完整版功能關(guān)系與能量守恒專題

1、電場和帶電粒子在電場中的運動專題考情分析一、知識熱點1、單獨命題(1 )庫侖力作用下平衡 問題。(2)電場的疊加問題。(3)電勢高低與電勢能大小的判 斷。 (4)帶電粒子在電場中的加速偏 轉(zhuǎn)等問題。2、交匯命題(1) 結(jié)合v-t,U-t ，-X等圖象綜考查電場方向，電勢高低，電勢能變化。結(jié)合應(yīng)用圖像 的周期性，牛 頓運動定律，動能定理，功能 關(guān)系解決帶電粒子在復(fù)合場中運動問題。二、物理方法1、對稱法 2、疊加法3、等效法4、等效法三、命題趨勢2015年全國課標(biāo)卷選擇題型，單獨命題(15小題考查勻強電場的電勢高低，電場力做功)， 2016年全國課標(biāo)卷選擇題型，單獨命題(14小題考察電容器動態(tài)變化

2、，20小題考察帶電 液滴復(fù)合場中運動)。2017年高考中，對本章的考察仍 將是熱點之一。主要以 選擇題的方式考察 靜電場的基本知 識，以綜合題的方式考察 靜電場知識與其他知識的綜合應(yīng)用。精典題組1. (安徽高考)一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運動，取該直線為x軸,起始點0為坐標(biāo)原點,其電勢能 Ep與位移x的關(guān)系如圖所示,下列圖像中合理的是O粒子動能 與位移關(guān)系電場度 與便移董系A(chǔ)粒子速糜與位移羌系CX粒子加連度與位移黃系L【解題指南】解答本題注意以下三點(1)電場力做功與電勢能的關(guān)系：W電=- Ep=E.O-EP,則Ep=EpO-W電。 根據(jù)動能定理有 W電=氐0,則Ek

3、=W電。(3)根據(jù)電勢能 &與位移x的關(guān)系圖像,分析斜率代表的意義?！窘馕觥?選D。根據(jù)電場力做功與電勢能的關(guān)系：W電=- Ep=Epo-EP,則Ep=Epo-W電，則粒子的電,故可知電場力、電場強度及勢能隨位移變化的圖像斜率絕對值對應(yīng)粒子所受的靜電力大小粒子的加速度大小隨位移的增加而減小，所以選項A錯誤，選項D正確；根據(jù)動能定理有 W電,故選項B錯誤；=Ek-0,則Ek=W電,則粒子的動能隨位移變化的斜率絕對值對應(yīng)電場力的大小粒子沿x軸的運動是一個加速度減小的加速運動，故速度與位移不是線性關(guān)系 ，選項C錯誤。2.（重慶高考）如圖所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場，實線和虛線分別表示電場線和等勢線，兩

4、電子分別從a、b兩點運動到c點，設(shè)電場力對兩電子做的功分別為W和W,a、b點的電場強度大小分別為Ea 和 Eb,則（）A.Wa=W,Ea&B.waz W,Ea&C.W=W,Ea&D.waz W,EaEb,故選A【誤區(qū)警示】 本題容易在審圖時出現(xiàn)錯誤 ，不清楚a、b兩點位于同一條等勢線上，而認(rèn)為uac和Uc不相等而錯選B。3.江蘇物理卷一粒子從A點射入電場，從B點射出，電場的等勢面和粒子的運動軌跡如圖所示，圖中左側(cè)前三個等勢面彼此平行，不計粒子的重力下列說法正確的有（A .粒子帶負(fù)電荷B .粒子的加速度先不變，后變小C.粒子的速度不斷增大D .粒子的電勢能先減小，后增大【解析】 根據(jù)電場線與等勢

5、面垂直并指向電勢低的等勢面,可大致畫出電場線的形狀，在電場力的作用下粒子軌跡向下彎曲,根據(jù)曲線運動的特點,以說明電場力指向軌跡內(nèi)側(cè)，與場強方向相反，所以粒子帶負(fù)電,A正確；等勢面先是平行等距，后變得稀疏，則電場強度先是不變，后變小，即電場力（加速度）先不變，后變小，B正確；根據(jù)電場力做功 W= qU,電場力做負(fù)功，所以粒子速度不斷減小,C錯誤；電場力始終做負(fù)功，由功能關(guān)系可知，粒子電勢能始終增加，所以D錯誤.4.（上海高考）如圖，一對平行金屬板水平放置，板間距為d,上板始終接地。長度為 d、質(zhì)量2均勻的絕緣桿，上端可繞上板中央的固定軸 O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，下端固定一帶正電的輕質(zhì)小球,其電荷量為

