2020高考物理大二轮复习课件:专题四 第10讲 电场的性质及带电粒子在电场中的运动 .pptx
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1、专题四 电场与磁场,高考试题统计与命题预测,第10讲 电场的性质及带电粒子 在电场中的运动,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1.(2019全国卷)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则( ) A.P和Q都带正电荷 B.P和Q都带负电荷 C.P带正电荷,Q带负电荷 D.P带负电荷,Q带正电荷 解析:两个带电小球在匀强电场中均处于平衡状态,只有两小球带异种电荷、相互间为吸引力,才可能平衡。小球P带负电荷时,匀强电场提供的力与小球Q对小球P的吸引力抵消,合力为零,此时小球Q带正电荷,匀强电场提供的力与小球P对小球
2、Q的吸引力抵消,合力为零,故A、B、C错误,D正确。 答案:D,1,2,3,4,5,6,7,8,9,2.(多选)(2019全国卷)静电场中,一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一点,则( ) A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小 B.在M、N两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合 C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能 D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析: 本题考查静电场的分布特点及电场力与运动的关系,电场力做功与电势能的关系。带电粒子仅在电场力作用下,粒子的速度大小可能先
3、增大后减小,如:在等量同种电荷形成的电场中带电粒子沿着两电荷连线的中垂线运动时,A正确。因为粒子只在电场力作用下从M点运动到N点,根据动能定理,W电=-Ep=EkN-0=EpM-EpN,而EkN0,所以EpMEpN,C正确。粒子的轨迹与电场线不一定重合,在N点,电场力的方向不一定与粒子轨迹在该点的切线平行,B、D错误。 答案:AC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,3.(多选)(2019全国卷)如图,电荷量分别为q和-q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。则( ) A.a点和b点的电势相等 B.a点和b点的电场强度大小相等 C.a点和b点的电场强度方向相同
4、 D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析:取无穷远处电势为0,a点距-q近,距q远;b点距q近,距-q远,b点电势大于a点电势,A错误。电势能Ep=q,负电荷在电势小处电势能大,即负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能,将负电荷从a点移到b点,电势能减小,D错误。正电荷的电场强度沿半径向外,负电荷的电场强度沿半径向内,E= ,点电荷q在a点的电场强度与点电荷-q在b点的电场强度相同,大小和方向都一样;点电荷q在b点的电场强度与点电荷-q在a点的电场强度相同,大小和方向都一样,则a点的合电场强度与b点的合电场强度相同,B、C正确。 答案:BC,1,2,3
5、,4,5,6,7,8,9,4.(2018全国卷)如图,三个固定的带电小球a,b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm,小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则( ),1,2,3,4,5,6,7,8,9,答案:D,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5.(多选)(2018全国卷)如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平;两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极板距离相等。现同时释放a、b,它们由静止开始运动。在随后的某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半
6、区域的同一水平面。a、b间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是( ) A.a的质量比b的大 B.在t时刻,a的动能比b的大 C.在t时刻,a和b的电势能相等 D.在t时刻,a和b的动量大小相等,1,2,3,4,5,6,7,8,9,答案:BD,1,2,3,4,5,6,7,8,9,6.(多选)(2017全国卷)一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是 ( ) A.电场强度的大小为2.5 V/cm B.坐标原点处的电势为1 V C.电子在a点的电势能比在b点的低7 eV D.电子从b点运动到c点,电场力做
7、功为9 eV,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析: 离电势差相等,故UaO=Ucb,即a-O=c-b,得坐标原点O处的电势为1 V,B正确;负电荷在电势低处电势能高,则电子在a点的电势能比在b点的电势能高7 eV,C错;电子从b点运动到c点,电场力做功为W=-eUbc=-e(-9 V)=9 eV,D正确。 答案:ABD,1,2,3,4,5,6,7,8,9,7.(多选)(2017全国卷)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势a已在图中用坐标(ra,a)
8、标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是( ) A.EaEb=41 B.EcEd=21 C.WabWbc=31 D.WbcWcd=13,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析:由题图知,rarbrcrd=1236,电场强度E= ,故EaEb=41,A项正确。EcEd=41,故B项错误。根据Uab=a-b,由题图知,UabUbcUcd=311,由做功Wab=qUab,故WabWbc=31,C正确。WbcWcd=11,D项错误。 答案:AC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,8.
