全國(guó)通用版2022年高考物理專題復(fù)習(xí)專題8電澄件

專題八電

場(chǎng)

考情解讀課標(biāo)要求1.通過實(shí)驗(yàn),了解靜電現(xiàn)象.能用原子結(jié)構(gòu)模型和電荷守恒的知識(shí)分析靜電現(xiàn)象.2.知道點(diǎn)電荷模型.知道兩個(gè)點(diǎn)電荷間相互作用的規(guī)律.體會(huì)探究庫(kù)侖定律過程中的科學(xué)思想和方法.3.知道電場(chǎng)是一種物質(zhì).了解電場(chǎng)強(qiáng)度,體會(huì)用物理量之比定義新物理量的方法.會(huì)用電場(chǎng)線描述電場(chǎng).4.了解生產(chǎn)生活中關(guān)于靜電的利用與防護(hù).

考情解讀5.知道靜電場(chǎng)中的電荷具有電勢(shì)能.了解電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的含義.知道勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系.能分析帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況,能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象.6.觀察常見的電容器,了解電容器的電容,觀察電容器的充、放電現(xiàn)象.能舉例說明電容器的應(yīng)用.

考情解讀命題探究1.命題分析:本專題是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)內(nèi)容,主要考查電場(chǎng)的描述、電場(chǎng)力的性質(zhì)和電場(chǎng)能的性質(zhì)、平行板電容器及其動(dòng)態(tài)分析、帶電粒子在電場(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等知識(shí)點(diǎn).2.趨勢(shì)分析:試題涉及知識(shí)內(nèi)容多,考查角度靈活多變,往往與科學(xué)技術(shù)相聯(lián)系,問題綜合抽象,對(duì)物理建模能力及數(shù)學(xué)應(yīng)用能力要求較高.

考情解讀核心素養(yǎng)聚焦物理觀念:1.理解電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能、電場(chǎng)線、等勢(shì)面、電容器及電容等基本概念;2.掌握庫(kù)侖定律、平行板電容器的電容及帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)等基本規(guī)律;3.理解場(chǎng)的物質(zhì)性,運(yùn)用場(chǎng)的觀念分析靜電場(chǎng)中的相互作用問題.科學(xué)思維:1.運(yùn)用重力場(chǎng)與靜電場(chǎng)對(duì)比的方法研究靜電場(chǎng);2.運(yùn)用點(diǎn)電荷、電場(chǎng)線、等勢(shì)面等模型研究靜電場(chǎng);3.運(yùn)用力和運(yùn)動(dòng)、功和能等規(guī)律求解靜電場(chǎng)相關(guān)問題.

考情解讀科學(xué)探究:1.體會(huì)庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想;2.通過實(shí)驗(yàn)了解靜電現(xiàn)象,研究平行板電容器的電容及充、放電現(xiàn)象.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:應(yīng)用本專題所學(xué)內(nèi)容解決生活中的相關(guān)靜電問題,培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣.

考情解讀核心考點(diǎn)考題取樣考法考向1.電場(chǎng)力的性質(zhì)2019全國(guó)Ⅰ,T152019北京,T17考查庫(kù)侖定律、電場(chǎng)力作用下的平衡利用點(diǎn)電荷的特點(diǎn)判斷場(chǎng)強(qiáng)及電勢(shì)大小2.電場(chǎng)能的性質(zhì)2020全國(guó)Ⅱ,T202019天津,T32019江蘇,T9考查帶電圓環(huán)內(nèi)特定點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)考查帶電粒子在電場(chǎng)中的功能關(guān)系問題考查點(diǎn)電荷電場(chǎng),電場(chǎng)力做功等

考情解讀核心考點(diǎn)考題取樣考法考向3.電容器及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2020全國(guó)Ⅰ,T252019全國(guó)Ⅲ,T242018北京,T19考查帶電粒子在有界勻強(qiáng)電場(chǎng)中的勻變速運(yùn)動(dòng)考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)問題考查與平行板電容器、電容有關(guān)的實(shí)驗(yàn)

考點(diǎn)1電場(chǎng)力的性質(zhì)

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)1.電荷守恒定律電荷既不會(huì)創(chuàng)生,也不會(huì)消滅,只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;在轉(zhuǎn)移過程中,電荷總量保持不變.2.靜電現(xiàn)象(1)使物體帶電的方法:①摩擦起電;②接觸起電;③感應(yīng)起電.(2)靜電平衡:導(dǎo)體中(包括表面)沒有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài).

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)學(xué)習(xí)·理解

處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)①內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)E=0.表面場(chǎng)強(qiáng)的方向與該表面垂直.②表面和內(nèi)部各點(diǎn)電勢(shì)相等,即整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體,導(dǎo)體表面是一個(gè)等勢(shì)面.③導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷,電荷只分布在導(dǎo)體的外表面.④在導(dǎo)體外表面越尖銳的位置,電荷的密度越大,凹陷處幾乎沒有電荷.

