统考版2024高考物理二轮专题复习第一编专题复习攻略专题四电场与磁场第8讲电场及带电粒子在电场中的运动课件
展开考点一 电场的基本性质1．电场中的各个物理量的形成及相互转化的关系
2．三个物理量的判断方法
例1 [2023·全国乙卷](多选)在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方．从P点由静止释放一个带负电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示．M、N是轨迹上的两点，OP>OM，OM＝ON，则小球( )A．在运动过程中，电势能先增加后减少B．在P点的电势能大于在N点的电势能C．在M点的机械能等于在N点的机械能D．从M点运动到N点的过程中，电场力始终不做功
解析：由题知，OP>OM，OM＝ON，则根据点电荷的电势分布情况可知φM＝φN>φP则带负电的小球在运动过程中，电势能先减小后增大，且EpP>EpM＝EpN则带负电的小球在M点的机械能等于在N点的机械能，A错误、BC正确；从M点运动到N点的过程中，电场力先做正功后做负功，D错误．故选BC.
预测2 [2023·广西南宁市第二次适应性测试]位于水平面的一个圆上有等间距的三个点A、B、C，每个点上放一个带正电的点电荷，这三个点电荷的带电荷量相同，如图所示．设每个点电荷单独在圆心产生的电场的场强大小为E0，电势为φ0，则关于圆上正北点处的电场场强大小E，电势φ的说法正确的是( )A．2E0＜E＜3E0，φ0＜φ＜2φ0B．2E0＜E＜3E0，2φ0＜φ＜3φ0C．E0＜E＜2E0，φ0＜φ＜2φ0D．E0＜E＜2E0，2φ0＜φ＜3φ0
解析：由对称性知A、B两点电荷在正北点产生的场强大小都为E0，则合场强E1＝E0cs 60°＋E0cs 60°＝E0，方向指向正北，C点电荷在正北点产生的场强大小0＜E2＜E0，方向指向正北，故三点电荷在正北点产生场强的矢量和E0＜E＜2E0.A、B两点电荷在正北点产生的电势均为φ0，二者共同产生的电势为2φ0，C点电荷在正北点产生的电势0＜φ2＜φ0，故三点电荷在正北点产生的电势大于2φ0＜φ＜3φ0，D项正确．
预测3 [2023·浙江省宁波市模拟](多选)如图所示，在P点固定一个带电量为＋Q的点电荷，P点下方有一足够大的金属板与水平面成一定倾角，金属板处于静电平衡状态，且上表面光滑．金属板上表面的A点与P点连线水平．一带电荷量为＋q的绝缘小物块(可视为点电荷且q≪Q)从A点由静止释放，在物块下滑的过程中，下列说法正确的是( )A．物块的加速度恒定不变B．物块的动能一直增大C．物块的机械能保持不变D．物块的电势能先增大后减小
解析：金属板处于静电平衡状态则电场力始终垂直于金属板，金属板上表面光滑小物块所受摩擦力为零，则在物块下滑的过程中，合外力保持不变加速度不变，A项正确；物块下滑的过程中电场力始终垂直于金属板，则支持力和电场力不做功，电势能和机械能不变，C项正确，D项错误；物块下滑的过程中合外力对物块做正功，物块动能增加，B项正确．
技法点拨电场中三线问题的解题思路解决电场中的三线问题，分清电场线、等势线、轨迹线是解题的基础，做曲线运动的物体一定要受到指向轨迹内侧的合外力是解题的切入点，功能关系(电场力做的功等于电势能的减少量，合外力的功等于物体动能的增量等)是解题的重要手段．
考点二 带电粒子在电场中的运动1．解决带电粒子在电场中运动问题的基本思路(1)两分析：一是对带电粒子进行受力分析，二是分析带电粒子的运动状态和运动过程(初始状态及条件，加减或减速直线运动还是曲线运动等)．(2)建模型：建立正确的物理模型(加速还是偏转)，恰当选用规律或其他方法(如图象)，找出已知量和待求量之间的关系．注意：“化曲为直”思想的应用．2．用能量观点处理带电体运动的思维方法(1)用动能定理W＝ΔEk处理(2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理
例2 [2023·全国甲卷]在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集．下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是( )A． B． C． D．
解析：电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，A正确；受力分析为可见与电场力的受力特点相互矛盾，B错误；受力分析为可见与电场力的受力特点相互矛盾，C错误；受力分析为可见与电场力的受力特点相互矛盾，D错误；故选A.
