轴正方向为电场强度正方向,),。对于该电场中,x,轴上关于原点对称,c,、,d,两点，以下结论正确是,(,),图,9,A.,两点场强相同，,c,点电势更高,B.,两点场强相同，,d,点电势更高,C.,两点场强不一样，两点电势相等，均比,O,点电势高,D.,两点场强不一样，两点电势相等，均比,O,点电势低,11/56,解析,题图中,a,点左侧、,b,点右侧电场都沿,x,轴负方向，则,a,点处为正电荷，,b,点处为负电荷，又两点电荷电荷量相等，则,c,、,d,两点场强相同，,c,点电势更高，,A,正确，,B,、,C,、,D,错误。,答案,A,12/56,【变式训练】,2.,(,多项选择,),(,上海单科，,19),静电场在,x,轴上场强,E,随,x,改变关系如图,10,所表示，,x,轴正方向为场强正方向，带正电点电荷沿,x,轴运动，则点电荷,(,),图,10,A.,在,x,2,和,x,4,处电势能相等,B.,由,x,1,运动到,x,3,过程中电势能增大,C.,由,x,1,运动到,x,4,过程中电场力先增大后减小,D.,由,x,1,运动到,x,4,过程中电场力先减小后增大,13/56,解析,由图象可知，将正电荷沿,x,轴正向移动，从,x,2,移动到,x,4,过程电场力做功不为零，两点处电势能不相等，选项,A,错误；从,x,1,移动到,x,3,过程电场力沿,x,轴负方向，电场力做负功，电势能增大，选项,B,正确；由,x,1,运动到,x,4,过程中，场强先增大后减小，所以电场力先增大后减小，,C,项正确，,D,项错误。,答案,BC,14/56,类型三,电场中,x,图象,1,.,几个常见,x,图象,(1),点电荷,x,图象,(,取无限远处电势为零,),正点电荷,x,图象如图,11,所表示；,负点电荷,x,图象如图,12,所表示。,图,11,图,12,15/56,(2),两个等量异种电荷连线上,x,图象，如图,13,所表示。,图,13,(3),两个等量同种电荷,x,图象,两正电荷连线上,x,图象如图,14,所表示。,两正电荷连线中垂线上,y,图象如图,15,所表示。,图,14,图,15,16/56,2.,x,图象特点及应用,(1),电场强度大小等于,x,图线斜率大小，电场强度为零处，,x,图线存在极值，其切线斜率为零。,(2),在,x,图象中能够直接判断各点电势大小，并可依据电势大小关系确定电场强度方向。,(3),在,x,图象中分析电荷移动时电势能改变，可用,W,AB,qU,AB,，进而分析,W,AB,正负，然后作出判断。,17/56,【例,3,】,(,多项选择,),空间某一静电场电势,在,x,轴上分布如图,16,所表示，,x,轴上两点,B,、,C,电场强度在,x,方向上分量分别是,E,Bx,、,E,Cx,。以下说法正确有,(,),图,16,A.,E,Bx,大小大于,E,Cx,大小,B.,E,Bx,方向沿,x,轴正方向,C.,电荷在,O,点受到电场力在,x,轴方向上分量最大,D.,负电荷沿,x,轴从,B,移到,C,过程中，电场力先做正功，后做负功,18/56,解析,在,x,图象中，图线斜率表示场强大小。结合题中图象特点可知,E,Bx,E,Cx,，,E,Ox,0,，故,A,项正确，,C,错误；依据电场中沿着电场线方向电势逐步降低可知,E,Bx,沿,x,轴负方向，,B,项错误；负电荷在正,x,轴上受电场力沿,x,轴负方向，在负,x,轴上受电场力沿,x,轴正方向，故可判断负电荷从,B,移到,C,过程中，电场力先做正功后做负功，,D,项正确。,答案,AD,19/56,【变式训练】,3.,如图,17,甲所表示，一条电场线与,Ox,轴重合，取,O,点电势为零，,Ox,方向上各点电势,随,x,改变情况如图乙所表示。