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)(3)靜電屏蔽①內(nèi)屏蔽:由于靜電感應(yīng),導(dǎo)體外表面感應(yīng)電荷的電場(chǎng)與外電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的疊加結(jié)果為零,從而外部電場(chǎng)影響不到導(dǎo)體內(nèi)部,如圖所示.②外屏蔽:由于靜電感應(yīng),接地導(dǎo)體殼內(nèi)表面感應(yīng)電荷的電場(chǎng)與殼內(nèi)電場(chǎng)在導(dǎo)體殼外表面以外空間疊加后為零,從而使接地的封閉導(dǎo)體殼內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)殼外空間沒有影響,如圖所示.

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)學(xué)習(xí)·理解①對(duì)于兩個(gè)均勻帶電絕緣球體,可以將其視為電荷集中于球心的點(diǎn)電荷,r為兩球心之間的距離.②對(duì)于兩個(gè)帶電金屬球,要考慮金屬球表面電荷的重新分布.③庫(kù)侖力在r=10-15~10-9m的范圍內(nèi)均有效,但不能根據(jù)公式錯(cuò)誤地推論:當(dāng)r→0時(shí),F→∞.其實(shí),在這樣的條件下,兩個(gè)帶電體已經(jīng)不能再看作點(diǎn)電荷了.4.電場(chǎng)強(qiáng)度(1)性質(zhì)

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)矢量性電場(chǎng)強(qiáng)度E是表示電場(chǎng)力的性質(zhì)的一個(gè)物理量.規(guī)定正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受靜電力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向.唯一性電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的,它的大小和方向與放入該點(diǎn)的試探電荷q無關(guān),它取決于形成電場(chǎng)的電荷(場(chǎng)源電荷)及該點(diǎn)所處的空間位置.疊加性如果有幾個(gè)靜止點(diǎn)電荷在空間中同時(shí)產(chǎn)生電場(chǎng),那么空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是各場(chǎng)源電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和.

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)(2)三個(gè)計(jì)算公式

公式適用條件說明定義式任何電場(chǎng).某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為確定值,其大小及方向與試探電荷q無關(guān).決定式真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng).E由場(chǎng)源電荷Q和場(chǎng)源電荷到某點(diǎn)的距離r決定.關(guān)系式勻強(qiáng)電場(chǎng).d是沿電場(chǎng)方向的距離.

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)5.電場(chǎng)線(1)電場(chǎng)線是假想的,實(shí)際電場(chǎng)中不存在;(2)電場(chǎng)線始于正電荷(或無窮遠(yuǎn)),終于無窮遠(yuǎn)(或負(fù)電荷);(3)電場(chǎng)線不相交也不相切,靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不閉合;(4)電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直,且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面(即沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低);(5)電場(chǎng)線的疏密情況反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱;(6)電場(chǎng)線不表示電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡.6.等量異種點(diǎn)電荷與等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布比較

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上兩點(diǎn)電荷的連線之間等量異種點(diǎn)電荷如圖所示,由于場(chǎng)強(qiáng)大小E1=E2,中垂線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向均由正電荷的一邊指向負(fù)電荷的一邊,且與中垂線垂直.O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大,從O點(diǎn)沿中垂線向兩邊E1、E2變小,且兩場(chǎng)強(qiáng)間的夾角變大,所以場(chǎng)強(qiáng)E逐漸減小,直到無窮遠(yuǎn)處減小為零;中垂線上任意一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)b的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相同.連線之間各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向由正電荷沿兩電荷的連線指向負(fù)電荷.O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最小,從O點(diǎn)沿兩電荷的連線向兩電荷靠近的過程中,場(chǎng)強(qiáng)逐漸增大;兩電荷的連線之間,任意一點(diǎn)c與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)d的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相同.

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上兩點(diǎn)電荷的連線之間等量同種點(diǎn)電荷如圖所示,O點(diǎn)和無窮遠(yuǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)均為零,所以在中垂線上,由O點(diǎn)開始到無窮遠(yuǎn)處的過程中,場(chǎng)強(qiáng)開始為零,后增大,又逐漸減小,到無窮遠(yuǎn)處時(shí)減小為零;中垂線上任意一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)b的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相反.連線之間各點(diǎn)(除O點(diǎn))場(chǎng)強(qiáng)的方向由該點(diǎn)指向O點(diǎn),由O點(diǎn)向兩電荷靠近的過程中,場(chǎng)強(qiáng)由零逐漸變大;兩電荷連線之間,任意一點(diǎn)c與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)d的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相反.

考法

解題能力提升考法1庫(kù)侖力作用下電荷的平衡問題

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升方法解讀1.理解掌握靜電力疊加原理(1)多個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)某一點(diǎn)電荷的作用力,等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和.這個(gè)結(jié)論通常叫做靜電力疊加原理.(2)靜電力具有力的一切性質(zhì),靜電力疊加原理實(shí)際就是力的疊加原理的一種具體表現(xiàn).(3)靜電力的合成與分解滿足平行四邊形定則,如圖所示.2.電荷平衡問題的解題思路

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升3.在同一直線上三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問題(1)條件:每個(gè)點(diǎn)電荷受到的兩個(gè)庫(kù)侖力必須大小相等,方向相反.(2)規(guī)律:

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升考法2庫(kù)侖力作用下的動(dòng)力學(xué)問題示例2真空中A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷相距L,質(zhì)量分別為m和2m,它們由靜止開始運(yùn)動(dòng)(不計(jì)重力),開始時(shí)A的加速度大小為a,經(jīng)過一段時(shí)間,B的加速度大小也為a,且速率為v,那么此時(shí)A、B兩點(diǎn)電荷間的距離為

,點(diǎn)電荷A的速率為

.

