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专题七-电场、带电粒子在电场中的运动


友好三中高三物理二轮复习导学案

专题七:电场、带电粒子在电场中的运动(1)
主备人:张欣 审批人:赵淑英 备时:2015、12 授时: 2016、1

一、 电场力的性质 1、 电场强度的三个表达式

E?

U ——任何电场 d

E?

kQ ——点电荷电场 r2

E?

U ——匀强电场 d

2、 电场线 ①能直观描述电场的强弱(疏密程度)和方向(切线) ②沿电场线方向电势 1、下列有关电场强度的叙述中,错误的是( A.电场强度是描述电场力的性质的物理量 B.电场强度在数值上等于放入该点的电荷所受到的电场力跟它电量的比值 C.点电荷 Q 形成的电场中,电场强度跟 Q 成正比,与距离 r 的平方成反比 D.在匀强电场中,场强等于两点间的电势差与两点间的距离之比 2、竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的 小球,将平行金属板按图 5 所示的电路图连接。绝缘线与左极板的夹角为 θ。当滑动变阻器 R 的滑片在 a 位置时,电流表的读数为 I1,夹角为 θ1; 当滑片在 b 位置时,电流表的读数为 I2,夹角为 θ2,则( A.θ1<θ2,I1<I2 C.θ1=θ2,I1=I2 B.θ1>θ2,I1>I2 D.θ1<θ2,I1=I2
1 θ a A E 图5 R b





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3、 图中半径为 R 的光滑圆柱体保持静止, 整个空间存在水平向右的 匀强电场,一个质量为 m、带正电荷 q 的滑块,从最高点 A 由静止 起沿柱面滑下,达到 B 点时开始离开柱面,?AOB=?,根据以上条 件求出匀强电场的电场强度 E=

m q A B ? E

二、电场能的性质 1、电势 ①定义式: ? ? 2、电势差 ①定义式: U AB ?

Ep q

②相对性:电势具有相对性,与零势点的选取



W AB q

②绝对性:电势差是绝对的,与零势面的选取



3、 电势能 电场力做正功,电势能

,电场力做负功,电势能



4、如图所示,a、b、c、d 是某匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点, ab=cd=L,ad=bc=2L,电场线与矩形所在平面平行。已知 a 点电势为 20 V,b 点电势 为 24 V, d 点电势为 12 V。 一个质子从 b 点以 v0 的速度射入此电场, 入射方向与 bc 成 45° 角,一段时间后经过 c 点。下列判断正确的是(不计质子的重力)( ) A.c 点电势高于 a 点电势 B.场强的方向由 b 指向 d 2L v0 D.质子从 b 运动到 c,电场力做功为 4 eV C.质子从 b 运动到 c 所用的时间为

5、两个带等量正电的点电荷,固定在图 6 中 P、Q 两点,MN 为 PQ 连线的中垂线,交 PQ 于 O 点,A 点为 MN 上的一点。一带负电的试探电荷 q,从 A 点由静止释放,只在静电力 作用下运动。取无限远处的电势为零,则( ) A.q 由 A 向 O 的运动是匀加速直线运动 B.q 由 A 向 O 运动的过程电势能逐渐减小 C.q 运动到 O 点时的动能最大 D.q 运动到 O 点时电势能为零
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6、负点电荷 Q 固定在正方形的一个顶点上,带电粒子 P 仅在该电荷的电场力作用下运动 时,恰好能经过正方形的另外三个顶点 a、b、c,如图 7 所示,则( ) A.粒子 P 带负电 B.a、b、c 三点的电势高低关系是 φa=φc>φb C.粒子 P 由 a 到 b 电势能增加,由 b 到 c 电势能减小 D.粒子 P 在 a、b、c 三点时的加速度大小之比为 2∶1∶2

三、电容 1、定义式: C ? 2、决定式: C ?

