3.1电场-2025年高考物理二轮复习素养升级

专题三 电场与磁场 3.1电场 【命题分析】 （一）基础概念体系 1. 电场强度矢量性（方向判断、叠加原理） 2. 电势能-电势-电势差关系网 3. 电场线与等势面空间分布特征 4. 电容器动态分析（Q、U、E随介质、间距变化） （二）核心物理模型 1. 点电荷系统：库仑力平衡与运动 2. 加速-偏转组合场：示波管原理深化 3. 交变电场中粒子运动（临界条件分析） 4. 复合场综合问题（电磁场与现代科技应用） 【素养要求】 （一）情境创新方向 1. 静电除尘、电容传感器等工程应用 2. 带电粒子分离装置（质谱仪新型变式） 3. 微元法处理非匀强电场问题 4. 图像信息题（E-x、φ-r图像转换） （二）能力考查维度 1. 空间想象：三维电场分布可视化 2. 数学建模：微分思想在连续带电体中的应用 3. 辩证思维：能量观与动力学方法的综合运用 4. 误差分析：实验设计类问题的深度考查 1．（2025·浙江·高考真题）三个点电荷的电场线和等势线如图所示，其中的d，e与e，f两点间的距离相等，则（　　） A．a点电势高于b点电势 B．a、c两点的电场强度相同 C．d、f间电势差为d、e间电势差的两倍 D．从a到b与从f到b，电场力对电子做功相等 2．（2024·浙江·高考真题）如图所示空间原有大小为E、方向竖直向上的匀强电场，在此空间同一水平面的M、N点固定两个等量异种点电荷，绝缘光滑圆环ABCD垂直MN放置，其圆心O在MN的中点，半径为R、AC和BD分别为竖直和水平的直径。质量为m、电荷量为+q的小球套在圆环上，从A点沿圆环以初速度v0做完整的圆周运动，则（　　） A．小球从A到C的过程中电势能减少 B．小球不可能沿圆环做匀速圆周运动 C．可求出小球运动到B点时的加速度 D．小球在D点受到圆环的作用力方向平行MN 重点一 电场的性质 1.电场强度的分析与计算 (1)电场强度的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，电场的强弱(电场强度的大小)可根据电场线的疏密程度来进行比较。 (2)计算电场强度常用的方法：公式法、平衡条件求解、叠加合成法、对称法、补偿法、等效法。 2.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；越靠近正电荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低 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 3.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可知，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，动能减小时，电势能增大。 4.电场的叠加 (1)电场强度的叠加：电场强度是矢量，遵循平行四边形定则； (2)电势的叠加：某点电荷Q在距离该电荷r处的电势φ=；多个电荷共同激发的电场中，某点的电势等于各个电荷单独在该点激发的电势的代数和。 例题1. 电缆周围的电场分布对电缆的电气强度影响很大。如图所示为电缆终端周围的电场分布情况，图中虚线为等势线，实线为电场线，下列说法正确的是（    ） A．电场中b点的场强与d点的电场强度相同 B．将一电子放在c点，电子的电势能为30eV C．将一电子由a点经b点移至c点，电场力先做正功后做负功 D．在b点由静止释放一带正电的粒子，粒子将沿电场线运动 训练1. 静电场中有一水平光滑绝缘桌面，桌面上有一电场线与x轴重合，将一个质量为m、电荷量为可视为点电荷的带电小球从桌面上坐标处由静止释放后，小球沿x轴向正方向运动，其加速度a随坐标x变化的图像如图所示。小球在运动过程中电荷量不发生变化，下列说法正确的是（    ） A．该电场为匀强电场 B．该电场线上电场的方向沿x轴负方向 C．小球运动到处的速度大小为 D．小球运动到处速度减为0 重点二 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电场强度方向、电场强度大小、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表示沿x轴方向电场强度E的大小 E-x图像 以电场强度沿x轴方向为例： (1)E>0表示电场强度沿x轴正方向，E<0表示电场强度沿x轴负方向 (2)图线与x轴围成的“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表示静电力大小 (2)可用于判断电场强度、动能、加速度等随位移的变化情况 例题2. 一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能，随位移x变化的关系如图所示，其中段是关于直线对称的曲线，段是直线，则下列说法正确的是（    ） A．处电场强度最小，但不为零 B．粒子在段做匀变速运动，段做匀速直线运动 C．若、处电势为、，则 D．段的电场强度大小、方向均不变 训练2. 如图所示为某静电场中x轴上各点电势的分布图，一质量为m、电荷量为q的粒子从处由静止释放，仅在静电力作用下开始沿x轴正方向运动。已知和处电势相等，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．粒子带正电 B．粒子能在区间内往复运动 C．粒子释放后向右运动的过程中，电势能先增大后减小 D．粒子释放后向右运动的过程中，加速度先减小后增大 重点三 带电粒子(带电体)在电场中的运动 1.