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升2.分析庫(kù)侖力作用下的帶電體的非平衡問題,其方法與力學(xué)中的相同,首先分析帶電體的運(yùn)動(dòng)和受到的所有力,再依據(jù)牛頓第二定律F=ma進(jìn)行求解;對(duì)相互作用的系統(tǒng),要注意靈活使用整體法與隔離法,并先選用守恒的觀點(diǎn)分析問題,從動(dòng)量、能量角度會(huì)使問題更簡(jiǎn)便.

考法

解題能力提升考法3電場(chǎng)強(qiáng)度的理解及計(jì)算

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升考法4電場(chǎng)線的理解及應(yīng)用示例4[2018天津,3,6分]如圖所示,實(shí)線表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(方向未標(biāo)出),虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)分別為φM、φN,粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM、aN,速度大小分別為vM、vN,電勢(shì)能分別為EpM、EpN.下列判斷正確的是A.vM<vN,aM<aN

B.vM<vN,φM<φNC.φM<φN,EpM<EpN

D.aM<aN,EpM<EpN

考法

解題能力提升解析：由粒子軌跡彎曲方向及電場(chǎng)線分布情況可知,粒子所受電場(chǎng)力方向沿電場(chǎng)線切線方向且向右,設(shè)粒子由M向N運(yùn)動(dòng),則速度方向沿軌跡切線方向,電場(chǎng)力方向與粒子速度方向的夾角為鈍角,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,動(dòng)能減小,所以vM>vN,EpM<EpN,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;電場(chǎng)線疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小,故粒子在M點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小小于在N點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小,由牛頓第二定律可知,aM<aN,D項(xiàng)正確;由于電場(chǎng)線方向如圖所示,所以M點(diǎn)電勢(shì)較N點(diǎn)的高,C項(xiàng)錯(cuò)誤.

考法

解題能力提升辨析比較電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡的比較

電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)軌跡客觀性電場(chǎng)中并不存在,為了形象地描述電場(chǎng)而引入的假想曲線.帶電粒子在電場(chǎng)中實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡.切線意義電場(chǎng)線上每點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,也就是正電荷在該點(diǎn)受電場(chǎng)力產(chǎn)生加速度的方向(與負(fù)電荷受力方向相反).軌跡上每點(diǎn)的切線方向?yàn)榱Ｗ釉谠擖c(diǎn)的速度方向,不一定與加速度的方向一致.

考法

解題能力提升歸納總結(jié)1.根據(jù)帶電粒子的軌跡及其彎曲方向,判斷出受力方向和速度方向.注意：(1)做曲線運(yùn)動(dòng)的粒子所受合力的方向一定指向運(yùn)動(dòng)軌跡凹的一側(cè);(2)速度方向沿軌跡的切線方向.2.根據(jù)受力方向,判斷出電場(chǎng)線(場(chǎng)強(qiáng))方向或粒子電性.3.根據(jù)電場(chǎng)線的分布情況,判斷電場(chǎng)力大小,進(jìn)而由牛頓第二定律判斷出粒子加速度和速度的變化情況.4.根據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求出粒子的能量變化情況.注意：電場(chǎng)線密集的地方粒子的加速度大,電場(chǎng)線稀疏的地方粒子的加速度小.

高分幫

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高分幫

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高分幫

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高分幫示例6[對(duì)稱法]ab是長(zhǎng)為l的均勻帶電細(xì)桿,P1、P2是位于ab所在直線上的兩點(diǎn),位置如圖所示.ab上電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)在P1處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E1,在P2處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E2,則以下說法正確的是A.兩處的電場(chǎng)方向相同,E1>E2B.兩處的電場(chǎng)方向相反,E1>E2C.兩處的電場(chǎng)方向相同,E1<E2D.兩處的電場(chǎng)方向相反,E1<E2

高分幫解析：如圖所示,由于細(xì)桿均勻帶電,根據(jù)對(duì)稱性可知,q1、q2在P1處的合場(chǎng)強(qiáng)為零,q3、q4在P1處的合場(chǎng)強(qiáng)大小為E1,在P2處的合場(chǎng)強(qiáng)大小為E'1,且E'1=E1,q1、q2在P2處的合場(chǎng)強(qiáng)大小為E'2,方向與E'1相同,所以P2處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E2=E'1+E'2=E1+E'2>E1;又因?yàn)閝1、q2、q3、q4電性相同,所以P1、P2兩處場(chǎng)強(qiáng)方向相反.故選項(xiàng)D正確.

