1、专题三 电场和磁场,考点1 电场及带电粒子在电场中的运动,高考定位 1考查内容 (1)电场力的性质。 (2)电场能的性质。 (3)电容器及带电粒子在电场中的运动。,2题型、难度 高考对本讲知识的考查题型主要有选择题和计算题。 选择题主要考查库仑定律，电场的性质、电容器。 计算题主要考查带电粒子在电场中的运动。 选择题为中、低档，计算题为中、高档。,体验高考 1(2016课标卷)一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器 A极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大 B极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大 C极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变 D
2、极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变,答案 D,2(多选)(2016课标卷)如图311所示，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知,图311,AQ点的电势比P点高 B油滴在Q点的动能比它在P点的大 C油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小,解析 由油滴轨迹在竖直面内相对于过P点的竖直线对称可知油滴在水平方向所受合力为0，竖直方向上油滴受重力和电场力，结合曲线轨迹的特点可知电场力竖直向上且电场力大于重力，油滴受力及电场线方向如图所示，由沿电场线方向电势逐渐降低，得Q点的电势比P点
3、的高，A选项正确；油滴从Q点到P点合力做负功，根据动能定理得油滴在Q点的动能大于它在P点的动能，这一过程中电场力做负功，则油滴在Q点的电势能小于它在P点的电势能，故B项正确，C项错；因为重力和电场力为恒力，所以油滴在Q、P两点的加速度相同，故D项错误。,答案 AB,3(2016课标卷)如图312所示，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc。则,答案 D,4(多选)(2017课标卷)在一静止点电荷的电场
4、中，任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图313所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别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)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,图313,AEaEb41 BEcEd21 CWabWbc31 DWbcWcd13,答案 AC,考点一 电场性质的理解及应用,【题组训练】 1(多选)(电场强度的叠加)(2018唐山统考)真空中两点电荷q1、q2分别位于直角三角形的顶点C和顶点B上，D为
5、斜边AB的中点，ABC30，如图314所示。已知A点电场强度的方向垂直AB向下，则下列说法正确的是,图314,Aq1带正电，q2带负电 BD点电势高于A点电势 Cq1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的一半 Dq1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的二倍,答案 AC,2(多选)(场强大小及电势高低的判断)如图315所示，P、Q处放置两个电荷量相等的异种点电荷，它们连线的中点是O，N、a、b是中垂线上的三点，且Oa2Ob，N处放置一负的点电荷，则,图315,Aa处的场强的大小小于b处的场强的大小 Ba处的电势小于b处的电势 Ca、O间的电势差大于a、b间的电势差的2倍 D电子在a处的电势能大
6、于电子在b处的电势能,解析 在两个电荷量相等的异种点电荷连线的中垂线上，O点的电场强度最大，沿中垂线，越远离O点，电场强度越小。N处负的点电荷在O点产生的电场强度方向沿ON方向。根据场强叠加原理，三个点电荷产生的电场的电场强度叠加后a处的场强的大小小于b处的场强的大小，选项A正确；在两个电荷量相等的异种点电荷连线的中垂线上，各点电势相等，N处负的点电荷形成的电场在ON线上的电势沿NO方向逐渐升高，所以，a处的电势高于b处的电势，选项B错误；根据点电荷电势分布规律，a、O间的电势差大于a、b间的电势差的2倍，选项C正确；由于a处的电势高于b处的电势，所以电子在a处的电势能小于电子在b处的电势能，
7、选项D错误。 答案 AC,3(多选)(等势线的性质及应用)两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势线如图316中虚线所示，一带电粒子以一速度从图中f点进入电场，其运动轨迹如图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列说法中正确的是,图316,Af、b、c、d、e五点中，c点电场强度最大 B带电粒子的加速度逐渐变大 C带电粒子的速度先增大后减小 D粒子经过b点和d点时的速度大小相同,答案 AD,【题组训练】 1(电容器的动态变化与静电计的综合应用)静电计是在验电器基础上制成，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间电势差大小，如图317所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，A板固定，手握B
8、板的绝缘柄，G为静电计，开始时开关S闭合，静电计G指针张开一定角度。则,考点二 平行板电容器及动态分析,图317,A保持S闭合，只将A、B两板靠近些，G指针张角变小 B保持S闭合，只将变阻器滑动触头向左移动，G指针张角变大 C断开S后，只将A、B两板分开些，G指针张角变小 D断开S后，只在A、B两板间插入电介质，G指针张角变小,答案 D,2(动态变化引起带电液滴电势能变化判断问题)如图318所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，表示静电计指针的偏角。若保持
9、下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则,图318,A增大，E增大 B增大，Ep不变 C减小，Ep增大 D减小，E不变,答案 D,3(多选)(动态变化力学知识综合)如图319所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板接地。一带负电的油滴位于电容器的P点且处于静止状态。现将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离。则,图319,A带电油端将竖直向下运动 B带电油滴的机械能将增加 CP点的电势将升高 D电容器的电容增大，极板带电荷量增加,答案 AC,例1 如图3110所示，一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0，方
10、向与电场方向的夹角为60；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30。不计重力。求A、B两点间的电势差。,考点三 带电粒子的运动,图3110,【题组训练】 1(带电粒子的加速与偏转)真空中的某装置如图3111所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏，今有质子、氘核和粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上已知质子、氘核和粒子的质量之比为124，电荷量之比为112，则下列判断中正确的是,图3111,A三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同 B三种粒子打到荧光屏上的位置相同 C偏转电场的静电力对三种粒子做功之比为122
11、 D偏转电场的静电力对三种粒子做功之比为124,答案 B,图3112,A粒子打到屏上时在竖直方向上偏移的最大距离为6.25 cm B粒子打在屏上的区域面积为64 cm2 C在00.02 s内，进入电容器内的粒子有64%能够打在屏上 D在00.02 s内，屏上出现亮线的时间为0.012 8 s,答案 BCD,例2 如图3113所示，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和q(q0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直
12、向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求,考点四 用动力学方法和功能观点分析带电粒子在电场中的运动。,图3113,(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比； (2)A点距电场上边界的高度； (3)该电场的电场强度大小。,规律总结 动力学和能量观点分析电场中带电体运动的方法 首先对带电体受力分析，再分析运动形式，然后根据具体情况选用公式计算。 1动能定理，要分清有多少个力做功，是恒力做功还是变力做功，同时要明确初末状态及运动过程中动能的增量。 2能量守恒定律，要分清带电体在运动中共有多少种能量参与转化，哪些能量是增加的，
13、哪些能量是减少的，表达式有两种。,a初状态和末状态的能量相等，即E初E末。 b一种形式的能量增加必然引起另一种形式的能量减少，即E增E减。这种方法不仅适用于匀变速运动，对非匀变速运动(非匀强电场中)也同样适用。 3功能关系，电场力做正功时，带电体的电势能减少，电场力做负功时，带电体的电势能增加，WEp。,图3114,答案 D,2(2018揭阳模拟)如图3115所示，在光滑绝缘水平面上，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B。A球的带电量为2q，B球的带电量为3q，两球组成一带电系统。虚线MN与PQ平行且相距3L，开始时A和B分别静止于虚线MN的两侧，虚线MN恰为AB两球连线的垂直平分线，若视小球为质点，不计轻杆的质量，在虚线MN、 PQ间加上水平向右的匀强电场后，系统开始运动，已知MN、PQ间电势差为U。试求：,(1)B球刚进入电场时，带电系统的速度大小： (2)带电系统从静止开始向右运动的最大距离和此过程中B球电势能的变化量； (3)带电系统从静止开始向右运动至最大距离处的时间。,图3115,
