高考物理复习第6章静电场能力课时8电场中的三大问题的突破方法市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖.pptx

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,