Q U

适用于任何电容器 适用于平行板电容器

?s 4?kd

3、动态分析:分清是 U 不变还是 Q 不变的情况,再恰当选择公式 7、利用静电计,研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验装置 如图所示,则下列哪些叙述符合实验结果( ) A.b 板向右平移静电计指针偏角变大 B.b 板向上平移静电计指针偏角变大 C.保持 b 板不动,在 a、b 之间插入一块绝缘介质板,静电计指针偏角变大 D.保持 b 板不动,在 a、b 之间插入一块金属板,静电计指针偏角变大 8、平行板电容器 C 的极板水平放置,它和三个可变电阻器、内阻不计的 R2 R3 R1 电源连成如图电路,一个有确定质量的带电油滴悬浮在电容器两极板之 C 间静止不动,为使油滴上升可采用的办法是( ) A.增大 R1 B.增大 R2 C.增大 R3 D.减小 R2

?

四、带电粒子在电场中的运动 1、加速: 1 2 1 2 处理方法:运动动能定理求解 qU= mv - mv0 2 2 2、偏转 处理方法:用运动的合成和分解的思想处理,即沿 v0 方向的匀速直线运动和垂直于 v0 方向的匀加速直线运动. qU x 2 x=L qUL2 规律:偏转位移:y= ( ) ― ― → y= 2 2md v0 2mdv0 vy qUx x=L qUL 偏转角:tan φ= = ――→ tanφ= 2 2

v0 mdv0

mdv0

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9、初速度为零的质子和? 粒子被同一加速电场加速后,垂直于电场线方向进入同一匀强 偏转电场,已知质子和? 粒子的质量比为 1 : 4,所带电量比为 1 : 2,且重力不计,则当它 们离开电场时( ) A.它们的偏转角度相同 B.它们所需时间相等 C.? 粒子的动能较大 D.质子的速率较大 10、如图 6 所示,在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),当两板间加上如图 所示的交变电压后,电子不可能做往返运动的电压是( )

11、 质量为 m 的物块, 带正电 Q, 开始时让它静止在倾角α =60°的固定光滑绝缘斜面顶端, 整个装置放在水平方向、大小为 E ? 3m g 的匀强电场,如图所示, Q 斜面高为 H,释放物体后,物块落地的速度大小为( A. (2 ? 3)gH B. ) D. 2
E H

5 gH 2

C. 2 2gH

2 3

gH

12、反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其 振荡原理与下述过程类似.如图 8-9 所示,在虚线 MN 两侧分别存在着方向相反的两个 匀强电场,一带电微粒从 A 点由静止开始,在电场力作用下沿直线在 A、B 两点间往返运 动.已知电场强度的大小分别是 E1=2.0× 103 N/C 和 E2=4.0× 103 N/C,方向如图所示,带 -20 -9 电微粒质量 m=1.0× 10 kg, 带电量 q=-1.0× 10 C, A 点距虚线 MN 的距离 d1=1.0 cm. 不计带电微粒的重力,忽略相对论效应.求: (1) B 点到虚线 MN 的距离 d2; (2) 带电微粒从 A 点运动到 B 点所经历的时间 t.

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专题七:电场、带电粒子在电场中的运动(2)——假期作业
主备人:张欣 审批人:赵淑英 备时:2015、12 授时: 2016、1

一、单项选择题 1.真空中有一带负电的电荷绕固定的点电荷+Q 运动,其轨迹为椭圆,如图 1 所示.已 知 abcd 为椭圆的四个顶点,+Q 处在椭圆焦点上,则下列说法正确的是( )

A.b、d 两点的电场强度大小一定相等 B.a、c 两点的电势相等 C.负电荷由 b 运动到 d 电场力做正功 D.负电荷由 a 经 d 运动到 c 的过程中,电势能先减小后增大 2.真空中有两个等量异种点电荷,以连线中点 O 为坐标原点,以它们的中垂线为 x 轴, 图中能正确表示 x 轴上电场强度情况的是( )

3.如图 2 所示,孤立点电荷+Q 固定在正方体的一个顶点上,与+Q 相邻的三个顶点分 别是 A、B、C,下列说法正确的是( )