若在,O,点由静止释放一电子，电子在仅受电场力作用下开始运动，则以下说法正确是,(,),图,17,20/56,A.,电子将沿,x,负方向运动,B.,电子电势能将变大,C.,电子运动加速度先增大后减小,D.,电子运动加速度一直增大,解析,顺着,x,轴正方向电势逐步升高，故电场线跟,x,轴反向，则由静止释放电子所受电场力沿,x,轴正方向，且沿,x,轴正方向加速运动，选项,A,错误；电场力做正功，电子电势能一直减小，选项,B,错误；,x,关系图线切线斜率反应沿,x,方向各点电场强度大小，故电场强度和电子所受电场力先增大后减小，电子运动加速度先增大后减小，选项,C,正确，,D,错误。,答案,C,21/56,突破二带电粒子在交变电场中运动,1.,常见交变电场,常见产生交变电场电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等。,2,.,常见试题类型,这类题型普通有三种情况：,(1),粒子做单向直线运动,(,普通用牛顿运动定律求解,),。,(2),粒子做往返运动,(,普通分段研究,),。,(3),粒子做偏转运动,(,普通依据交变电场特点分段研究,),。,22/56,3.,解答带电粒子在交变电场中运动思维方法,(1),重视全方面分析,(,分析受力特点和运动规律,),，抓住粒子运动含有周期性和在空间上含有对称性特征，求解粒子运动过程中速度、位移、做功或确定与物理过程相关边界条件。,(2),分析时从两条思绪出发：一是力和运动关系，依据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功效关系。,(3),注意对称性和周期性改变关系应用。,23/56,【例,4,】,将如图,18,所表示交变电压加在平行板电容器,A,、,B,两板上，开始,B,板电势比,A,板电势高，这时有一个原来静止电子正处于两板中间，它在电场力作用下开始运动，设,A,、,B,两极板间距离足够大，以下说法正确是,(,),图,18,24/56,A.,电子一直向着,A,板运动,B.,电子一直向着,B,板运动,C.,电子先向,A,板运动，然后返回向,B,板运动，之后在,A,、,B,两板间做周期性往复运动,D.,电子先向,B,板运动，然后返回向,A,板运动，之后在,A,、,B,两板间做周期性往复运动,25/56,26/56,答案,D,27/56,【拓展延伸】,在,【例,4,】,中将加在电容器,A,、,B,两极板间交变电压变成如图,19,所表示，其它条件不变，则例,4,中四个选项,A,、,B,、,C,、,D,哪个说法正确,(,),图,19,28/56,解析,由题意可知电子,a,t,图线和,v,t,图线如图甲、乙所表示。,电子速度一直是一个方向，开始,B,板电势高，则电子是一直向,B,板运动，所以选项,B,正确。,答案,B,29/56,反思总结,利用速度图象分析带电粒子运动过程时，必须注意,“,五点,”,(1),带电粒子进入电场时刻；,(2),速度图象切线斜率表示加速度；,(3),图线与坐标轴围成面积表示位移，且在横轴上方所围成面积为正，在横轴下方所围成面积为负；,(4),注意对称性和周期性改变关系应用；,(5),图线与横轴有交点，表示此时速度改变方向，对运动很复杂、不轻易画出速度图象问题，还应逐段分析求解。,30/56,【变式训练】,4.,一电荷量为,q,(,q,0),、质量为,m,带电粒子在匀强电场作用下，在,t,0,时由静止开始运动，场强随时间改变规律如图,20,所表示，不计重力。求在,t,0,到,t,T,时间间隔内：,图,20,(1),粒子位移大小和方向；,(2),粒子沿初始电场反方向运动时间。,31/56,32/56,33/56,34/56,突破三应用动力学知识和功效关系处理力、电综合问题,1.,方法技巧,功效关系在电学中应用题目，普经过程复杂且包括各种性质不一样力。所以，经过审题，抓住受力分析和运动过程分析是关键，然后依据不一样运动过程中各力做功特点来选择对应规律求解。