6、q。當(dāng)兩板間電壓為 U時,桿靜止在與豎直方向 0。夾角0 =30的位置;若兩金屬板在豎直平面內(nèi)同時繞O 0順時針旋轉(zhuǎn)a =15。至圖中虛線位置時，為使桿仍在原位置靜止，需改變兩板間電壓。假定兩板間始終為勻強電場。求(1)絕緣桿所受的重力G;(2) 兩板旋轉(zhuǎn)后板間電壓U2。(3)在求前后兩種情況中帶電小球的電勢能W與W時，某同學(xué)認(rèn)為由于在兩板旋轉(zhuǎn)過程中帶 電小球位置未變，電場力不做功，因此帶電小球的電勢能不變。你若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論正確 計算該電勢能；你若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論錯誤，說明理由并求W與W。【解題指南】解答本題注意以下兩點 (1)桿受到的重力力矩與球受到的電場力力矩平衡 當(dāng)板旋轉(zhuǎn)a角度時，板

7、間電場強度發(fā)生變化，電場的零勢能面改變，帶電小球的電勢能也 改變?！窘馕觥?1)設(shè)桿長為L,桿受到的重力力矩與球受到的電場力力矩平衡,GLsin30 型Lsin30 2qUi2d解得Gd(2)金屬板轉(zhuǎn)過a角后，同樣滿足力矩平衡GLsin30 qU2 Lsin45 2dcosl5聯(lián)立式解得U 2sin3 cs15 U,sin 45(3) 該同學(xué)的結(jié)論錯誤。因為上板接地，當(dāng)板旋轉(zhuǎn)a角度時，板間電場強度發(fā)生變化，電場的零 勢能面改變了，帶電小球所在處相對零勢能面的位置也改變了。所以，帶電小球的電勢能也改變了。設(shè)帶電小球與零勢能面間的電勢差為U，金屬板轉(zhuǎn)動前UjLcos30dUi4U1,電勢能W1 q

8、U1金屬板轉(zhuǎn)動后U2電勢能W2 qU2答案:竽Lcos45 d cos15 qUi。4(2) 竺U, (3)見解析4U24U1,達(dá)標(biāo)演練1.【德州模擬】如右下圖所示，虛線a、b、c是電場中的三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相等，實線為一個帶負(fù)電的質(zhì)點僅在電場力作用下通過該區(qū)域的運動軌跡， 是軌跡上的兩點.下列說法中正確的是（）A.B.C.2.( )三個等勢面中，等勢面 c的電勢最低 帶電質(zhì)點一定是從 Q點向P點運動帶電質(zhì)點通過 P點時的加速度比通過 Q點時大 帶電質(zhì)點通過 P點時的動能比通過 Q點時小*【蘇北模擬】某電場的電場線分布如右下圖所示，下列說法正確的是A. a點的電勢高于 b點的電勢

9、B. c點的電場強度大于 d點的電場強度C. 若將一正試探電荷由 a點移到b點，電場力做負(fù)功Q,在M點無初速度釋 點停下.則從D .若將一負(fù)試探電荷由 c點移到d點，電勢能增加3. 【濮陽一?！咳缬蚁聢D所示，在粗糙的斜面上固定一點電荷 放帶有恒定電荷的小物塊，小物塊在Q的電場中沿斜面運動到 N過程中，下列說法正確的是 （）A. 小物塊所受的電場力減小B. 小物塊的電勢能可能增加C. M點的電勢一定高于 N點的電勢D 小物塊電勢能變化量的大小一定小于克服摩擦力做的功4. 【溫州模擬】一帶電小球懸掛在平行板電容器內(nèi)部，閉合開關(guān) 懸線與豎直方向夾角為A. 保持開關(guān)閉合，B. 保持開關(guān)閉合，C. 保持開關(guān)閉合，S,電容器充電后,0,女口右下圖所示.下列方法中能使夾角0減小的是（）使兩極板靠近一些 使滑動變阻器滑片向右移動 使兩極板遠(yuǎn)離一些D .斷開開關(guān)，使兩極板靠近一些5. 泰安模擬在電場強度為E的勻強電場中，有一條與電場線平行的直線，如右下圖中虛線所示.直線上有兩個靜止的小球A和B（均可視為質(zhì)點），兩小球的質(zhì)量均為 m, A球帶電量為+ q, B球不帶電.開始時兩球相距L,在電場力的作用下， A球開始沿直線運動，并與B球發(fā)生正對碰撞，碰撞中 A、B兩球的總