2023高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题三第10讲电场带电粒子在电场中的运动课件

这是一份2023高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题三第10讲电场带电粒子在电场中的运动课件，共58页。PPT课件主要包含了专题三电场和磁场，知识归纳素养奠基，细研命题点提升素养，答案B，答案AB，答案C，答案D，答案AC等内容，欢迎下载使用。
1．电场部分：以带电粒子运动轨迹与电场线或等势面间的关系为核心考查电场的力的性质和能的性质，以带电粒子在匀强电场中的加速、偏转为考查重点，兼顾带电粒子在非匀强电场中的偏转轨迹分析．2．磁场部分：以考查带电粒子在磁场中的圆周运动为主，其次是通电导线在磁场中受安培力作用问题．3．综合部分：带电粒子在复合场中的运动问题和临界问题是考查的重点，并应关注在生产科技中的应用．
1．要熟悉各种电场的电场线、等势面分布特点，运用动力学方法、功能关系解决粒子的运动轨迹和能量变化问题．2．对于带电粒子在电场、磁场和复合场中的运动问题，要善于联系力学中的运动模型(类平抛运动和匀速圆周运动)，从受力情况、运动规律、能量转化等角度分析，综合运用动力学方法和功能关系加以解决．3．了解速度选择器、质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机等构造，明确它们的工作原理．
第10讲　电场、带电粒子在电场中的运动
命题点一　电场力的性质1．电场强度．(1)定义：试探电荷在电场中某个位置所受的电场力跟它的电荷量的比值．(2)公式．
2.电场线．(1)电场线：为了形象地描述电场而引入的假想线．(2)特点．①电场线的疏密表示电场的强弱．②电场线上每一点的切线方向表示该点电场的方向．③电场线起始于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处．④电场线在电场中不相交，不闭合．
如图所示，△ABC是边长为a的等边三角形，O点是三角形的中心，在三角形的三个顶点分别固定三个电荷量均为q的点电荷(电性已在图中标出)，若要使放置在O点处的电荷不受电场力的作用，则可在三角形所在平面内加一匀强电场．静电力常量为k，对于所加匀强电场的电场强度的大小和方向，下列说法正确的是(　　)
如图所示，a、b、c三点在固定点电荷Q1、Q2连线的延长线上，Q1带正电．一带正电粒子从a点由静止释放，仅在电场力作用下运动，经b点时速度最大，到c点时速度为零，下列说法正确的是(　　)A．Q2带正电B．Q2的电荷量小于Q1的电荷量C．a、c两点电势相等D．b点的电场强度比a点大
1．(2022·广州高三综合测)如图，在光滑绝缘斜面上有带电小球a与b，两球同时释放瞬间，a球的加速度刚好为零，则下列关于a、b的电性及初始位置，符合要求的是(　　)  A　　　　　　　 　　　B   C D
解析：带电小球a在光滑绝缘斜面上，对其受力分析，受重力支持力和带电小球b对它的库仑力．两球同时释放瞬间，a球的加速度刚好为零，即带电小球b对它的库仑力与重力和支持力的合力平衡，故带电小球b对小球a的库仑力沿斜面向上．综上所述只有B图符合题意．故选B.