9、(多选)(2018全国卷)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2 V。一电子经过a时的动能为10 eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6 eV。下列说法正确的是( ) A.平面c上的电势为零 B.该电子可能到达不了平面f C.该电子经过平面d时,其电势能为4 eV D.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析:从a到d的过程克服电场力做功为6 eV,所以电场方向为水平向右,每个间距电势差为2 V,所以平面c电势为零,故A项正确;由于电子不一定垂直等势面进入,可能做曲线运动,所以可能到达不了f平面,故B
10、项正确;整个过程中能量守恒,可得平面a、b、c、d、f的电势能为-4 eV、-2 eV、0 eV、+2 eV、+4 eV,动能分别为+10 eV、+8 eV、+6 eV、+4 eV、+2 eV,故C项错误;由于电子经过b、d平面时的动能分别为8 eV和4 eV,所以该电子经过b平面时的速率是经过d时的 倍,故D项错误。 答案:AB,1,2,3,4,5,6,7,8,9,9. (2019全国卷)如图,两金属板P、Q水平放置,间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G,P、Q、G的尺寸相同。G接地,P、Q的电势均为(0)。质量为m、电荷量为q(q0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置,以速度v
11、0平行于纸面水平射入电场,重力忽略不计。 (1)求粒子第一次穿过G时的动能,以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小; (2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场,则金属板的长度最短应为多少?,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,考点1,考点2,考点3,考点4,电场的基本性质 例1(多选)(2018全国卷)如图,同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点。一电荷量为q(q0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1;若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2。下列说法正确的是(
12、 ),A.此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行 D.若W1=W2,则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差,考点1,考点2,考点3,考点4,答案:BD,考点1,考点2,考点3,考点4,方法归纳静电场中电势的相关问题 (1)在匀强电场中,沿任意一个方向,电势降落都是均匀的,故在同一直线上间距相同的两点间电势差大小相等。如果把某两点间的距离等分为n段,则每段两端点的电势差大小等于原电势差的 ,采用这种等分间距求解电势问题的方法,叫等分法。 (2)若已知匀强电场中某几点的电势,要求其他点的电势时,一般采用“等分法”在电场中找与待求点的电势相同的等势点。等分法也常用在画电场线的问
13、题中。 (3)在匀强电场中,相互平行的相等线段的两端点电势差相等。,考点1,考点2,考点3,考点4,对应训练 1.(2019陕西西安高三质检)如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图,电场线的方向如图中箭头所示,M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点,OQ连线垂直于MN。以下说法正确的是( ) A.O点电势与Q点电势相等 B.M、O间的电势差小于O、N间的电势差 C.将一负电荷由M点移到Q点,电荷的电势能增加 D.在Q点释放一个正电荷,正电荷所受电场力将沿与OQ垂直的方向竖直向上,考点1,考点2,考点3,考点4,解析:由题图中电场线的方向可知MON,再作出此电场中过O点的
14、等势线,可知OQ,选项A错误;且MO间的平均电场强度大于ON间的平均电场强度,故UMOUON,选项B错误;因UMQ0,负电荷从M点到Q点电场力做负功,电势能增加,选项C正确;正电荷在Q点所受的电场力方向沿电场线的切线方向而不是圆周的切线方向,选项D错误。 答案:C,考点1,考点2,考点3,考点4,2.(2019湖南沙雅礼中学月考)电荷量为Q1和Q2的两点电荷分别固定在x轴上的O、C两点,规定无穷远处电势为零,x轴上各点电势随x的变化关系如图所示。则( ) A.Q1带负电,Q2带正电 B.G点处电场强度的方向沿x轴正方向 C.将带负电的试探电荷自G点静止释放,仅在 电场力作用下一定不能到D点 D
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