1、2021新高考物理二轮总复习课件：专题三-第1讲-电场-带电粒子在电场中的运动-内容索引体系构建体系构建 真题感悟真题感悟高频考点高频考点 能力突破能力突破素养提升素养提升 微课堂微课堂价值引领价值引领 备考定向备考定向价值引领价值引领 备考定向备考定向体系构建体系构建 真题感悟真题感悟【网络构建网络构建】【高考真题高考真题】1.(2020全国卷)如图所示,M是锐角三角形PMN最大的内角,电荷量为q(q0)的点电荷固定在P点。下列说法正确的是()A.沿MN边,从M点到N点,电场强度的大小逐渐增大B.沿MN边,从M点到N点,电势先增大后减小C.正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大D.将正电荷
2、从M点移动到N点,电场力所做的总功为负答案 BC解析 本题以点电荷的电场为背景,意在考查静电场的电场强度分布规律和电势、电势能、电场力做功的关系。沿MN边,从M点到N点,距P点的距离先变小后变大,P点的点电荷带正电,电场强度E=,越靠近P点,电场强度越大,电势越大,所以电场强度先变大后变小,电势先变大后变小,选项A错误,选项B正确;正电荷在电势高的位置电势能也大,所以正电荷在M点的电势能大于其在N点的电势能,选项C正确;将正电荷由电势能大的M点移到电势能小的N点,电场力做正功,选项D错误。情境剖析 本题属于基础性题目,以“点电荷周围电场强度和电势规律”为素材创设学习探索类情境。素养能力 本题考
3、查静电场的电场强度分布规律和电势、电势能、电场力做功的关系,对考生的理解能力和逻辑推理能力有一定要求,较好地考查了考生的电场这一物质观念和科学推理等素养。2.(2018全国卷)如图,三个固定的带电小球a,b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm,小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则()答案 D解析 由题意知,小球c处在直角三角形的直角上,如果a、b为同种电荷,对小球c的库仑力,要么是吸引力,要么是排斥力,合力不可能平行于a和b连线,情境剖析 本题属于综合性、应用性题目,以“带电小球的库仑力”为素材创设学习探
4、索类情境。素养能力 本题通过考查库仑定律,较好地考查了考生的科学推理和科学论证素养,对考生的理解能力和逻辑推理能力有一定要求。3.(2020山东卷)真空中有两个固定的带正电的点电荷,电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时,仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线,以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d,如图所示。以下说法正确的是()A.a点电势低于O点B.b点电势低于c点C.该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D.该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能答案 BD解析 试探电荷在O点仅在电场力作用下保持静止,则其所受合力为零。若将试探
5、电荷向左移动少许,则其将在静电力作用下向左运动,静电力做正功,电势能减少,试探电荷带负电,故由O向a运动过程中电势升高,同理由O向c运动过程中电势升高,所以ac连线上O点电势最低。bd连线上由电势的叠加可知,O点电势最高,所以选项A错误,B正确。因为ab,cd,试探电荷带负电,所以EpaEpb,Epc0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场,速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子,自圆周上的C点以速率v0穿出电场,AC与AB的夹角=60。运动中粒子仅受电场力作用。(1)求电场强度的大小。(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大,该粒子进入电场时的速度应为多大?(3)
6、为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0,该粒子进入电场时的速度应为多大?情境剖析 本题属于综合性、应用性题目,以“带电粒子在有界匀强电场中的偏转”为素材创设学习探索类情境。素养能力 本题通过考查带电粒子在匀强电场中偏转的运动规律,较好地考查了考生的模型建构、科学推理、科学论证等素养,对考生的理解能力、逻辑推理能力和分析综合能力有较高要求。高频考点高频考点 能力突破能力突破考点一考点一电场性质的理解与应用电场性质的理解与应用考法考法1电场的叠加、电场强度、电势的理解电场的叠加、电场强度、电势的理解解题策略电场强度、电势、电势能的表达式及特点对比【典例1】(多选)(2019全国卷)如图,电荷
7、量分别为q和-q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。则()A.a点和b点的电势相等B.a点和b点的电场强度大小相等C.a点和b点的电场强度方向相同D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加答案 BC解析 取无穷远处电势为0,a点距-q近,距q远,电势为负数;b点距q近,距-q远,电势为正数,b点电势大于a点电势,A错误。电势能Ep=q,负电荷在电势小处电势能大,即负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能,将负电荷从a点移到b点,电势能减小,D错误。正电荷的电场强度沿半径向外,负电荷的电场强度沿半径向内,E=,点电荷q在a点的电场强度与点电荷-q在b点的电场强度相同
8、,大小和方向都一样;点电荷q在b点的电场强度与点电荷-q在a点的电场强度相同,大小和方向都一样,则a点的合电场强度与b点的合电场强度相同,B、C正确。思维点拨 根据对称性和叠加原理分析各物理量的关系。解题策略策略1:电势高低的比较(1)根据电场线方向,沿着电场线方向,电势越来越低;(2)根据电势的定义式 ,即将+q从电场中的某点移至无穷远处电场力做功越多,则该点的电势越高;(3)根据电势差UAB=A-B,若UAB0,则AB,反之A0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1;若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2。下列说法正确的是()A.此匀强电场的电场强度方向一定与a、b两点连线平行B.
