高考物理复习专题7电场和带电粒子在电场中的运动市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,专题,7,电场和带电粒子在电场中,运动,知识专题,1/37,网络构建,2/37,考题二与平行板电容器相关电场问题,考题三带电粒子在电场中运动,栏目索引,考题一对电场性质了解与应用,3/37,考题一对电场性质了解与应用,1.,电场性质,知识精讲,4/37,5/37,2.,电场性质判断思绪,(1),明确电场电场线与等势面分布规律,.,(2),利用电场线疏密分布规律或场强叠加原理判定场强强弱,.(,由,a,判断,a,改变,),(3),依据电场力与电场线相切,(,与等势面垂直,),，且指向轨迹弯曲方向，或轨迹一定夹在力与速度方向之间，分析带电粒子在电场中运动轨迹问题,.,(4),依据电场线方向、电场线疏密及电势能大小分析电势高低,.,(5),应用电场力做功与电势能改变之间关系判定电势能大小或电场力做功情况,.,6/37,解析,例,1,在直角坐标系,xOy,中，,M,、,N,两点位于,x,轴上，,G,、,H,两点坐标如图,1,，,M,、,N,两点各固定一负点电荷，一电量为,Q,正点电荷置于,O,点时，,G,点处电场强度恰好为零,.,静电力常量用,k,表示,.,若将该正点电荷移到,G,点，则,H,点处场强大小和方向分别为,(,),图,1,典例剖析,7/37,8/37,1.,在光滑绝缘水平面上，有一个正三角形,abc,，顶点,a,、,b,处罚别固定一个正点电荷，,c,处固定一个负点电荷，它们电荷量都相等，如图,2,所表示，,D,点为正三角形外接圆圆心，,E,、,G,、,H,分别为,ab,、,ac,、,bc,中点，,E,、,F,两点关于,c,点对称,.,以下说法中正确是,(,),A.,D,点场强为零，电势也为零,B.,E,、,F,两点电场强度大小相等、方向相反,C.,G,、,H,两点场强相同,D.,将一带正电试探电荷由,E,点移动到,D,点过程中，该电荷电势能减小,变式训练,1,2,3,图,2,9/37,2.,在,x,轴上有两个点电荷,q,1,和,q,2,，,x,轴上电势,随,x,而改变关系如图,3,所表示，则,(,),A.,x,x,1,处电场强度为,0,B.,x,x,2,处电场强度不为,0,C.,q,1,、,q,2,为不等量异种电荷，且正电荷在,x,0,处，,负电荷在,x,0,某处,D.,q,1,、,q,2,为等量异种电荷，且正电荷在,x,0,处，,负电荷在,x,0,某处,解析,1,2,3,图,3,10/37,解析,在,x,图象中，电势降低最快方向即为场强方向，则,x,2,右侧场强沿,x,轴负向，,x,2,左侧场强方向向右；由,E,知图象斜率为场强大小，得,x,1,处电势为零，场强不为零；,x,2,处场强为零，电势不为零，选项,A,、,B,均错误,.,两个电荷连线上出现场强为零点,(,x,2,处,),有两种情况，一是同种电荷之间，但两侧电势改变相同；二是异种电荷连线之外，,x,1,处电势为正逐步降低且场强向右，可知此处附近场源电荷为正，负电荷在,x,0,某处满足要求，选项,C,正确、选项,D,错误,.,1,2,3,11/37,3.,点电荷,Q,1,、,Q,2,和,Q,3,所产生静电场等势面与纸面交线如图,4,所表示，图中标在等势面上数值分别表示该等势面电势，,a,、,b,、,c,表示等势面上点，以下说法正确,有,(,),A.,位于,g,点点电荷不受电场力作用,B.,b,点场强与,d,点场强大小一定相等,C.,把电荷量为,q,正点电荷从,a,点移到,i,点，再从,i,点,移到,f,点过程中，电场力做总功大于把该点电荷,从,a,点直接移到,f,点过程中电场力所做功,D.,把,1 C,正电荷从,m,点移到,c,点过程中电场力做功等于,7 