（广东版）2022届高三物理第二轮专题复习（专家概述+解题思路与方法+专题测试）专题六 带电粒子在电场中的运动

专题六带电粒子在电场中的运动【专家概述】一、本专题的重点和难点内容1、带电粒子在电场中受电场力，电场力计算公式有：。是两个静止的点电荷之间的作用力。2、在匀强电场中，电场强度公式：。在一个点电荷电场中，电场强度公式：。3、带电粒子在电场中的能量有动能，有电势能。电场力做功公式。4、在电场中，可用电场线描述电场，电场线密表示电场强，电场线疏表示电场弱。顺着电场线移动，电势降低。5、平行板电容器涉及的公式有：，，。二、本专题的解题思路与方法1、运动问题仍然按力学总结的方法执行。其它问题见下面：2、正电荷在电场中受电场力方向与电场方向相同。正电荷顺电场线移动，电场力做正功，电势能降低。负电荷正好相反。3、电源与电容器相连不断开，电容器电压等于电源电动势。电源与电容器相连后，再断开，电容器电量不变。4、带电粒子在平行板电容器中的运动：平行极板方向为匀速直线运动，垂直极板方向为匀变速直线运动。5、验电器只能检查物体是否带电，静电计不仅可以检查物体是否带电，还可以测量静电压。【经典例说】例1（珠海二模）如图，Q1、Q2是真空中的两个等量正点电荷，O为它们连线中点，、是位于其连线的中垂线上的两点，现用、、分别表示这三点的电场强度大小，用、、分别表示这三点的电势高低，则（）-6-\nA．==B．＜＜C．＞＞D．==答案：C分析：每个点电荷在它周围空间产生电场，两个点电荷的总电场是它们两个电场的矢量合成，合成方法遵守平行四边形法则，在此我们只记忆大概的样子即可。解：O点处电场强度为零，向上下两侧移动，电场强度逐渐增大到最大值后再减小，直到无穷远为零。选项ABD错误。顺电场线电势降低，选项C正确。小结：等势面与电场线垂直，顺着电场线电势降低。电场强度的大小，可用电场线疏密程度来表示。变式训练．（上海高考）电场线分布如图所示，电场中a、b两点的电场强度大小分别为已知和，电势分别为和，则（）A．，B．，C．，D．，．（上海高考）两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势随位置变化规律的是图（）例2（深圳二模）一电子仅受电场力作用，从高电势处移动到低电势处，则（）A．电场力对电子做正功B．电子的电势能减少C．电子的动能减少D．电子的动能和电势能的总和保持不变答案：CD分析：电子在电场中只受电场力，动能与电势能相互转化，总能量守恒。解：电子带负电，电子在电势高处电势能小，电子从高电势处移到低电势处，电势能变大，电场力做负功，动能减小，选项A错误，选项B错误，选项C正确。根据能量守恒，选项D正确，微观粒子不计重力势能。-6-\n小结：电场力做正功时，电势能减小，与在重力场的物体类似，重力做正功时，重力势能减小。变式训练．（惠州一调）一电荷在电场中只在电场力作用下从静止开始，则它一定（）A．向场强小的地方运动B．向电势低的地方运动C．向其电势能小的地方运动D．沿某条电场线运动．（揭阳二模）一个带电粒子在静电场中由静止释放，仅受电场力的作用，则：（）A．加速度一定不变B．运动轨迹一定与电场线重合C．运动轨迹可能与等势面保持垂直D．电势能可能逐渐减少例3（揭阳一模）如图，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，仅在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹，Ｍ点在轨迹的最右方，则（）A．此粒子带负电B．粒子在Ｍ点的速率最大C．粒子在Ｍ点的速率最小D．粒子在电场中的电势能始终在增加答案：AC分析：带电粒子在电场中受电场力，与速度方向有一定夹角，所以做曲线运动。解：由图轨迹可以看出，粒子受向左的力，所以此粒子带负电，选项A正确。电场力做负功时，动能减小，选项C正确，选项B错误。粒子在电场中的电势能先增加后减小，选项D错误。小结：处理此类型题时，一定要确定初速度方向，电场力方向，夹角为锐角时，电场力做正功，动能增大，夹角为钝角时，电场力做负功，动能减小。变式训练．（天津高考）一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c.已知质点的速率是递减的.关于b点电场强度E的方向，下列图示可能正确的是(虚线是曲线b点的切线)（）-6-\n．（湛江二模）如图所示，实线表示匀强电场的电场线，虚线表示某一带电粒子从a点进入电场时通过该电场区域的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点.若带电粒子在运动中只受电场力作用，则由此图可作出正确的判断是（）A．粒子带正电B．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能C．粒子在a点的加速度大于在b点的加速度D．粒子在a点的速度小于在b点的速度PtUABUO-UOOT/2TAB图(a)图(b)例4（安徽高考）如图(a)所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处.若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上.则t0可能属于的时间段是（）A．B．C．D．答案：B分析：带电粒子为正电，受电场力向右，最终打在A板上，这就要求向右运动的少，向左运动的多，才能达到此目的。解：若，带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在B板上，所以A错误.若，带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离大于向右运动的距离，最终打在A板上，所以B正确.若，带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离小于向右运动的距离，最终打在B板上，所以C错误.若，带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在B板上，所以D错误.小结：带电粒子在交变电场中受电场力的方向是变化的，因此该粒子的运动可能出现调头的可能。若加速、减速时间相同，则向一个方向运动，否则，左右来回运动。变式训练．（浙江高考）-6-\n如图甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料.图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连.质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集.通过调整两板间距d可以改变收集效率.当d=d0时为81%(即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集).（不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用.）(1)求收集效率为100%时，两板间距的最大值为；(2)求收集率与两板间距的函数关系；(3)若单位体积内的尘埃数为n，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量与两板间距d的函数关系，并绘出图线.．（湛江一模）如图所示是一种电容式传感器的部分电路，A为固定电极，B为可动电极，A、B组成一个电容大小可变的平行板电容器.当待测压力F施加在可动电极B上时，可动电极可以向上下平行移动，从而改变了电容器的电容.图中S一直闭合，如果施加图中所示的压力F，可以观察到原来静止的带电小球将要（）A．静止不动B．向上运动C．向下运动D．无法判断例5（广州二模）如图所示，匀强电场中某电场线上的两点A、B相距0.2m，正电荷q=10-6C从A移到B，电场力做功为2×10-6J，则（）ABA．该电场的场强为10V/mB．该电场的方向由A向BC．A、B间的电势差为10VD．B点的电势比A点的高答案：AB分析：带电粒子在电场中运动，电场力做功，在匀强电场中，解：根据W=qEd，得：E=10V/m，选项A正确。电场力做正功，说明电场力向右，正电荷受力方向与电场强度方向一致，选项B正确。根据U=Ed，得：U=2V，选项C错误。顺着电场方向，电势降低，选项D错误。-6-\n小结：正电荷顺电场线运动，电场力做正功，电势能减小，动能增大。顺电场力移动，电势降低。变式训练．（肇庆二模）一个正电荷在电场中沿某一电场线由M点移动到N点，在此过程中有可能的是（）MNA、电场力的大小不断变大B．电场力的大小保持不变C．电荷克服电场力做功D．电荷的电势能不断变大．（四川高考）质量为m的带正电小球由空中A点无初速度自由下落，在t秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过t秒小球又回到A点.不计空气阻力且小球从末落地，则（）A．整个过程中小球电势能变换了mg2t2B．整个过程中小球动量增量的大小为2mgtC．从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg2t2D．从A点到最低点小球重力势能变化了mg2t2-6-