例3 [2022·全国乙卷] (多选)一种可用于卫星上的带电粒子探测装置，由两个同轴的半圆柱形带电导体极板(半径分别为R和R＋d)和探测器组成，其横截面如图(a)所示，点O为圆心。在截面内，极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比，方向指向O点.4个带正电的同种粒子从极板间通过，到达探测器．不计重力．粒子1、2做圆周运动，圆的圆心为O、半径分别为r1、r2(R
预测5 如图所示，长为l的轻质绝缘细线一端悬于O点，另一端悬吊一质量为m、电荷量为＋q的小球(可视为质点)．在空间施加一沿水平方向的匀强电场，保持细线始终张紧，将小球从A点拉起至与O点处于同一水平高度的B点，并由静止释放．小球在A点时速度最大，此时细线与竖直方向夹角为α＝37°.已知sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，电场的范围足够大，重力加速度为g.
(1)求匀强电场的电场强度大小E；
(2)求小球运动至A点时的速度大小v；
(3)求小球上升到右侧最大高度时，细线与竖直方向的夹角θ.
解析：根据对称性，小球上升到右侧最大高度时，细线与OA的夹角为90°-α，根据几何关系可知此时细线与竖直方向的夹角为θ＝90°-2α＝16°.
(1)弹簧压缩至A点时的弹性势能；
(2)小球经过O点时的速度大小；
(3)小球过O点后运动的轨迹方程．
情境1 [2023·浙江省杭州市模拟](多选)微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的，如图所示，M极板固定，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动．图中R为定值电阻．下列对传感器描述正确的是( )A．静止时，电流表示数为零，且电容器两极板不带电B．电路中的电流表示数越大，说明手机“前后”方向的加速度越大C．由静止突然向后加速时，电容器的电容会减小D．由静止突然向前加速时，电流由b向a流过电流表
情境2 [2023·浙江省金华市选考模拟]静电植绒技术，于3 000多年前在中国首先起步，现代静电植绒于50、60年代在德国首先研制出并使用，如图所示为植绒流程示意图，将绒毛放在带负电荷的容器中，使绒毛带负电，容器与带电极板之间加恒定的电压，绒毛成垂直状加速飞到需要植绒的物体表面上．下列判断正确的是( )A．带电极板带负电B．绒毛在飞往需要植绒的物体的过程中，电势能不断增大C．若增大容器与带电极板之间的距离，植绒效果会更好D．质量相同的绒毛，带电荷量越多，到达需要植绒的物体表面时速率越大
情境3 [2022·北京怀柔模拟预测]2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱．电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，它与光学显微镜相比具有更高的分辨率，其原因是电子的物质波波长远小于可见光波长．在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用．其中的一种电子透镜由两个金属圆环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图．显微镜工作时，两圆环的电势φN>φM，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面(相邻等势面间电势差相等)．现有一束电子经电压U加速后，沿着平行于两金属圆环轴线的方向进入金属圆环M.
根据题目信息和所学知识，下列推断正确的是( )A.电子比可见光的波动性强，衍射更为明显B．增大电子的加速电压U，可提升该显微镜的分辨率C．该电子透镜对入射的电子束能起到发散作用D．电子在穿越电子透镜的过程中速度不断减小
(1)若扫描电压为零，O点每秒接收的能量是多少？
答案：2×10－3J
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