9、若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为C.若c、d之间的距离为L,则该电场的电场强度大小一定为D.若W1=W2,则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差答案 BD 思维点拨 正电荷的电势能减小时,一定是由高电势的地方向低电势的地方移动,但不一定是沿着电场线移动,在匀强电场中,沿任意直线方向电势都是均匀变化的。【类题演练类题演练】4.(2020山东烟台高三模拟)如图所示,在xOy平面内有一匀强电场,以坐标原点O为圆心的圆与x、y轴的交点分别为a、b、c、d,从坐标原点O向纸面内各个方向以等大的速率射出电子,可以到达圆周上任意一点,而到达b点的电子动能增加量最大。则()A.电场
10、线与x轴平行B.a点电势大于c点电势C.在圆周上的各点中,b点电势最高D.电子从O点射出至运动到b点过程中,其电势能增加答案 C解析 从坐标原点O到达b点的电子动能增加量最大,即电场力做的正功最多,故b点电势最高,则电场线与y轴平行,选项A错误、C正确;x轴与电场线垂直,为等势线,a点电势等于c点电势,选项B错误;电子从O点射出至运动到b点的过程中,动能增加,电势能减小,选项D错误。5.(多选)如图所示,匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点,ABC=CAB=30,BC=2 m,已知电场线平行于ABC所在的平面,一个电荷量q=-210-6 C的点电荷由A移到B的过程中,电势能增加了1.
11、210-5 J,由B移到C的过程中电场力做功610-6 J,为方便计算,设B点电势为0,下列说法正确的是()A.B、C两点的电势差UBC=3 VB.A点的电势低于B点的电势C.负电荷由C点移到A点的过程中,电势能减少D.该电场的电场强度为1 V/m答案 CD 考点二考点二与平行板电容器有关的电场问题与平行板电容器有关的电场问题(M)规律方法1.平行板电容器动态变化问题的两种情况2.分析平行板电容器的动态变化问题时的两个关键点(1)确定不变量:首先要明确动态变化过程中的哪些量不变,一般情况下是电荷量不变或板间电压不变。【典例3】(2020北京朝阳区高三期末)如图所示,平行板电容器极板与水平面成角
12、放置,充电后与电源断开。有一质量为m、电荷量为q的小球,从极板左侧沿水平方向飞入电场并沿直线飞出。下列推断正确的是()A.小球做匀速直线运动B.仅使小球的电荷量加倍,小球依然做直线运动C.仅使两板间距加倍,小球依然做直线运动D.仅使电容器转至水平,小球依然做直线运动答案 C 解题指导 审题破题正确分析不同情况下小球的受力情况是解答本题的关键。电容器极板倾斜时电场力竖直方向的分力与重力平衡,电场力的水平分力使小球加速,此时若只增大小球的电荷量或只旋转电容器极板,则小球无法继续做直线运动。【类题演练类题演练】6.(多选)如图为某一电容式位移传感器工作时的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时,
13、电介质板随之在电容器两极板之间移动,连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化,进而能测出电容的变化,最后就能探测到物体位移的变化,若静电计上的指针偏角为,则被测物体()A.向左移动时,增大 B.向右移动时,增大C.向左移动时,减小 D.向右移动时,减小答案 BC 7.如图所示,平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零,可以视为短路;反向电阻无穷大,可以视为断路)连接,电源负极接地,初始时电容器不带电,闭合开关S稳定后,一带电油滴位于电容器极板间的P点且处于静止状态。下列说法正确的是()A.减小极板间的正对面积,带电油滴会向下移动,且P点的电势会降低B.减小极板间的正对面积,带电油滴会向