kJ,解析,返回,1,2,3,图,4,12/37,解析,位于,g,点位置电势为零，场强不为零，所以点电荷受电场力作用，故,A,错误；,b,点场强与,d,点场强是由点电荷,Q,1,、,Q,2,和,Q,3,所产生场强叠加产生，,Q,2,和,Q,3,与,b,点和,d,点距离不等，依据点电荷场强公式,E,得,Q,2,和,Q,3,在,b,点和,d,点场强大小不等，方向不一样,.,所以,b,点场强与,d,点场强大小不相等，故,B,错误；,1,2,3,解析,13/37,依据电场力做功,W,qU,得把电荷量为,q,正点电荷从,a,点移到,i,点，再从,i,点移到,f,点过程中，电场力做总功等于把该点电荷从,a,点直接移到,f,点过程中电场力所做功，故,C,错误；,把,1 C,正电荷从,m,点移到,c,点过程中电场力做功,W,qU,1 C4 kV,(,3 kV),7 kJ,，故,D,正确,.,返回,1,2,3,14/37,1.,必须记住三个公式,考题二与平行板电容器相关电场问题,方法指导,2.,必须明确两个关键点,(1),电路处于接通状态时，电容器两极板间电压不变,.,(2),电路处于断开状态时，电容器两极板间带电荷量不变,.,15/37,16/37,例,2,(,天津理综,4),如图,5,所表示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在,P,点点电荷，以,E,表示两板间电场强度，,E,p,表示点电荷在,P,点电势能，,表示静电计指针偏角,.,若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则,(,),A.,增大，,E,增大,B.,增大，,E,p,不变,C.,减小，,E,p,增大,D.,减小，,E,不变,解析,典例剖析,图,5,17/37,18/37,4.,如图,6,所表示，平行板电容器与电动势为,E,直流电源,(,内阻不计,),连接，下极板接地，静电计所带电荷量极少，可被忽略,.,一带负电油滴被固定于电容器中,P,点,.,现将平行板电容器下极板竖直,向下移动一小段距离，则,(,),A.,静电计指针张角变小,B.,平行板电容器电容将变大,C.,带电油滴电势能将增大,D.,若先将电容器上极板与电源正极导线断开，再将下极板向下移动一小段,距离，则带电油滴所受电场力不变,解析,4,5,变式训练,6,图,6,19/37,解析,现将平行板电容器下极板竖直向下移动一小段距离，造成极板间距离增大，静电计测量是电容器两端电势差，因为电容器一直与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故,A,错误,.,电势差不变，,d,增大，则电场强度减小，,P,点与上极板电势差减小，则,P,点电势增大，因为该电荷为负电荷，则电势能减小,.,故,C,错误,.,4,5,6,20/37,5.,如图,7,所表示，两个水平放置平行板电容器，,A,板用导线与,M,板相连，,B,板和,N,板都接地,.,让,A,板带电后，在两个电容器间分别有,P,、,Q,两个带电油滴都处于静止状态,.,A,、,B,间电容为,C,1,，电压为,U,1,，带电量为,Q,1,；,M,、,N,间电容为,C,2,，电压为,U,2,，带电量为,Q,2,.,若将,B,板稍向下移，以下说法正确是,(,),A.,P,向下动，,Q,向上动,B.,U,1,减小，,U,2,增大,C.,Q,1,减小，,Q,2,增大,D.,C,1,减小，,C,2,增大,解析,4,5,6,图,7,21/37,4,5,6,假设,Q,不变，则,AB,板间电压,U,1,将增大，大于,MN,间电压，,AB,板将向,MN,板充电，故,Q,1,减小，,Q,2,增大，故,C,正确；,22/37,6.,如图,8,所表示，平行板电容器两极板水平放置，电容为,C,，开始时开关闭合，电容器与一直流电源相连，极板间电压为,U,，两极板间距为,d,，电容器储存能量,E,CU,2,.,一电荷量为,q,带电油滴，以初动能,E,k0,从平行板电容器两个极板中央水平射入,(,极板足够长,),，带电油滴恰能沿图中所表示水平虚线匀速经过电容器，则,(,),4,5,6,图,8,23/37,4,5,6,解析,返回,24/37,4,5,6,解析,保持开关闭合，