1、- 1 - 第 1 讲 电场及带电粒子在电场中的运动 析考情 明考向_考情分析_透视命题规律 一、构建体系 透析考情 思维导图 考情分析 1.本讲高考命题题型选择 题、计算题都有可能，选 择题难度中等，计算题题 目综合性强，难度大。 2.选择题的命题热点主要 集中在电场强度、电场线 的用途、电势能的变化、 电势高低的判断、匀强电 场中电势差与电场强度的 关系、带电粒子在电场中 的运动等， 如 2020 年山东 卷第 10 题。 计算题考查了 带电粒子在电场或重力 场、电场的叠加场中的运 动问题。 3.除电场的性质外，还要 关注与电容器相关的知识 在实际生产、生活中的应 用，如静电除尘、电容式
2、传感器等。 二、熟记规律 高效突破 1电场力的性质 (1)电场强度的定义式：EF q。 (2)真空中点电荷的电场强度公式：EkQ r2 。 (3)匀强电场的电场强度与电势差的关系式：EU d。 2电场能的性质 (1)电势的定义式：Ep q 。 (2)电势差的定义式：UABWAB q 。 (3)电势差与电势的关系式：UABAB。 (4)电场力做功与电势能的关系式：WABEpAEpB。 3熟记“面线”关系 (1)电场线总是与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 (2)电场线越密的地方，等差等势面也越密。 - 2 - (3)沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做
3、功。 4做到“3 看”和“3 想” (1)看到“电场力做正功(负功)”，想到“电势能减少(增加)”。 (2)看到“只有电场力做功”，想到“动能(Ek)和电势能(Ep)的总和不变”。 (3)看到“电容器充电后与电源断开”，想到“Q 不变”；看到“电容器始终与电源相连”， 想到“U 不变”。 研考向 提能力_考向研析_掌握应试技能 考向一 电场的性质 1电场强度的判断 (1)场强方向是电场中正电荷的受力方向，也是电场线上某点的切线方向。 (2)电场强弱可用电场线疏密判断。 2电势高低的比较 (1)根据电场线方向判断，沿着电场线方向，电势越来越低。 (2)将带电荷量为q 的电荷从电场中的某点移至无穷
4、远处时， 电场力做正功越多， 则该点的电 势越高。 (3)根据电势差 UABAB判断，若 UAB0，则 AB，反之 A0)的粒子以速度 v0从 MN 连线 上的 P 点水平向右射入大小为 E、 方向竖直向下的匀强电场中。 已知 MN 与水平方向成 45 角， 粒子的重力可以忽略，则粒子到达 MN 连线上的某点时( ) A所用时间为mv0 qE B速度大小为 3v0 C与 P 点的距离为2 2mv 2 0 qE D速度方向与竖直方向的夹角为 30 解析：粒子在电场中只受电场力，FqE，方向向下，如图所示。 粒子的运动为类平抛运动。 水平方向做匀速直线运动，有 xv0t 竖直方向做初速度为 0 的
5、匀加速直线运动，有 y1 2at 21 2 qE m t2 y xtan 45 由可得 t2mv0 qE ，A 错误； vyatqE m 2mv0 qE 2v0，则速度大小 v v20v2y 5v0，tan v0 vy 1 2，则速度方向与竖直方向 夹角 arctan 1 2，B、D 错误； xv0t2mv 2 0 qE ，与 P 点的距离 s x cos 45 2 2mv 2 0 qE ，C 正确。 答案：C - 10 - 8(2019 高考全国卷)如图，两金属板 P、Q 水平放置，间距为 d。两金属板正中间有一水 平放置的金属网 G，P、Q、G 的尺寸相同。G 接地，P、Q 的电势均为 (
6、0)。质量为 m、电 荷量为 q(q0)的粒子自 G 的左端上方距离 G 为 h 的位置， 以速度 v0平行于纸面水平射入电场， 重力忽略不计。 (1)求粒子第一次穿过 G 时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小； (2)若粒子恰好从 G 的下方距离 G 也为 h 的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？ 解析：(1)PG、QG 间场强大小相等，均为 E。粒子在 PG 间所受电场力 F 的方向竖直向下， 设粒子的加速度大小为 a，有 E2 d FqEma 设粒子第一次到达 G 时动能为 Ek，由动能定理有 qEhEk1 2mv 2 0 设粒子第一次到达 G 时所用的时间为
7、t，粒子在水平方向的位移大小为 l，则有 h1 2at 2 lv0t 联立式解得 Ek1 2mv 2 02 d qh lv0 mdh q (2)若粒子穿过 G 一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短。由对称性知，此时金属板 的长度 L 为 L2l2v0 mdh q 答案：(1)1 2mv 2 02 d qh v0 mdh q (2)2v0 mdh q 9如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为 U0，电 容器板长 l10 cm，板间距离 d10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离 L10 cm， 在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的
8、图像如图乙所示。(每个电子穿 过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的)求： (1)在 t0.06 s 时刻，电子打在荧光屏上的何处； (2)荧光屏上有电子打到的区间有多长。 解析：(1)设电子经电压 U0加速后的速度为 v0，根据动能定理得 eU01 2mv 2 0 设偏转电场的场强为 E，则有 EU d - 11 - 设电子经时间 t 通过偏转电场，偏离轴线的侧向位移为 y，则在中心轴线方向上，有 t l v0 在垂直轴线方向上有 aeE m，y 1 2at 2eUl 2 2mdv20 设电子通过偏转电场过程中产生的侧向速度为 vy，偏转角为 ，则电子通过偏转电场时有 vy a t，tan vy v0 电子在荧光屏上偏离 O 点的距离为 YyLtan eUl mdv20( l 2L) Ul 2U0d( l 2L) 由题图知 t0.06 s 时刻 U1.8U0 代入数据解得 Y13.5 cm。 (2)由题知电子偏移量 y 的最大值为d 2，所以当偏转电压超过 2U0 时，电子就打不到荧光屏上了 代入上式得 Y3 2d 所以荧光屏上电子能打到的区间长为 2Y3d30 cm。 答案：(1)偏离 O 点 13.5 cm (2)30 cm