动能定理和能量守恒定律在处理电场中能量问题时仍是首选。,2.,解题流程,35/56,【例,5,】,在如图,21,所表示竖直平面内，物体,A,和带正电物体,B,用跨过定滑轮绝缘轻绳连接，分别静止于倾角,37,光滑斜面上,M,点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行。劲度系数,k,5 N/m,轻弹簧一端固定在,O,点，一端用另一轻绳穿过固定光滑小环,D,与,A,相连。弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，,DM,垂直于斜面。水平面处于场强,E,5,10,4,N/C,、方向水平向右匀强电场中。已知,A,、,B,质量分别为,m,A,0.1 kg,和,m,B,0.2 kg,，,B,所带电荷量,q,4,10,6,C,。设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧一直在弹性程度内，,B,电荷量不变。取,g,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,。,36/56,图,21,(1),求,B,所受静摩擦力大小；,(2),现对,A,施加沿斜面向下拉力,F,，使,A,以加速度,a,0.6 m/s,2,开始做匀加速直线运动。,A,从,M,到,N,过程中，,B,电势能增加了,E,p,0.06 J,。已知,DN,沿竖直方向，,B,与水平面间动摩擦因数,0.4,。求,A,抵达,N,点时拉力,F,瞬时功率。,37/56,将解题过程问题化,大题小做,(1),画出,A,、,B,静止时受力图。,答案,(1),38/56,(2),求,B,所受静摩擦力大小？,对,A,：由平衡条件得：,F,T0,m,A,g,sin,_,_,对,B,：由平衡条件得：,F,T0,qE,F,f,0,_,联立,得：,F,f,0,0.4,_,N,(3),求物体,A,从,M,点到,N,点过程中，,A,、,B,两物体位移,x?,对,B,：,qEx,E,p,_,x,0.3,_,m,(4),物体,A,到,N,点时，求拉力,F?,对,B,：,F,T,m,B,g,qE,m,B,a,对,A,：,F,m,A,g,sin,_,k,x,sin,_,F,T,m,A,a,联立以上各式得,F,0.88,_,N,39/56,(5),求,A,抵达,N,点时速度及拉力,F,瞬时功率？,v,2,2,ax,_,P,F,v,代入数据得：,v,0.6,_,m/s,_,P,0.528,_,W,规范解答,(1),F,作用之前，,A,、,B,均处于静止状态。设,B,所受静摩擦力大小为,F,f,0,，,A,、,B,间绳中张力为,F,T,0,，有,对,A,：,F,T0,m,A,g,sin,对,B,：,F,T0,qE,F,f,0,联立,式，代入数据解得,F,f,0,0.4 N,(2),物体,A,从,M,点到,N,点过程中，,A,、,B,两物体位移均为,x,，,A,、,B,间绳子张力为,F,T,，有,qEx,E,p,F,T,m,B,g,qE,m,B,a,40/56,答案,(1)0.4 N,(2)0.528 W,41/56,【变式训练】,5.,(,辽宁抚顺六校联合体期中,),一绝缘,“,”,形杆由两段相互平行足够长水平直杆,PQ,、,MN,和二分之一径为,R,光滑半圆环,MAP,组成，固定在竖直平面内，其中,MN,杆是光滑，,PQ,杆是粗糙。现将一质量为,m,带正电荷小环套在,MN,杆上，小环所受电场力为重力,图,22,42/56,(1),若将小环由,D,点静止释放，则刚好能抵达,P,点，求,DM,间距离；,(2),若将小环由,M,点右侧,5,R,处静止释放，设小环与,PQ,杆间动摩擦因数为,，小环所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做功。