高分幫易錯(cuò)警示利用對(duì)稱性求解時(shí),本題很容易出現(xiàn)如下兩種錯(cuò)誤.【錯(cuò)解1】由電場(chǎng)的疊加原理可以判斷出E2>E1.由于細(xì)桿可能帶正電,也可能帶負(fù)電,故E1與E2的方向可能相同,也可能相反.故選項(xiàng)C、D正確.【錯(cuò)因分析1】一些學(xué)生一想到細(xì)桿帶電可正可負(fù),就立即認(rèn)為電場(chǎng)方向有多解,于是不深入分析就錯(cuò)選C、D項(xiàng).實(shí)際上無論細(xì)桿是帶正電還是帶負(fù)電,E1和E2的方向都是相反的.【錯(cuò)解2】把細(xì)桿分成四等份,每等份電荷量設(shè)為q1、q2、q3、q4,且q1=q2=q3=q4.由于P1在細(xì)桿內(nèi)部,離q1、q2、q3、q4的距離要比P2離q1、q2、

高分幫

高分幫

高分幫

高分幫感悟反思對(duì)稱法和等效法可以避免復(fù)雜的運(yùn)算和推導(dǎo),直接抓住問題的實(shí)質(zhì),有出奇制勝之效;補(bǔ)償法的目的就是通過補(bǔ)充條件建構(gòu)完整的物理模型;微元法和極值法對(duì)數(shù)學(xué)要求較高.在歷年高考試題中,多以前三種方法命題.

考點(diǎn)2電場(chǎng)能的性質(zhì)

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)2.電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能的比較

電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能意義描述電場(chǎng)的力的性質(zhì).描述電場(chǎng)的能的性質(zhì).描述電場(chǎng)做功的本領(lǐng).描述電荷在電場(chǎng)中的能量,電荷做功的本領(lǐng).定義式Ep=φq矢標(biāo)性矢量,方向?yàn)榉旁陔妶?chǎng)中的正電荷所受電場(chǎng)力的方向.標(biāo)量,但有正負(fù),正、負(fù)只表示大小.標(biāo)量,但有正負(fù),正、負(fù)只表示電勢(shì)的高低.正電荷在正電勢(shì)位置有正電勢(shì)能,簡(jiǎn)化為:正正得正;同理負(fù)正得負(fù)、負(fù)負(fù)得正.

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能決定因素場(chǎng)強(qiáng)由電場(chǎng)本身決定,與試探電荷無關(guān).電勢(shì)由電場(chǎng)本身決定,與試探電荷無關(guān),其大小與參考點(diǎn)的選取有關(guān),有相對(duì)性.由電場(chǎng)本身的兩點(diǎn)間差異決定,與試探電荷無關(guān),與參考點(diǎn)選取無關(guān).由電荷量和該點(diǎn)電勢(shì)共同決定,與參考點(diǎn)選取有關(guān).單位N/CV(1V=1J/C)J

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能關(guān)系(1)UAB=φA-φB;(2)WAB=-ΔEp;(3)場(chǎng)強(qiáng)為零的地方電勢(shì)不一定為零;(4)電勢(shì)為零的地方場(chǎng)強(qiáng)不一定為零;(5)零場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域兩點(diǎn)間電勢(shì)差一定為零,電勢(shì)差為零的區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)不一定為零;(6)場(chǎng)強(qiáng)為零,電勢(shì)能不一定為零,電勢(shì)為零,電勢(shì)能一定為零.

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

電場(chǎng)線等勢(shì)面物理意義形象地描述電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向.形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的高低.來源從正電荷(或無窮遠(yuǎn)處)出發(fā),終止于無窮遠(yuǎn)處(或負(fù)電荷).電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面.圖線特點(diǎn)帶箭頭的不閉合的曲線,兩條電場(chǎng)線不相交、不相切.可以閉合,也可以不閉合,不同等勢(shì)面不相交.3.電場(chǎng)線與等勢(shì)面的區(qū)別與聯(lián)系

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

電場(chǎng)線等勢(shì)面描述電場(chǎng)曲線上某一點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)大小.等勢(shì)面(由高到低)的垂線方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向,等差等勢(shì)面的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)大小.做功情況電荷沿電場(chǎng)線移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力必做功.電荷沿等勢(shì)面移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力不做功.聯(lián)系(1)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低.(2)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直.

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)電場(chǎng)等勢(shì)面(實(shí)線)重要描述勻強(qiáng)電場(chǎng)垂直于電場(chǎng)線的一簇平面.正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面.4.幾種典型電場(chǎng)中的電場(chǎng)線和等勢(shì)面

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)電場(chǎng)等勢(shì)面(實(shí)線)重要描述等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)兩電荷連線中垂面上的電勢(shì)為零.等量同種正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)兩電荷連線上中點(diǎn)電勢(shì)最低,而在其中垂線上,中點(diǎn)電勢(shì)最高.帶電導(dǎo)體的電場(chǎng)與導(dǎo)體形狀類似的等勢(shì)面,導(dǎo)體是等勢(shì)體.

考法

解題能力提升考法1電場(chǎng)能的性質(zhì)的理解與應(yīng)用示例1[2020全國(guó)Ⅲ,21,6分,多選]如圖,∠M是銳角三角形PMN最大的內(nèi)角,電荷量為q(q>0)的點(diǎn)電荷固定在P點(diǎn).下列說法正確的是A.沿MN邊,從M點(diǎn)到N點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度的大小逐漸增大B.沿MN邊,從M點(diǎn)到N點(diǎn),電勢(shì)先增大后減小C.正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能比其在N點(diǎn)的電勢(shì)能大D.將正電荷從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn),電場(chǎng)力所做的總功為負(fù)

考法

解題能力提升易錯(cuò)警示：在做題時(shí)對(duì)正電荷之間的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)位移的關(guān)系理解不到位,誤認(rèn)為將正電荷從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn),電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功,所做的總功為負(fù),導(dǎo)致錯(cuò)選D.

