适用于新高考新教材2024版高考物理二轮复习第一编核心专题突破专题3电场与磁场第一讲电场带电粒子在电场中的运动课件

这是一份适用于新高考新教材2024版高考物理二轮复习第一编核心专题突破专题3电场与磁场第一讲电场带电粒子在电场中的运动课件，共60页。PPT课件主要包含了通览主干知识，研学核心考点，目录索引，突破热考命题，答案ACD，ACD，电加速模型解法，解题指导审题，答案BD，答案AD等内容，欢迎下载使用。
考点一　电场性质的理解与应用
命题角度1电场强度的矢量性及计算
命题角度2电势和电势能高低的判断
命题角度3电场中的“三线”问题
轨迹线、电场线、等势线
命题角度4电场中的图像问题电场中几种常见的图像
典例剖析例1　(命题角度4)(多选)(2023江苏南京模拟)如图甲所示,O为AB连线的中点,M、N两点在AB连线的中垂线上,A、B、M、N四点距O点的距离均为 。在A、B两点分别固定一点电荷,电荷量均为Q(Q>0)。以O为原点,ON方向为正方向建立x轴。若取无穷远处为电势零点,则ON上的电势φ随位置x的变化如图乙所示。一电荷量为-q(q>0)的带电粒子以一定的初动能从M点沿x轴正方向运动,一定时间后经过N点。不计粒子重力,k为静电力常数。则下列说法正确的是(　　)
练真题·明考向1.(命题角度3)(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(　　)
解析 做曲线运动的物体,其受到的合力指向运动轨迹的内侧,结合图像分析,选项A正确。
2.(命题角度1)(2023湖南卷)如图所示,真空中有三个点电荷固定在同一直线上,电荷量分别为Q1、Q2和Q3,P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°和30°。若P点处的电场强度为零,q>0,则三个点电荷的电荷量可能为(　　)
解析 根据电场强度的矢量性可知,要使P点的电场强度为零,三个点电荷不可能是同种电性,故A、B错误;根据矢量叠加特点和几何关系知,Q1、Q3在P点的电场强度应大小相等,故C错误,D正确。
3.(命题角度3)(多选)(2023山东卷)如图所示,正六棱柱上下底面的中心为O和O',A、D两点分别固定等量异种的点电荷,下列说法正确的是(　　)A.F'点与C'点的电场强度大小相等B.B'点与E'点的电场强度方向相同C.A'点与F'点的电势差小于O'点与D'点的电势差D.将试探电荷+q由F点沿直线移动到O点,其电势能先增大后减小
解析 根据等量异种电荷电场的分布特点可知,F'点和C'点的电场强度大小相等,方向不同,选项A正确;B'点和E'点的电场强度大小相等,方向不同,选项B错误;根据对称性可知,φA'为正值,φD'为负值,φF'为正值,φO'为0,且φA'=-φD',φA'>φF',所以UA'F'=φA'-φF'0)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θ=60°。运动中粒子仅受静电力作用。(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)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?
破题:1.根据在A点速度为零的粒子会沿着电场线方向运动,由动能定理(或牛顿第二定律、运动学公式)列方程求电场强度。2.要使粒子动能增量最大,静电力做功应最多,即要求沿电场线方向移动距离最多,作AC垂线并且与圆相切,切点为D,即粒子要从D点射出时沿电场线方向移动距离最多,通过粒子在电场中做类平抛运动可求。3.因为初速度为0时,动量增量的大小为mv0,所以在电场方向上速度变化为v0,根据C点,应用几何关系确定其出电场的点,然后用类平抛知识求解。
解析 (1)粒子初速度为零,由C点射出电场,故电场方向与AC平行,由A指向C。由几何关系和电场强度的定义知lAC=R①F=qE②
(2)如图所示,由几何关系知AC⊥BC,故电场中的等势线与BC平行。作与BC平行的直线与圆相切于D点,与AC的延长线交于P点,则自D点从圆周上穿出的粒子的动能增量最大。由几何关系知
设粒子以速度v1进入电场时动能增量最大,在电场中运动的时间为t1。粒子在AC方向做加速度为a的匀加速运动,运动的距离等于lAP;在垂直于AC的方向上做匀速运动,运动的距离等于lDP。由牛顿第二定律和运动学公式有
(3)设粒子以速度v进入电场时,在电场中运动的时间为t。以A为原点,粒子进入电场的方向为x轴正方向,电场方向为y轴正方向建立直角坐标系。由运动学公式有
粒子在电场中运动时,其x方向的动量不变,y方向的初始动量为零。设穿过电场前后动量变化量的大小为mv0的粒子,离开电场时其y方向的速度分量为v2,由题给条件及运动学公式有
另解:由题意知,初速度为0时,动量增量的大小为mv0,此即问题的一个解。自A点以不同的速率垂直于电场方向射入电场的粒子,沿y方向位移相等时,所用时间都相同。因此,不同粒子运动到线段CB上时,动量变化都相同,自B点射出电场的粒子,其动量变化也为mv0。由几何关系及运动学规律可得,
练真题·明考向1.(命题角度3)(2023浙江6月选考)AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定,竖直截面如图所示。两板间距为10 cm,电荷量为1.0×10-8 C、质量为3.0×10-4 kg的小球用长为5 cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S,小球静止时,细线与AB板夹角为30°;剪断细线,小球运动到CD板上的M点(未标出),则(　　)
2.(命题角度2)(多选)(2022全国乙卷)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,其横截面如图甲所示,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。不计粒子重力。粒子1、2做圆周运动,圆的圆心为O、半径分别为r1、r2(R