2．(原创)某同学在实验室做电场线模拟实验时，将电场线演示板中的两电极柱连接到感应起电器两放电杆上，摇动起电机，过一会发现蓖麻油里中碎屑有规则地排列起来，拍下照片如图所示，则通过照片可推知(　　)A．左侧电极柱带正电荷，右侧电极柱带正电荷B．A位置电场强度的大小比B位置电场强度大C．A位置电势比B位置电势高D．没有头发屑的地方电场强度一定为零
解析：仅通过照片无法知道电极柱的电性，只能推测是带异种电荷，A选项错误；A点的电场线比B点的电场线密集，A点的电场强度大于B点的电场强度，B正确；仅靠照片，因无法确定两电极性的电性，故无法确定电势的高低，C选项错误；没有头发屑的地方同样有电场，D选项错误，故B选项正确．
命题点二　电场能的性质
(2)根据电势高低判断：正电荷在电势越高的位置电势能越大；负电荷在电势越高的位置电势能越小．(3)根据能量守恒定律判断：电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化，而总和应保持不变，即当其他能增加时，电势能减少．
(多选)(2022·全国乙卷)如图，两对等量异号点电荷＋q、－q(q>0)固定于正方形的4个项点上．L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，O为内切圆的圆心，M为切点．则(　　)A．L和N两点处的电场方向相互垂直B．M点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左C．将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做正功D．将一带正电的点电荷从L点移动到N点，电场力做功为零
解析：两个正电荷在N点产生的场强方向由N指向O，N点处于两负电荷连线的中垂线上，则两负电荷在N点产生的场强方向由N指向O，则N点的合场强方向由N指向O，同理可知，两个负电荷在L处产生的场强方向由O指向L，L点处于两正电荷连线的中垂线上，两正电荷在L处产生的场强方向由O指向L，则L处的合场方向由O指向L，由于正方向两对角线垂直平分，则L和N两点处的电场方向相互垂直，故A正确；正方向底边的一对等量异号电荷在M点产生的场强方向向左，而正方形上方的一对等量异号电荷在M点产生的场强方向向右，由于M点离上方一对等量异号电荷距离较远，则M点的场强方向向左，故B正确；由图可知，M和O点位于两等量异号电荷的等势线上，即M和O点电势相等，所以将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做功为零，故C错误；由图可知，L点的电势低于N点电势，则将一带正电的点电荷从L点移动到N点，电场力做功不为零，故D错误．故选AB.
(2022·浙江卷)某种气体—电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成，其上存在等间距小孔，其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示．下列说法正确的是(　　)
A．a点所在的线是等势线B．b点的电场强度比c点大C．b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大D．将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时电场力做功为零
解析：因上下为两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜，则a点所在的线是电场线，选项A错误；因c处的电场线较b点密集，则c点的电场强度比b点大，选项B错误；因bc两处所处的线为等势线，可知b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大，选项C正确；因dg两点在同一电场线上，电势不相等，则将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时电场力做功不为零，选项D错误．故选C.
1．(2022·佛山二模)如图，医用口罩由多层织物材料构成，其中有一层熔喷布经过特殊工艺处理后成为驻极体材料，这层材料表面长期带有正电荷，能有效吸附细小的粉尘，而这些粉尘通常是细菌和病毒传播的载体．则其中即将被吸附的带电粉尘，一定是(　　)
A．带正电B．沿电场线加速靠近熔喷布C．在靠近熔喷布的过程中电场力做正功D．在靠近熔喷布的过程中电势能增加
解析：由于口罩材料表面长期带有正电荷，则被吸附的带电粉尘，一定是带负电荷，A错误；熔喷布产生的电场线不一定是直线，而只有电场线是直线，带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一条直线上时带电粒子的轨迹才与电场线重合，B错误；由选项A可知，被吸附的带电粉尘，一定是带负电荷，则负电荷靠近熔喷布的过程中电场力做正功，电势能减小，C正确、D错误．故选C.
2．如图所示，某次雷雨天气，带电云层和建筑物上的避雷针之间形成电场，图中虚线为该电场的三条等势线，实线为某带电粒子从A运动到B的轨迹，A、B为运动轨迹上的两点．带电粒子的重力不计，避雷针带负电．则(　　)
A．带电粒子带负电B．避雷针尖端附近电势较高C．带电粒子在A点的加速度大于在B点的加速度D．带电粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
解析：根据带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子受到指向曲线弯曲内侧的作用力，即带电粒子与带负电的避雷针之间为相互吸引力，带电粒子带正电，A错误；避雷针带负电，带电云层和建筑物上的避雷针之间形成电场中，电场线指向避雷针，沿着电场线的方向，电势降低，由此可知，避雷针尖端附近电势较低，B错误；等势线越密集的位置，电场强度越强，由此可知，B点的电场强度大小大于A的，则带电粒子在B点的加速度大于在A点的加速度，C错误；避雷针尖端附近电势较低，即φA>φB，根据电势能与电势的关系Ep＝qφ，又因为粒子带正电，则带电粒子在A点的电势能大于在B点的电势能，D正确．故选D.
