专题10　电场及带电粒子在电场中的运动-2023年高三物理二轮复习（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）(江苏专用)

2023年高三物理二轮复习资料（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题） （江苏专用） 专题10　电场及带电粒子在电场中的运动 【命题规律】 1、命题角度： （1）电场的性质； （2）平行板电容器电场问题； （3）电场中的图像问题. （4）带电粒子在电场中运动的分析与计算； （5）带电体在电场和重力场中运动的分析与计算 2、常考题型：选择题 计算题 【知识荟萃】 ★考向一、电场的性质 电场概念的比较 表达式 特点 电场强度 E＝，E＝k，E＝ 矢量，由电场本身决定，电场线越密的地方，电场强度越大 电势 φ＝ 标量，与零电势点的选取有关，沿电场线方向电势逐渐降低 电势能 Ep＝qφ，ΔEp＝－W电 标量，电场力做正功，电势能减少 1．电场中各物理量的关系 2．电场强度的判断 （1）场强方向是正电荷所受静电力的方向，也是电场线上某点的切线方向； （2）电场的强弱可根据电场线的疏密程度来进行比较，大小可根据场强公式进行计算． 3．电势高低的判断 判断依据 判断方法 电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低 场源电荷 的正负 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低 电势能的大小 正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低 静电力做功 根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低 4.电势能大小的判断 （1）做功判断法：由WAB＝EpA－EpB可知，静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增大． （2）电荷电势法：由Ep＝qφ知正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大． （3）能量守恒法：若只有静电力做功，电荷的动能和电势能之和守恒，动能增大时，电势能减小，反之电势能增大． ★考向二、电场中的图像问题 电场中几种常见的图像 v－t图像 当带电粒子只受静电力时，从v－t图像上能确定粒子运动的加速度方向、大小变化情况，进而可判定粒子运动中经过的各点的场强方向、场强大小、电势高低及电势能的变化情况． φ－x图像 （1）从φ－x图像中可以直接判断各点电势的高低，进而确定电场强度的方向及试探电荷电势能的变化． （2）φ－x图线切线的斜率大小等于沿x轴方向电场强度E的大小． E－x图像 以场强沿x轴方向为例： （1）E>0表示场强沿x轴正方向，E<0表示场强沿x轴负方向． （2）图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低需根据电场方向判定． Ep－x图像 （1）图像的切线斜率大小等于静电力大小． （2）可用于判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况. ★考向三、带电粒子在电场中运动 知识结构 1．带电粒子在电场中运动时重力的处理 基本粒子 如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量） 带电体 如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力 2.带电粒子在电场中的运动特点及分析方法 常见运动 受力特点 分析方法 静止或匀速直线运动 合外力F合＝0 共点力平衡 变速直线运动 合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上 1.匀强电场中： （1）用动力学观点分析 a＝，E＝，v2－v02＝2ad （2）用功能观点分析 W＝qEd＝qU＝mv2－mv02 2．非匀强电场中： W＝qU＝Ek2－Ek1 带电粒子在匀强电场中的偏转运动（类平抛） 进入电场时v0⊥E 运动的分解 偏转角：tan θ＝＝＝＝ 侧移距离：y0＝＝ y＝y0＋Ltan θ＝（＋L）tan θ ★考向四、带电体在电场和重力场中的运动 1．带电体在电场、重力场中的运动分析方法 （1）对带电体的受力情况和运动情况进行分析，综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律解决问题． （2）根据功能关系或能量守恒的观点，分析带电体的运动时，往往涉及重力势能、电势能以及动能的相互转化，总的能量保持不变． 2．带电体在电场和重力场的叠加场中的圆周运动 （1）等效重力法 将重力与静电力进行合成，如图所示，则F合为等效重力场中的“重力”，g′＝为等效重力场中的“等效重力加速度”，F合的方向等效为“重力”的方向，即在等效重力场中的竖直向下方向． （2）等效最高点和最低点：在“等效重力场”中做圆周运动的小球，过圆心作合力的平行线，交于圆周上的两点即为等效最高点和最低点． 3．解决带电粒子在交变电场中的运动问题的常用方法： 分段研究，化变为恒. （1）对于带电粒子在交变电场中的运动，需要进行分段处理，分析粒子在每段运动过程中的受力特点和运动性质. （2）作出粒子的v－t图像或某一方向上