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升歸納總結(jié)1.電勢(shì)高低的判斷方法判斷角度判斷方法依據(jù)電場(chǎng)線方向沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,沿場(chǎng)強(qiáng)方向電勢(shì)降低最快.依據(jù)電場(chǎng)力做功依據(jù)場(chǎng)源電荷的正負(fù)取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,正電荷周圍電勢(shì)為正值,負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值;靠近正電荷處電勢(shì)高,靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低.依據(jù)電勢(shì)能的大小正電荷在電勢(shì)較高處電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)較低處電勢(shì)能大.

考法

解題能力提升2.電勢(shì)能大小的判斷方法判斷角度判斷方法依據(jù)電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小;電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加.依據(jù)電勢(shì)的高低正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大.依據(jù)公式由EpA=qφA,將q、φA的大小、正負(fù)號(hào)一起代入公式,EpA越大,電勢(shì)能越大.依據(jù)能量守恒在電場(chǎng)中,若只有電場(chǎng)力做功,電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,動(dòng)能增加,電勢(shì)能減小,動(dòng)能減少,電勢(shì)能增加.

考法

解題能力提升注意：電勢(shì)、電勢(shì)能的正、負(fù)表示高低,正的電勢(shì)、電勢(shì)能比負(fù)的電勢(shì)、電勢(shì)能高,而電勢(shì)差的正、負(fù)表示兩點(diǎn)電勢(shì)的相對(duì)高低.3.電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法(1)定義法:W=Fs=qEd(適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離).(2)電勢(shì)差法:WAB=qUAB(與路徑無關(guān),普遍適用).(3)電勢(shì)能變化法:WAB=-ΔEp=EpA-EpB(普遍適用).(4)動(dòng)能定理法:W電場(chǎng)力+W其他力=ΔEk.注意：帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),粒子的速度方向一定沿軌跡的切線方向;如果電場(chǎng)力方向與速度方向夾角小于90°,則電場(chǎng)力做正功;若其夾角大于90°,則電場(chǎng)力做負(fù)功.

考法

解題能力提升示例2[2019全國(guó)Ⅱ,20,6分,多選]靜電場(chǎng)中,一帶電粒子僅在電場(chǎng)力的作用下自M點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng),N為粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的另外一點(diǎn),則A.運(yùn)動(dòng)過程中,粒子的速度大小可能先增大后減小B.在M、N兩點(diǎn)間,粒子的軌跡一定與某條電場(chǎng)線重合C.粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能不低于其在N點(diǎn)的電勢(shì)能D.粒子在N點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線平行考法2利用電場(chǎng)線、等勢(shì)面與粒子軌跡分析問題

考法

解題能力提升思維導(dǎo)引：本題選項(xiàng)中有限定條件“可能”“一定”,需要考慮各種情況,認(rèn)真分析.只要題述情境的情況是可以發(fā)生的,則“可能”選項(xiàng)正確;只要題述情境的情況有可以不發(fā)生的,則“一定”選項(xiàng)錯(cuò)誤.解析：在兩個(gè)同種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,一帶同種電荷的粒子在兩電荷的連線上自M點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng),粒子的速度可能先增大后減小,選項(xiàng)A正確.帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng),若運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的動(dòng)能為零,則帶電粒子在N、M兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等;僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng),帶電粒子的動(dòng)能和電勢(shì)能之和保持不變,可知若粒子運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)動(dòng)能不為零,則粒子在N點(diǎn)的電勢(shì)能

考法

解題能力提升小于在M點(diǎn)的電勢(shì)能,即粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能不低于其在N點(diǎn)的電勢(shì)能,選項(xiàng)C正確.若靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不是直線,帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)與電場(chǎng)線重合,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線,根據(jù)粒子做曲線運(yùn)動(dòng)的條件,可知粒子在N點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向一定不與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線平行,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

考法

解題能力提升

歸納總結(jié)

電場(chǎng)線、等勢(shì)面與軌跡問題的分析方法

考法

解題能力提升示例3[2017全國(guó)Ⅲ,21,6分,多選]一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy平面,平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的位置如圖所示,三點(diǎn)的電勢(shì)分別為10V、17V、26V.下列說法正確的是A.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2.5V/cmB.坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢(shì)為1VC.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的低7eVD.電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn),電場(chǎng)力做功為9eV考法3“等分法”計(jì)算勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電勢(shì)或電場(chǎng)強(qiáng)度

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升2.用“等分法”計(jì)算勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電勢(shì)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,已知幾點(diǎn)的電勢(shì),求其他點(diǎn)的電勢(shì)時(shí),可依據(jù)長(zhǎng)度相等且相互平行的線段兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差相等,用“等分法”進(jìn)行求解.3.用“等分法”計(jì)算勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度題目一般會(huì)給出勻強(qiáng)電場(chǎng)中幾個(gè)點(diǎn)的電勢(shì),此時(shí)我們可以用“等分法”找到兩個(gè)等勢(shì)點(diǎn),兩等勢(shì)點(diǎn)的連線就是等勢(shì)線,再沿電勢(shì)降低的方向畫出垂直等勢(shì)線的直線即電場(chǎng)線,最后求出電場(chǎng)強(qiáng)度.