14、上移动,且P点的电势会降低C.将下极板上移,带电油滴将向上运动D.断开开关S,带电油滴将向下运动答案 C 解析 根据C=及Q=CU知,当减小极板的正对面积时,电容C减小,但由于二极管具有单向导电性,题图中的电容器只能充电不能放电,所以电容器所带电荷量不会减小,根据公式E=可得E=,由此可得电场强度E变大,油滴所受电场力变大,则带电油滴会向上移动,P点与下极板的距离不变,因E变大,故P点的电势升高,选项A、B错误;由以上分析可知将下极板上移,极板间距离减小,电容器的电容C变大,电容器所带的电荷量Q变大,电容器充电,电场强度变大,带电油滴向上运动,选项C正确;断开开关S,由于二极管具有单向导电性,
15、电容器不能放电,电容器所带电荷量Q不变,电容C不变,电压也不变,电容器两极板间的电场强度不变,故油滴仍然处于静止状态,选项D错误。8.(2020山东等级考模拟)如图所示,平行板电容器的两极板水平放置,滑动变阻器的阻值为R,定值电阻的阻值为R0。闭合开关S,当R=0.5R0时,极板带电荷量为Q0,一电子水平射入电容器两极板之间的匀强电场,经水平距离x0后打到极板上;当R=2R0时,极板带电荷量为Q,电子仍以相同速度从同一点射入电场,经水平距离x 后打到极板上。不计电子重力,以下关系正确的是()A.Qx0B.QQ0,xx0C.QQ0,xQ0,x0表示电场强度沿正方向,E0)。则下列说法正确的是()
16、A.原点O处的电势最高,-x1处的电势最低B.电子在-x2处和x1处的电势能相等C.将电子沿x轴从坐标原点O移到x1处,电子的电势能增加D.将电子沿x轴从坐标原点O移到-x1处,电场力做的功为 eE0 x1答案 CD解析 电场线沿x轴正方向,由沿着电场线方向电势降低知,A错误;在E-x图像中,图像与x轴所围成的面积表示电势差,由图像可以得出-x2处与x1处存在电势差,所以电子在-x2处和x1处具有的电势能不相等,B错误;将电子沿x轴从坐标原点O移到x1处,电子克服电场力做功,电子的电势能增加,C正确;坐标原点O与-x1处之间的电势差为 E0 x1,所以将电子沿x轴从坐标原点O移到-x1处,电场
17、力做的功为 eE0 x1,D正确。3.(2020湖南衡阳高三模拟)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能Ep随位移x变化关系如图所示,其中Ox2段是关于直线x=x1对称的两条直线段,x2x3段是曲线,则下列说法正确的是()A.x1处电场强度最小B.在O、x1、x2、x3处电势0、1、2、3的关系为32=01C.Ox2段带电粒子做匀变速直线运动D.Ox1段电场方向不变,大小变,x1x3段的电场强度大小方向均不变答案 B为与Ox1段相等,故此时电场强度并不是最小的,选项A错误;根据电势能与电势的关系:Ep=q,粒子带负电,q0,知电势能越大,粒子所在处的电势越低,所以有32=01,选项B正确;由图可知,Ox1段和Ox2段电场方向相反,故加速度并不相同,不是一直做匀变速运动,选项C错误;Ox1段电场方向不变,大小不变,x2x3段图像的斜率减小,故电场强度大小减小,选项D错误。本本 课课 结结 束束
