第一部分 专题三 第1讲 电场的性质 带电粒子在电场中的运动-【创新教程】2024高考物理总复习大二轮专题增分方案教师用书word（新教材）

第1讲　电场的性质　带电粒子在电场中的运动 真题引领 1.(2023·湖南卷，5)如图，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(　　) A．Q1＝q，Q2＝q，Q3＝q　　　　　　 B．Q1＝－q，Q2＝－q，Q3＝－4q C．Q1＝－q，Q2＝q，Q3＝－q D．Q1＝q，Q2＝－q，Q3＝4q [解析]　A、B.选项AB的电荷均为正和均为负，则根据电场强度的叠加法则可知，P点的场强不可能为零，AB错误；C.设P、Q1间的距离为r，则Q1、Q3在P 28 学科网（北京）股份有限公司 点产生的合场强大小有cos 120°＝，解得E＝，A、B.选项AB的电荷均为正和均为负，则根据电场强度的叠加法则可知，P点的场强不可能为零，AB错误； C.设P、Q1间的距离为r，则Q1、Q3在P点产生的合场强大小有cos 120°＝，解得E＝，而Q2产生的场强大小为E＝， 则P点的场强不可能为零，C错误；D.设P、Q1间的距离为r，则Q1、Q3在P点产生的合场强大小有cos 120°＝，解得E＝， 而Q2产生的场强大小为E＝，则P点的场强可能为零，D正确． [答案]　D ◆[情境设置] 以真空中三个点电荷固定在同一直线上为背景，创设学习探索类情景． ◆[素养聚焦] 考查电场强度的叠加，体现科学归纳、科学推理的核心素养. 真题引领 2.(多选)(2023·山东卷，11)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号的点电荷，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]　 28 学科网（北京）股份有限公司 D．将六棱柱的上表面拿出 由几何条件可知正电荷在OF中点K的场强方向垂直OF，则K点的合场强与OF的夹角为锐角，在F点的场强和OF的夹角为钝角，因此将正电荷从F移到O点过程中电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，D正确；C.由等量异种电荷的电势分布可知φA′＝φ＞0，φD′＝－φ＜0，φO′＝0，φF′＞0， 因此φA′－φF′＝φ－φF′＜φO′－φD′＝φ，C正确；AB.由等量异种电荷的对称性可知F′和C′电场强度大小相等，B′和E′电场强度方向不同，A正确B错误． [答案]　ACD ◆[情境设置] 以考查电场力和能的性质为背景，创设学习探索类情景． ◆[素养聚焦] 考查电场强度的叠加及电势能增减的判断，体现科学归纳、科学推理的核心素养． 3.(2022·广东卷，14)密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性，因此获得了1923年的诺贝尔奖．如图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d的足够大金属极板，上极板中央有一小孔．通过小孔喷入一些小油滴，由于碰撞或摩擦，部分油滴带上了电荷．有两个质量均为m、位于同一竖直线上的球形小油滴A和B，在时间t内都匀速下落了距离h1.此时给两极板加上电压U(上极板接正极)，A继续以原速度下落，B经过一段时间后向上匀速运动．B在匀速运动时间t内上升了距离h2(h2≠h1)，随后与A合并，形成一个球形新油滴，继续在两极板间运动直至匀速．已知球形油滴受到的空气阻力大小为f＝kmv，其中k为比例系数，m为油滴质量，v为油滴运动速率．不计空气浮力，重力加速度为g.求： (1)比例系数k； (2)油滴A、B的带电量和电性；B上升距离h2电势能的变化量； (3)新油滴匀速运动速度的大小和方向. 解析：(1)未加电压时，油滴匀速时的速度大小v1＝， 匀速时mg＝f，又f＝kmv1，联立可得k＝， 28 学科网（北京）股份有限公司 (2)加电压后，油滴A的速度不变，可知油滴A不带电，油滴B最后速度方向向上，可知油滴B所受电场力向上，极板间电场强度向下，可知油滴B带负电，油滴B向上匀速运动时，速度大小为v2＝， 根据平衡条件可得mg＋kmv2＝q，解得q＝， 根据ΔEp＝－W电，又W电＝·qh2，联立解得ΔEp＝. (3)油滴B与油滴A合并后，新油滴的质量为2 m，新油滴所受电场力F′＝＝，若F′＞2mg，即h2＞h1，可知v2＞v1， 新油滴速度方向向上，设向上为正方向，根据动量守恒定律mv2－mv1＝2mv共 可得v共＞0，新油滴向上加速，达到平衡时2mg＋k·(2m)v＝F′， 解得速度大小为v＝，速度方向向上；若F′＜2mg，即h1＞h2， 可知v2＜v1，设向下为正方向，根据动量守恒定律mv1－mv2＝2mv共′，可知v共′＞0