,解析,(1),小环刚好抵达,P,点时，速度为零，对小环从,D,点到,P,点过程，由动能定理得,qEx,2,mgR,0,0,，,43/56,44/56,1.,两带电荷量分别为,q,和,q,点电荷放在,x,轴上，相距为,L,，能正确反应两电荷连线上场强大小,E,与,x,关系图是,(,),45/56,解析,越靠近两电荷地方场强越大，两等量异种点电荷连线中点处场强最小，但不是零，,B,、,D,错误；两电荷电荷量大小相等，场强大小关于中点对称分布，,A,正确，,C,错误。,答案,A,46/56,2.,(,多项选择,),如图,23,甲所表示，两个点电荷,Q,1,、,Q,2,固定在,x,轴上距离为,L,两点，其中,Q,1,带正电荷位于原点,O,，,a,、,b,是它们连线延长线上两点，其中,b,点与,O,点相距,3,L,。现有一带正电粒子,q,以一定初速度沿,x,轴从,a,点开始经,b,点向远处运动,(,粒子只受电场力作用,),，设粒子经过,a,、,b,两点时速度分别为,v,a,、,v,b,，其速度随坐标,x,改变图象如图乙所表示，则以下判断正确是,(,),图,23,47/56,A.,Q,2,带负电且电荷量小于,Q,1,B.,b,点场强一定为零,C.,a,点电势比,b,点电势高,D.,粒子在,a,点电势能比,b,点电势能小,解析,由,v,x,图象知，粒子从,a,点向远处运动先减速再加速，在,b,处速度最小，则,b,点左右两侧电场方向相反，,b,点处电场强度为,0,，,B,正确；依据点电荷场强公式和电场叠加知识得,Q,2,带负电且电荷量小于,Q,1,，,A,正确；依据粒子受力方向知,b,点左侧场强向左，故,a,点电势较,b,点低，,C,错误；粒子从,a,点到,b,点动能减小，则电场力做负功，电势能增加，,D,正确。,答案,ABD,48/56,3.,假设空间某一静电场电势,随,x,改变情况如图,24,所表示，依据图中信息能够确定以下说法中正确是,(,),图,24,A.,空间各点场强方向均与,x,轴垂直,B.,电荷沿,x,轴从,O,移到,x,1,过程中，一定不受电场力作用,C.,正电荷沿,x,轴从,x,2,移到,x,3,过程中，电场力做正功，电势能降低,D.,负电荷沿,x,轴从,x,4,移到,x,5,过程中，电场力做负功，电势能增加,49/56,解析,由题图看出，,x,轴上各点电势不全相等，,x,轴不是一条等势线，所以空间各点场强方向不全与,x,轴垂直，故,A,错误；,x,轴上从,O,到,x,1,，各点电势相等，任意两点间电势差为零，电荷沿,x,轴从,O,移到,x,1,过程中，电场力做功为零，但电场力不一定为零，故,B,错误；正电荷沿,x,轴从,x,2,移到,x,3,过程中，电势升高，电荷电势能增加，电场力做负功，故,C,错误；负电荷沿,x,轴从,x,4,移到,x,5,过程中，电势降低，电荷电势能增加，电场力做负功，故,D,正确。,答案,D,50/56,4.,(,多项选择,),(,四川德阳一模,),如图,25,所表示，物体,A,和带负电物体,B,用跨过定滑轮绝缘轻绳连接，,A,、,B,质量分别是,m,和,2,m,，劲度系数为,k,轻质弹簧一端固定，另一端与物体,A,相连，倾角为,斜面处于沿斜面向上匀强电场中，整个系统不计一切摩擦。开始时，物体,B,在一沿斜面向上外力,F,3,mg,sin,作用下保持静止且轻绳恰好伸直，然后撤去外力,F,，直到物体,B,取得最大速度，且弹簧未超出弹性程度，则在此过程中,(,),图,25,51/56,52/56,答案,ABD,53/56,图,26,54/56,55/56,答案,BC,56/56,
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