仅将上极板下移,，则向上电场力大于重力，故带电油滴向上运动，故选项,A,错误；,25/37,返回,断开开关，电量不变，当两极板间距离发生改变时候，场强不变，即电场力不变，故粒子仍沿直线运动，故选项,C,错误；,4,5,6,26/37,考题三带电粒子在电场中运动,知识精讲,1.,带电粒子在电场中运动问题解题思绪,首先分析粒子运动规律，区分是在电场中直线运动问题还是曲线运动问题,.,2.,带电粒子在电场中加速,(1),匀强电场中，,v,0,与,E,平行时，优先用功效关系求解，若不行，则用牛顿第二定律和运动学公式,.,(2),非匀强电场中，只能用功效关系求解,.,27/37,3.,带电粒子在匀强电场中偏转,(,v,0,垂直于,E,方向,),，如图,9,所表示,图,9,处理方法：应用运动合成与分解,.,28/37,29/37,典例剖析,例,3,如图,10,所表示，一质量为,m,、电荷量为,q,带正电荷小球,(,可视为质点,),从,y,轴上,A,点以初速度,v,0,(,未知,),水平抛出，两长为,L,平行金属板,M,、,N,倾斜放置且与水平方向间夹角为,37,，带电小球恰好能垂直,M,板从其中心小孔,B,进入两板间,(sin 37,0.6,，,cos 37,0.8),(1),试求带电小球在,y,轴上抛出点,A,坐标以及小球抛出,初速度,v,0,；,(2),若该平行金属板,M,、,N,间有如图所表示匀强电场，,且匀强电场电场强度大小与小球质量之间关系满足,E,，试计算两平行板,M,、,N,之间垂直距离,d,最少为多少时才能确保小球不打在,N,板上,.,图,10,30/37,答案,思维规范流程,步骤,1,：小球由,A,B,做平抛,运动，分方向列方程,(1),A,B,水平方向：,竖直方向：,31/37,答案,小球垂直M板在B进入电场，,在B点：分解速度,A点纵坐标：列几何关系，,得结论,在B点：_,y ,解得y ，v0 ,所以A坐标为(0，L),32/37,答案,步骤2：在B点，速度合成法,求vB进入电场后受力情况.,v,B,qE,mg,cos,33/37,答案,对小球列牛顿第二定律表,达式：,分方向列方程：得结论,所以小球做类平抛运动,所以,a,d,at,2,d,L,mg,sin,ma,g,sin,v,B,t,每式各,1,分,34/37,7.(,四川理综,9),中国科学院,年,10,月宣告中国将在,年开始建造世界上最大粒子加速器,.,加速器是人类揭示物质根源关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用,.,如图,11,所示，某直线加速器由沿轴线分布一系列金属圆管,(,漂移管,),组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源两极,.,质子从,K,点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变,.,设质子进入漂移管,B,时速度为,8,10,6,m,/s,，进入,漂移管,E,时速度为,1,10,7,m/,s,，电源频率为,1,10,7,Hz,，,漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为,电源周期,，质子荷质比取,1,10,8,C/kg.,求：,变式训练,图,11,35/37,解析答案,(1),漂移管,B,长度；,解析,设质子进入漂移管,B,速度为,v,B,，电源频率、周期分别为,f,、,T,，漂移管,B,长度为,L,，则,联立,式并代入数据得,L,0.4 m,答案,0.4 m,36/37,(2),相邻漂移管间加速电压,.,解析,设质子进入漂移管,E,速度为,v,E,，相邻漂移管间加速电压为,U,，电场力对质子所做功为,W,，质子从漂移管,B,运动到漂移管,E,电场力做功,W,，质子电荷量为,q,、质量为,m,，则,W,qU,W,3,W,联立,式并代入数据得,U,6,10,4,V.,答案,6,10,4,V,返回,解析答案,37/37,