A.A、B、C 三点的场强相同 B.A、B、C 三点的电势相等 C.A、B、C 三点所在的平面为一等势面 D. 将一电荷量为+q 的检验电荷由 A 点沿直线移动到 B 点的过程中电势能始终保持不 变
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4.如图 3 所示,S 接 a,带电微粒从 P 点水平射入平行板间,恰能沿直线射出.若 S 接 b, 相同微粒仍从 P 水平射入,则微粒( )

A.电势能减小 C.偏离直线向上偏转 二、双项选择题
- -

B.电势能不变 D.偏离直线向下偏转

5.如图 4 所示,ab=2bc,在 c 点固定一正电荷,将另一负电荷从 a 点移到 b 点,负电荷在 a、b 两点的电势能分别为 Epa、Epb,所 受电场力分别为 Fa、Fb,则( ) A.Epa>Epb B.4Fa=Fb C.Epa<Epb D.9Fa=Fb

图4

6.两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图 5 中虚线所示,一带电粒子以某 一速度从图中 a 点进入电场,其运动轨迹为图中实线所示,若粒子只受静电力作用, 则下列关于带电粒子的判断正确的是( ) A.带正电 B.速度先变大后变小 C.电势能先变大后变小 D.经过 b 点和 d 点时的速度大小相同 7.如图所示的阴极射线管,无偏转电场时,电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑.如果 只逐渐增大 M1M2 之间的电势差,则( )

A.在荧屏上的亮斑向上移动 B.在荧屏上的亮斑向下移动 C.偏转电场对电子做的功增大 D.偏转电场的电场强度减小
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8. 如图所示, 两面积较大、 正对着的平行极板 A、 B 水平放置, 极板上带有等量异种电荷. 其 中 A 板用绝缘线悬挂,B 板固定且接地,P 点为两板的中间位置.下列结论正确的是 ( )

A.若在两板间加上某种绝缘介质,A、B 两板所带电荷量会增大 B.A、B 两板电荷分别在 P 点产生电场的场强大小相等,方向相同 C.若将 A 板竖直向上平移一小段距离,两板间的电场强度将增大 D.若将 A 板竖直向下平移一小段距离,原 P 点位置的电势将不变 9. 如图所示, 一带电液滴在水平向左的匀强电场中由静止释放, 液滴沿直线由 b 运动到 d, 直线 bd 方向与竖直方向成 45° 角,则下列结论正确的是( )

A.液滴带负电荷 B.液滴的动能不变 C.液滴做匀速直线运动 D.液滴的电势能减少 10.如图所示,六面体真空盒置于水平面上,它的 ABCD 面与 EFGH 面为金属板,其他面 为绝缘材料。ABCD 面带正电,EFGH 面带负电。从小孔 P 沿水平方向以相同速率射入三 个质量相同的带正电液滴 A、 B、 C, 最后分别落在 1、 2、 3 三点, 则下列说法正确的是( )

A.三个液滴在真空盒中都做平抛运动 B.三个液滴的运动时间一定相同 C.三个液滴落到底板时的速率相同 D.液滴 C 所带电荷量最多

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11、一电荷量为 q(q>0)、质量为 m 的带电粒子在匀强电场的作用下,在 t=0 时由静止开 始运动,场强随时间变化的规律如图所示。不计重力。求在 t=0 到 t=T 的时间间隔内,

(1)粒子位移的大小和方向; (2)粒子沿初始电场反方向运动的时间。

12、如下图所示,矩形区域 MNPQ 内有水平向右的匀强电场,在 y≥0 的区域内还存在垂直 于坐标平面向里的匀强磁场, 磁感应强度大小为 B.半径为 R 的光滑绝缘空心半圆管 ADO 固 定在竖直平面内,半圆管的一半处于电场中,圆心 O1 为 MN 的中点,直径 AO 垂直于水平虚 线 MN.一质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球(可视为质点)从半圆管的 A 点由静止滑入管 内,从 O 点穿出后恰好通过 O 点正下方的 C 点.已知重力加速度为 g,电场强度的大小 E 4mg = .求: 3q

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