考法

解題能力提升

考法4電場(chǎng)中能量轉(zhuǎn)化與守恒問題

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升感悟反思

如果電荷在電場(chǎng)中只有重力和電場(chǎng)力做功,那么電荷所具有的動(dòng)能、重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和守恒.有Ek+Ep重+Ep電=c(常量)或ΔEk+ΔEp重+ΔEp電=0.

高分幫重難突破利用物理圖像分析求解電場(chǎng)問題電場(chǎng)中圖像問題是高考考查的熱點(diǎn),高考中常以圖像為載體考查電場(chǎng)力的性質(zhì)與電場(chǎng)能的性質(zhì),考查理解圖像意義并應(yīng)用信息解決問題的能力.試題切入點(diǎn)在于根據(jù)題給條件,結(jié)合圖像信息,明確物理情境,構(gòu)建物理模型,并建立相關(guān)函數(shù)表達(dá)式求解問題.特別要注意把握如下幾種圖像:1.v-t圖像:根據(jù)v-t圖像的斜率變化(即加速度的變化)、速度變化,確定電荷所受電場(chǎng)力的大小與電場(chǎng)力的方向變化情況,進(jìn)而確定電場(chǎng)的方向、電勢(shì)的高低及電勢(shì)能的變化.

高分幫2.φ-x圖像:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ-x圖線的斜率大小.(2)在φ-x圖像中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的大小,并可根據(jù)電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向.(3)在φ-x圖像中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化,可用WAB=qUAB,進(jìn)而分析WAB的正負(fù),然后作出判斷.3.E-x圖像:(1)反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律.(2)E>0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向,E<0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向.(3)圖線與x軸圍成的面積表示電勢(shì)差,面積大小表示電勢(shì)差大小,兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判定.4.Ep-x圖像:(1)Ep-x圖像的斜率的絕對(duì)值表示電場(chǎng)力的大小.可以根據(jù)斜率絕對(duì)值的變化判斷出電場(chǎng)力大小的變化,從而可以判斷場(chǎng)強(qiáng)E的大小

高分幫變化.(2)圖像斜率的正、負(fù)表示電場(chǎng)力的方向,由斜率正、負(fù)的變化可以判斷電場(chǎng)力方向以及場(chǎng)強(qiáng)方向的變化.(3)由Ep-x圖像的總體變化情況可判定電場(chǎng)力做功情況.比如Ep增大,則F電一定做負(fù)功,反之做正功.

高分幫示例5

[v-t圖像]一正點(diǎn)電荷僅在電場(chǎng)力的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖所示,其中ta和tb是電荷運(yùn)動(dòng)至電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)的時(shí)刻,則下列說法正確的是A.a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系為Ea=EbB.a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系為Ea>EbC.該點(diǎn)電荷從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少D.a、b兩點(diǎn)電勢(shì)關(guān)系為φa<φb

高分幫解析：v-t圖像的切線斜率表示加速度,由v-t圖像可知,點(diǎn)電荷做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng),而其在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力作用,可知電場(chǎng)力增大,說明電場(chǎng)強(qiáng)度增大,即有Ea<Eb,故A、B錯(cuò)誤.點(diǎn)電荷從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),其動(dòng)能增大,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能一定減少,故C正確.由于點(diǎn)電荷帶正電,從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí),電勢(shì)能減少,可知φa>φb,故D錯(cuò)誤.

高分幫

.

高分幫示例6[φ-x圖像][2017江蘇,8,4分,多選]在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2,其靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上分布如圖所示.下列說法正確的有A.q1和q2帶有異種電荷B.x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零C.負(fù)電荷從x1移到x2,電勢(shì)能減小D.負(fù)電荷從x1移到x2,受到的電場(chǎng)力增大

高分幫

高分幫示例7

[E-x圖像]一靜電場(chǎng)在x軸方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x的變化關(guān)系如圖所示,在x軸上有四點(diǎn)x1、x2、x3、x4,相鄰兩點(diǎn)間的距離相等,x軸正方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)正方向,一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng),則點(diǎn)電荷A.在x2和x4兩點(diǎn)處電勢(shì)相等B.由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中,加速度先增大后減小C.由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中,電勢(shì)能先增大后減小D.從x2運(yùn)動(dòng)到x1,克服電場(chǎng)力做的功為W1,從x3運(yùn)動(dòng)到x2,克服電場(chǎng)力做的功為W2,則W1=W2

高分幫思維導(dǎo)引：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的正、負(fù)用來表示電場(chǎng)的方向,負(fù)值說明與正方向相反;(2)順著電場(chǎng)的方向,電勢(shì)降低,反之,電勢(shì)升高;(3)非勻強(qiáng)電場(chǎng)中比較距離相等的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差可以借助E-x圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積的絕對(duì)值表示電勢(shì)差的絕對(duì)值來求解.

高分幫解析：由圖可知x1到x4處的場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向,則點(diǎn)電荷從x1到x4處逆著電場(chǎng)方向移動(dòng),電勢(shì)升高,故帶正電的點(diǎn)電荷電勢(shì)能一直增大,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;點(diǎn)電荷由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中,由圖可以看出電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值先增大后減小,所以電場(chǎng)力先增大后減小,加速度也先增大后減小,選項(xiàng)B正確;E-x圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積的絕對(duì)值表示電勢(shì)差的絕對(duì)值,由圖可知U32>U21,故W2>W1,選項(xiàng)D錯(cuò)誤..

