第09讲 带电粒子在电场中的运动-2023届高三物理二轮复习精讲精练（新高考）

2022-2023高考物理二轮复习（新高考） 专题04力与场 · 高考考点分析--电场和磁场是高中物理中较难的知识点，原因就是该部分知识较为抽象，变化较多，与前面的运动、力、能量相结合,进行综合。在高考的试题中，此部分题多为中高难度题型，属于拔高提分的关键。高考命题中的热点主要集中在通过电场中各物理量之间的关系对其进行计算、带电粒子在电场中的抛体运动、粒子在磁场中的圆周运动等。题型一般为单项选择题、不定项选择题、计算题。 · 知识框架 · 学习目标 1.电场中各物理量之间的关系。 2.运用牛顿第二定律将电场力与运动联系起来。 3.合理运用直线运动与曲线运动的知识解决粒子在电场和磁场的运动。 4.熟悉电场和磁场在生活、科技中的应用。 09讲 带电粒子在电场中的运动 · 带电粒子在电场中的运动的思维导图 · 重难点突破 1.电场的基本性质 (1)对电场强度的三个公式的理解 ①E＝是电场强度的定义式，适用于任何电场。电场中某点的场强是确定的，其大小和方向与试探电荷q无关。 ②E＝k是真空中点电荷所形成的电场的场强的决定式，只适用于点电荷的电场。某点的电场强度E由场源电荷Q和该点到场源电荷的距离r决定。 ③E＝是场强与电势差的关系式，只适用于匀强电场。注意：式中d为两点间沿电场方向的距离。 (2)电场能的性质 ①电势与电势能：φ＝。 ②电势差与电场力做功：UAB＝＝φA－φB。 ③电场力做功与电势能的变化：W＝－ΔEp。 (3)等势面与电场线的关系 ①电场线总是与等势面垂直，且从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。 ③沿等势面移动电荷，电场力不做功；沿电场线移动电荷，电场力一定做功。 2．平行板电容器问题的三个公式、两种情形 (1)三个公式：①C＝；②C＝；③E＝。 (2)两种情形：与直流电源相连时，两极板间电压不变；充电后断开电源时，两极板所带电荷量不变。 3．带电粒子在电场中常见的运动类型 (1)直线运动：通常利用动能定理qU＝mv2－mv来求解；对于匀强电场，电场力做功也可以用W＝qEd来求解。 (2)偏转运动：一般研究带电粒子在匀强电场中的偏转问题。对于类平抛运动可直接利用类平抛运动的规律以及推论；较复杂的曲线运动常用运动的合成与分解的方法来处理。 · 考点应用 1.要求带入正负计算的公式： 电势的定义式：φ＝ 电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB 电势差：UAB＝ 电场力做的功等于电势能的减小量：WAB＝EpA－EpB 例1：电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8J，在B点的电势能为0.80×10－8J.已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量大小为1.0×10－8C，那么（  ） A．该电荷为负电荷 B．该电荷在A点所受的电场力比在B点所受的电场力大 C．A、B两点的电势差UAB=4.0V D．把电荷从A移到B，电场力做功为2.5×10－10J 跟踪训练1：（2022秋·上海长宁·高二统考期末）如图所示，虚线表示匀强电场的等势线，电场中有相距4cm的A、B两点．将电荷量为-2×10-7C的点电荷放在A点时，电势能为5×10-6J；放在B点时，电势能为0，则A的电势=_____V，该点电荷在A点受到的电场力=_____N。 2.等势面的四个特点 ①等势面一定与电场线垂直． ②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功． ③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面． ④等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小． 例2：（2022秋·北京朝阳·高二北京八十中期中）如图是某电场电场线的分布图，其中a、b是电场中的两点。下列说法正确的是（    ） A．a点的场强比b点的场强大 B．a点的电势比b点的电势高 C．电子在a点的电势能比它在b点的电势能大 D．电子在a点的电势能比它在b点的电势能小 3.判断电势高低的三种方法 ①依据电场线的方向：沿电场线方向电势逐渐降低． ②依据UAB＝：UAB>0则φA>φB，UAB<0则φA<φB. ③依据φ＝：正电荷在电势能大的点电势较高，负电荷在电势能大的点电势较低． 例3：如图所示，a、b分别为一中对等量同种电荷连线上的两点（其中b为中点），c为连线中垂线上的一点。今将一带电量为q的负点电荷自a沿直线移到b再沿直线移到c，下列有关说法中正确的是（   ） A．电荷q受到的电场力的合力一直变小 B．电荷q的电势能一直增加 C．电荷q受到的电场力的合力方向一直不变 D．a，b，c三点中，a点的电势最高 跟踪训练3：（2023秋·山东聊城·高三聊城二中校考期末）如图所示，等边三角形ABC的顶点A、B、C分别固定三个电荷量相等的点电荷，其中A处的电荷带负电，B、C处的电荷带正电，M、N、H分别为三角形三条边的中点