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1、准兑市爱憎阳光实验学校专题六准兑市爱憎阳光实验学校专题六带电粒子在电场带电粒子在电场中的运动中的运动【专家概述】【专家概述】一、本专题的和难点内容一、本专题的和难点内容 1、带电粒子在电场中受电场力，电场力计算公式有：F qE。F kQqr2是两个静止的点电荷之间的作用力。2、在匀强电场中，电场强度公式：E FUqd。在一个点电荷电场中，电场强度公式：E kQr2。3、带电粒子在电场中的能量有动能12mv2，有电势能q。电场力做功公式W qU。4、在电场中，可用电场线描述电场，电场线密表示电场强，电场线疏表示电场弱。顺着电场线移动，电势降低。5、平行板电容器涉及的公式有：Q CU，C SU4k
2、Q4kd，E dS。二、本专题的解题思路与方法二、本专题的解题思路与方法 1、运动问题仍然按力学总结的方法执行。其它问题见下面：2、正电荷在电场中受电场力方向与电场方向相同。正电荷顺电场线移动，电场力做正功，电势能降低。负电荷正好相反。3、电源与电容器相连不断开，电容器电压于电源电动势。电源与电容器相连后，再断开，电容器电量不变。4、带电粒子在平行板电容器中的运动：平行极板方向为匀速直线运动，垂直极板方向为匀变速直线运动。5、验电器只能检查物体是否带电，静电计不仅可以检查物体是否带电，还可以测量静电压。【例说例说】例 1二模如图，Q1、Q2是真空中的两个量正点电荷，O 为它们连线中点，a、b是
3、位于其连线的中垂线上的两点，现用Eo、Ea、Eb分别表示这三点的电场强度大小，用o、a、b分别表示这三点的电势上下，那么 AEo=Ea=Eb BEoEaEbba Coab Do=a=bQo1Q2答案：C分析：每个点电荷在它周围空间产生电场，两个点电荷的总电场是它们两个电场的矢量合成，合成方法遵守平行四边形法那么，在此我们只记忆大概的样子即可。解：O 点处电场强度为零，向上下两侧移动，电场强度逐渐增大到最大值后再减小，直到无穷远为零。选项ABD 错误。顺电场线电势降低，选项C 正确。小结：势面与电场线垂直，顺着电场线电势降低。电场强度的大小，可用电场线疏密程度来表示。变式训练1 高考电场线分布如
4、下图，电场中a、b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb，电势分别为a和b，那么 AEa Eb，ab BEa Eb，ab CEa Eb，ab DEa Eb，ab2 高考两个量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势随位置x变化规律的是图例 2二模一电子仅受电场力作用，从高电势处移动到低电势处，那么 A电场力对电子做正功 B电子的电势能减少 C电子的动能减少 D电子的动能和电势能的总和保持不变答案：CD分析：电子在电场中只受电场力，动能与电势能相互转化，总能量守恒。解：电子带负电，电子在电势高处电势能小，电子从高电势处移到低电势处，电势能变大，电场力做负功，动能减小，选项 A 错误，选项
5、 B 错误，选项C 正确。根据能量守恒，选项 D 正确，微观粒子不计重力势能。小结：电场力做正功时，电势能减小，与在重力场的物体类似，重力做正功时，重力势能减小。变式训练3 一调一电荷在电场中只在电场力作用下从静止开始，那么它一 A向场强小的地方运动 B向电势低的地方运动 C向其电势能小的地方运动 D沿某条电场线运动4 二模一个带电粒子在静电场中由静止释放，仅受电场力的作用，那么：A加速度一不变 B运动轨迹一与电场线重合 C运动轨迹可能与势面保持垂直 D电势能可能逐渐减少例 3一模如图，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，仅在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹，点在轨迹的最右方，那么
6、A此粒子带负电 B粒子在点的速率最大 C粒子在点的速率最小 D粒子在电场中的电势能始终在增加答案：AC分析：带电粒子在电场中受电场力，与速度方向有一夹角，所以做曲线运动。解：由图轨迹可以看出，粒子受向左的力，所以此粒子带负电，选项 A 正确。电场力做负功时，动能减小，选项 C 正确，选项 B 错误。粒子在电场中的电势能先增加后减小，选项 D 错误。小结：处理此类型题时，一要确初速度方向，电场力方向，夹角为锐角时，电场力做正功，动能增大，夹角为钝角时，电场力做负功，动能减小。变式训练5 高考一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc 从 a 运动到 c.质点的速率是递减的.关于 b 点电场强度
7、 E 的方向，以下图示可能正确的选项是(虚线是曲线 b 点的切线)6 二模如下图，实线表示匀强电场的电场线，虚线表示某一带电粒子从 a点进入电场时通过该电场区域的运动轨迹，a、b 是轨迹上的两点.假设带电粒子在运动中只受电场力作用，那么由此图可作出正确的判断是 A粒子带正电 B粒子在 a 点的电势能大于在 b 点的电势能 C粒子在 a 点的加速度大于在 b 点的加速度 D粒子在 a 点的速度小于在 b 点的速度例 4高考如图(a)所示，两平行正对的金属板 A、B 间加有如图(b)ABUAB所示的交UO变电压，一重力可忽略不计的带O正电粒子T/2Tt被固在两板的间 P 处.假设在tP0时-UO刻