高分幫感悟反思

電場(chǎng)強(qiáng)度E是描述空間電場(chǎng)分布的重要物理量.根據(jù)給出的E-x圖像,能確定E的方向;根據(jù)E的大小變化,能確定電場(chǎng)的強(qiáng)弱分布;根據(jù)E的大小和方向,能判斷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)φ的高低.根據(jù)E和φ可判斷電荷在電場(chǎng)中的受力和運(yùn)動(dòng)情況及功能關(guān)系;另外E-x圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積的絕對(duì)值表示電勢(shì)差的絕對(duì)值..

高分幫示例8[Ep-x圖像][多選]一電子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),其電勢(shì)能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示,其中0~x1段是曲線,x1~x2段是平行于x軸的直線,x2~x3段是傾斜直線,下列說法正確的是A.從0到x1電勢(shì)逐漸降低

B.x2處的電勢(shì)比x3處高C.x1~x2段電場(chǎng)強(qiáng)度為零

D.x2~x3段的電場(chǎng)強(qiáng)度減小

高分幫

高分幫感悟反思

此類問題借助Ep-x關(guān)系圖像,在給出電勢(shì)能Ep在x軸上分布情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì).解決這類問題的方法主要有兩種:一是將圖像還原為熟悉的情境模型;二是直接從Ep-x圖像的切線斜率入手..

考點(diǎn)3電容器及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)1.電容的兩個(gè)公式的比較

公式特點(diǎn)定義式,適用于一切電容器.決定式,適用于平行板電容器.意義反映容納電荷的本領(lǐng),對(duì)某一確定的電容器,Q∝U,即C不變.

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

考點(diǎn)

必備知識(shí)通關(guān)

考法

解題能力提升考法1平行板電容器的動(dòng)態(tài)變化問題示例1[2016天津,4,6分]如圖所示,平行板電容器帶有等量異種電荷,與靜電計(jì)相連,靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地.在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷,以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度,Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能,θ表示靜電計(jì)指針的偏角.若保持下極板不動(dòng),將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置,則A.θ增大,E增大

B.θ增大,Ep不變C.θ減小,Ep增大

D.θ減小,E不變

考法

解題能力提升解析：由題意及分析可知,當(dāng)帶電荷量不變、極板正對(duì)面積不變時(shí),兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度E不變.保持下極板不動(dòng),將上極板向下移動(dòng)一小段距離至題圖中虛線位置,由U=Ed可知,兩極板之間的電勢(shì)差減小,靜電計(jì)指針的偏角θ減小,由于下極板接地(電勢(shì)為零),兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變,所以點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能Ep不變.綜上所述,選項(xiàng)D正確.

考法

解題能力提升考法2帶電體在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示例2[多選]如圖甲所示,一內(nèi)壁光滑的絕緣圓筒豎直放置,左側(cè)距離為L(zhǎng)處有一固定的負(fù)電荷N,圓筒內(nèi)有一帶電小球,設(shè)小球與電荷的高度差為H,將小球無初速度地從高度為H0處釋放后,在下落至與N同一水平面的過程中,其動(dòng)能Ek隨H的變化曲線如圖乙所示,則A.小球可能帶負(fù)電,也可能帶正電B.在H1~H2之間的某點(diǎn),庫(kù)侖力豎直方向上的分力最大C.該過程中,小球所受合力先增大后減小再增大D.該過程中,小球的動(dòng)能和電勢(shì)能之和不斷增加

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升減小到零;在H2~0之間,小球所受的合力逐漸增大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.在該過程中,小球的動(dòng)能和電勢(shì)能、重力勢(shì)能之和不變,由于小球的重力勢(shì)能在減小,所以小球的動(dòng)能和電勢(shì)能之和在增加,故選項(xiàng)D正確.

考法

解題能力提升

考法

解題能力提升考法3電容器與力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用示例3[2018全國(guó)Ⅲ,21,6分,多選]如圖,一平行板電容器連接在直流電源上,電容器的極板水平;兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號(hào)相反,使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近,與極板距離相等.現(xiàn)同時(shí)釋放a、b,它們由靜止開始運(yùn)動(dòng).在隨后的某時(shí)刻t,a、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面.a、b間的相互作用和重力可忽略.下列說法正確的是A.a的質(zhì)量比b的大B.在t時(shí)刻,a的動(dòng)能比b的大C.在t時(shí)刻,a和b的電勢(shì)能相等D.在t時(shí)刻,a和b的動(dòng)量大小相等

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解題能力提升的電場(chǎng)力(合外力)與b微粒受到的電場(chǎng)力(合外力)大小相等,根據(jù)動(dòng)量定理,可知在t時(shí)刻,a微粒的動(dòng)量大小等于b微粒的動(dòng)量大小,D正確.