3．(2022·广东珠海高三期末)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，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或发散作用，该电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等．一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，则下列说法正确的是(　　)
A．a点的电势高于b点的电势B．a点的电场强度小于c点的电场强度C．电子在a点的电势能小于在c点的电势能D．电子经过a点时的速度大于经过b点时的速度
解析：由电场线与等势面处处垂直和电子运动轨迹的弯曲方向可知，若电子从a点运动到b点，电场力做正功，则电子在a点时电势能大于其在b点的电势能；若电子从b点运动到a点，电场力做负功，则电子在a点时电势能依然大于其在b点的电势能．由于电子带负电，故a点的电势低于b点的电势，故A错误；根据等差等势面的疏密可表示场强大小，由于a点等差等势面比c点稀疏，则a点的电场强度小于c点的电场强度，故B正确；由电场线的方向可判断出φc>φa，电子在电势低的地方电势能大，在电势高的地方电势能小，故电子在a点的电势能大于在c点的电势能，故C错误；电子只在电场力作用下运动，其动能和电势能之和不变，又因为电子在a点时电势能大于其在b点的电势能，故其在a点时动能小于其在b点的动能，经过a点时速度小于经过b点速度，故D错误．故选B.
命题点三　与平行板电容器有关的电场问题
(多选)(2022·广州综合测试)如图，在干燥的冬天，手接触房间的金属门锁时，会有一种被电击的感觉，带负电的手在缓慢靠近门锁还未被电击的过程中，门锁(　　)
A．近手端感应出正电荷B．电势比手的电势低C．与手之间场强逐渐增大D．与手之间场强保持不变
如图甲，先将开关S掷向1，给平行板电容器C充电，稳定后把S掷向2，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息导入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的图像如图乙所示．将电容器C两板间的距离增大少许，其他条件不变，重新进行上述实验，得到的I-t图像可能是(　　)
1．(多选)电容式加速度传感器在安全气囊、手机移动设备方面应用广泛．其原理如图所示，质量块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，但不能上下移动．下列关于该传感器的说法正确的是(　　)
A．当电路中没有电流时，电容器所带电荷量保持不变B．当电路没有电流时，传感器一定处于平衡状态C．当电路中有顺时针方向的电流时，电容器电容一定增大D．当电路中有顺时针方向的电流时，传感器一定向右运动
解析：当电路中没有电流时，说明电容器充放电结束，处于稳定状态，电荷量保持不变，故A正确；当传感器以恒定加速度运动时，根据牛顿第二定律可知，弹力大小不变，则电容器的电容不变，因两极的电压不变，则电容器的电量不变，因此电路中没有电流，故B错误；当电路中有顺时针方向的电流时，说明电容器处于充电状态，根据Q＝CU，可知，电容器的电容在增大，故C正确；当电路中有顺时针方向电流时，由上分析，可知，电容器的电容在增大，插入极板间电介质加深，因此传感器可能向左减速，也可能向右加速，故D错误．故选AC.
2．图示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动．若某次膜片振动时，膜片与极板距离增大，则在此过程中(　　)
A．膜片与极板间的电容增大B．极板所带电荷量增大C．膜片与极板间的电场强度增大D．电阻R中有电流通过
3．电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛．使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程．电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化．图甲直流电源电动势E＝8 V、内阻不计，充电前电容器带电量为零．先使S与“1”端相连，电源向电容器充电．充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕．计算机记录的电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示．
(1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻R0的电流方向________(选填“相同”或“相反”)；(2)图像阴影为I-t曲线图像与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积S1______S2(选填“>”、“”或“0)倍．a右侧有水平向右的匀强电场区域，场强大小为1.0×105 N/C、场区宽度为2 m．现同时给a、b以1 m/s的速度开始运动，使a水平向右进入电场区域、b水平向左运动，细绳绷紧瞬间两球具有共同速度v，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)细绳绷紧瞬间a到电场左边界的距离；(2)v与k的关系式；(3)a球离开电场区域时速度大小．