8、释放该粒子，粒子会时而向 A 板运动，时图(a)图(b)而向 B 板运动，并最终打在 A 板上.那么 t0可能属于的时间段是 A0 tTT3T04 B2 t04 C3T4 t DT t9T0T08答案：B分析：带电粒子为正电，受电场力向右，最终打在 A 板上，这就要求向右运动的少，向左运动的多，才能到达此目的。解：假设0 tT04，带正电粒子先加速向B 板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在 B 板上，所以 A 错误.假设T3T2 t04，带正电粒子先加速向 A 板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速
9、运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离大于向右运动的距离，最终打在 A 板上，所以 B 正确.假设3T4 t0T，带正电粒子先加速向 A 板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离小于向右运动的距离，最终打在B 板上，所以C 错误.假设T t9T08，带正电粒子先加速向 B 板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在 B 板上，所以 D 错误.小结：带电粒子在交变电场中受电场力的方向是变化的，因此该粒子的运动可能出现调头的可能。假设加速、减速时间相同，那么向一个方
10、向运动，否那么，左右来回运动。变式训练7 高考如图甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d 的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料.图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒的高压直流电源相连.质量为 m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度 v0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被，同时被收集.通过调整两板间距d可以改变收集效率.当d=d0时为81%(即离下板 0.81d0范围内的尘埃能够被收集).不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用.(1)求收集效率为 100%时，两板间距的最大值为dm；(2)求收集率与两板间距d的函数关系；(3)假设单位体积内的尘
11、埃数为 n，求稳工作时单位时间下板收集的尘埃质量M/t与两板间距 d 的函数关系，并绘出图线.8 一模如下图是一种电容式传感器的电路，A 为固电极，B 为可动电极，A、B 组成一个电容大小可变的平行板电容器.当待测压力 F 施加在可动电极 B 上时，可动电极可以向上下平行移动，从而改变了电容器的电容.图中 S 一直闭合，如果施加图中所示的压力 F，可以观察到原来静止的带电小球将要 A静止不动 B向上运动 C向下运动 D无法判断例 5二模如下图，匀强电场中某电场线上的两点A、B 相距 0.2m，正电荷 q=10-6C 从 A 移到 B，电场力做功为 210-6J，那么 A该电场的场强为 10V/
12、m B该电场的方向由AA 向 BB CA、B 间的电势差为 10V DB 点的电势比 A 点的高答案：AB分析：带电粒子在电场中运动，电场力做功W qU，在匀强电场中，U Ed解：根据 W=qEd，得：E=10V/m，选项A 正确。电场力做正功，说明电场力向右，正电荷受力方向与电场强度方向一致，选项 B 正确。根据 U=Ed，得：U=2V，选项 C 错误。顺着电场方向，电势降低，选项 D 错误。小结：正电荷顺电场线运动，电场力做正功，电势能减小，动能增大。顺电场力移动，电势降低。变式训练9 二模一个正电荷在电场中沿某一电场线由 M 点移动到 N 点，在此过程中有可能的是 A、电场力的大小不断变大MN B电场力的大小保持不变 C电荷克服电场力做功 D电荷的电势能不断变大10 高考质量为 m 的带正电小球由空中 A 点无初速度自由下落，在 t 秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过 t 秒小球又回到 A 点.不计空气阻力且小球从末落地，那么 A整个过程中小球电势能变换了3mg2t22 B整个过程中小球动量增量的大小为 2mgt C从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了 mg2t2 D从 A 点到最低点小球重力势能变化了2mg2t23