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解題能力提升歸納總結(jié)對(duì)平行板電容器與力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用問題的求解,關(guān)鍵是要把握好以下兩個(gè)方面:一是因電容器動(dòng)態(tài)變化而引起的場(chǎng)強(qiáng)E、電壓U等物理量的變化;二是帶電粒子在平行板電容器中的力和運(yùn)動(dòng)的分析、功能關(guān)系的分析[在分析受力時(shí)注意電場(chǎng)力的大小和方向,分析做功時(shí)注意電場(chǎng)力做功,分析能量時(shí)注意電勢(shì)能的變化,并靈活運(yùn)用相關(guān)物理規(guī)律求解].

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解題能力提升考法4帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示例4[2016北京,23,18分]如圖所示,電子由靜止開始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后,沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),并從另一側(cè)射出.已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,加速電場(chǎng)電壓為U0.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng),極板間電壓為U,極板長(zhǎng)度為L(zhǎng),板間距為d.(1)忽略電子所受重力,求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0和從電場(chǎng)射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離Δy;(2)分析物理量的數(shù)量級(jí),是解決物理問題的常用方法.在解決(1)問時(shí)忽略了

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解題能力提升電子所受重力,請(qǐng)利用下列數(shù)據(jù)分析說明其原因.已知U=2.0×102V,d=4.0×10-2m,m=9.1×10-31kg,e=1.6×10-19C,g=10m/s2.(3)極板間既有靜電場(chǎng)也有重力場(chǎng).電勢(shì)反映了靜電場(chǎng)各點(diǎn)的能的性質(zhì),請(qǐng)寫出電勢(shì)φ的定義式.類比電勢(shì)的定義方法,在重力場(chǎng)中建立“重力勢(shì)”φG的概念,并簡(jiǎn)要說明電勢(shì)和“重力勢(shì)”的共同特點(diǎn).

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解題能力提升(3)處理特殊物理情境的加速、偏轉(zhuǎn)問題首先要構(gòu)建物理模型,將復(fù)雜的實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)抽象,保留主要因素,略去次要因素,把實(shí)際問題理想化處理,聯(lián)想學(xué)過的相關(guān)知識(shí),利用聯(lián)想、遷移、類比等方法,建立合適的物理模型.

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解題能力提升考法5帶電粒子在變化電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示例5如圖甲所示,M、N為正對(duì)豎直放置的平行金屬板,A、B為兩板間中線上的兩點(diǎn).當(dāng)M、N板間不加電壓時(shí),一帶電小球從A點(diǎn)由靜止釋放經(jīng)時(shí)間T到達(dá)B點(diǎn),此時(shí)速度為v.若兩板間加上如圖乙所示的交變電壓,t=0時(shí),將帶電小球仍從A點(diǎn)由靜止釋放,小球運(yùn)動(dòng)過程中始終未接觸極板,則t=T時(shí),小球A.在B點(diǎn)上方

B.恰好到達(dá)B點(diǎn)C.速度大于v

D.速度小于v

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解題能力提升歸納總結(jié)

帶電粒子在變化電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),通常只討論電壓的大小不變、方向周期性變化(如方波)且不計(jì)粒子重力的情形.在兩個(gè)相互平行的金屬板間加交變電壓時(shí),在兩板中間便可獲得交變電場(chǎng).分析求解注意如下幾點(diǎn).1.當(dāng)粒子平行于電場(chǎng)方向射入時(shí),粒子做直線運(yùn)動(dòng),其初速度和受力情況決定了粒子的運(yùn)動(dòng)情況,粒子可能做周期性的往返運(yùn)動(dòng).2.當(dāng)粒子垂直于電場(chǎng)方向射入時(shí),沿初速度方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng),沿電場(chǎng)方向的分運(yùn)動(dòng)具有周期性.

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解題能力提升3.研究帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),關(guān)鍵是根據(jù)電場(chǎng)變化的特點(diǎn),利用牛頓第二定律正確地判斷粒子的運(yùn)動(dòng)情況.根據(jù)電場(chǎng)的變化情況,分段求解帶電粒子運(yùn)動(dòng)的末速度、位移等.具體求解時(shí)基本思路和方法如下.1.從兩條線索出發(fā):一是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律分析;二是功能關(guān)系.2.因電場(chǎng)隨時(shí)間變化,交變電場(chǎng)中帶電粒子所受的電場(chǎng)力出現(xiàn)周期性變化,導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)過程出現(xiàn)多個(gè)階段,分段分析是常見的解題思路.借助圖像能更全面直觀地把握運(yùn)動(dòng)過程,處理起來比較方便.

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解題能力提升考法6帶電體在“等效場(chǎng)”中的運(yùn)動(dòng)示例6[2019浙江4月選考,13,3分]用長(zhǎng)為1.4m的輕質(zhì)柔軟絕緣細(xì)線,拴一質(zhì)量為1.0×10-2kg、電荷量為2.0×10-8C的小球,細(xì)線的上端固定于O點(diǎn).現(xiàn)加一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),平衡時(shí)細(xì)線與鉛垂線成37°角,如圖所示.現(xiàn)向左拉小球使細(xì)線水平且拉直,靜止釋放,則(sin37°=0.6)A.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為3.75×107N/CB.平衡時(shí)細(xì)線的拉力為0.17NC.經(jīng)過0.5s,小球的速度大小為6.25m/sD.小球第一次通過O點(diǎn)正下方時(shí),速度大小為7m/s

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