带电粒子(带电体)在电场中运动时重力的处理 基本粒子一般不考虑重力，带电体(如液滴、油滴、尘埃等)一般不能忽略重力，除有说明或明确的暗示外。 2.带电粒子(带电体)在电场中的常见运动及分析方法 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.用动力学观点分析：a=，E=，v2-=2ad，适用于匀强电场 2.用功能观点分析：W=qU=mv2-m，匀强和非匀强电场都适用 带电粒子在匀强电场中的偏转 进入电场时v0⊥E，粒子做类平抛运动 运动的分解 偏转角：tan θ==== 侧移距离：y0==，y=y0+Ltan θ=(+L)tan θ 粒子斜射入电场，粒子做类斜抛运动 运动的分解 垂直电场方向做匀速直线运动：x=v0tsin θ 沿电场方向做匀变速直线运动：y=v0tcos θ-t2 带电粒子在非匀强电场中运动 静电力在变化 动能定理，能量守恒定律 例题3. 反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用带电粒子在电场中的振荡来产生微波，振荡原理可以理解为：如图所示，以O为原点建立x轴，区域有匀强电场沿x轴负方向，其电场强度，区域有非匀强电场沿x轴正方向，其电场强度，一带负电粒子质量为，电荷量大小为，从处P点由静止释放，粒子仅在静电力作用下在x轴上往返运动。已知质点做简谐振动周期公式（m为质点质量，k为振动系数），设原点O处电势为零。下列说法正确的是（　　） A．粒子的最大速度为 B．粒子运动到原点O右侧最低电势为 C．粒子运动的周期为 D．粒子向右运动距O点的最远距离为 训练3. 如图所示，一个电容为C的平行板电容器与恒压电源相连，平行板电容器极板长度为d，极板间距离也为d。一电荷量为q、质量为m的粒子以平行于极板的速度v0贴近上极板从左侧进入电场，恰好能从两极板间的中点射出。不计粒子所受重力，忽略电容器两极板的边缘效应。下列说法正确的是（　　） A．粒子带负电 B．带电粒子射出电场时的速度大小为2v0 C．若将下极板上移，则粒子恰好紧贴下极板右侧射出 D．若断开开关后将下极板上移，则粒子穿过平行板电容器的过程中电势能减少了 难点一 带电体在电场和重力场的叠加场中运动的分析方法 (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。 例题4. 如图所示，一轻质细绳两端固定于两根竖直杆等高的P、Q两点，带电小球通过光滑绝缘轻挂钩挂在细绳上，小球静止时细绳位置如图中实线所示。现加一水平向右的匀强电场，当小球再次平衡时，细绳位置如图中虚线所示。已知绳长保持不变，当小球再次平衡时，下列说法正确的是（　　） A．挂钩两侧细绳的夹角和原来相等 B．挂钩对小球的作用力比原来大 C．细绳对挂钩的作用力大小和原来相等 D．两杆在P、Q两点对细绳的作用力比原来小 训练4. 如图所示，空间中存在水平向右的匀强电场，一质量m=20g、电荷量的小球以大小v0=20m/s的初速度与水平方向成θ=30°的夹角由K点斜向上射出，小球由K点运动至最高点P（图中未画出）时，其机械能的增加量为13J。取g=10m/s2，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．由K至P，小球的电势能增加了13J B．由K至P，小球的重力势能增加了4J C．小球在P点的速度大小为40m/s D．电场强度的大小为 难点二 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”中做圆周运动的带电体，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。 例题5. 如图甲所示为一种“自动旋转电玩小球”玩具模型的简化图。内侧半径为的光滑绝缘轨道竖直固定放置，轨道内部存在与轨道平面平行的匀强电场（方向未知）。轨道内侧有一质量为，带电量为的五彩小球从轨道最低点以某一初速度启动，在轨道平面内沿逆时针方向恰好能做完整的圆周运动。运动过程中，小球与轨道圆心的连线与方向的夹角记为，乙图所示为小球在运动过程中的电势能随角度的变化情况，已知重力加速度为，则（　　）    A．匀强电场的方向水平向右 B．电场强度的大小为 C．小球运动过程中动能的最小值为 D．小球运动过程中对轨道压力的最大值为 训练5. 如图所示，竖直平面内有一固定绝缘轨道ABCDP，由半径m的圆弧轨道CDP和与之相切于C点的水平轨道ABC组成，圆弧轨道的直径DP与竖直半径OC间的夹角，A、B两点间的距离m。质量kg的不带电绝缘滑块静止在A点，质量kg、电荷量C的带正电小球静止在B点，小球的右侧空间存在水平向右的匀强电场。现用大小N、方向水平向右的恒力推滑块，滑块到达B点前瞬间撤去该恒力，滑块与小球发生弹性正碰，碰后小球沿轨道运动，到达P点时恰好和轨道无挤压且所受合力指向圆心。小球和滑块均视为质点，碰撞过程中小球的电荷量不变，不计一切摩擦。取m/s2，，。下列说法错误的是（　　） A．撤去该恒力瞬间滑块的速度大小为6m/s B．匀强电场的电场强度大小E大小是N/C C．小球到达P点时的速度大小是2.5m/s D．小球和滑块碰撞后，滑块速度大小为4m/s （建议用时：30分钟） 一、单选题 1．如图所示，A、B两点分别固定电荷量为、的两个点电荷，以B为圆心的圆交A、B中垂线于C、D两点，交AB延长线于P点，下列说法正确的是（　　） A．C、D两点电场强度相同 B．C、D两点电势不同 C．将一正电荷从C点沿上方圆弧移至P点，电势能减小 D．将一负电荷从P点沿下方圆弧移至D点，电场力做负功 2．口罩生产过程要运用静电纺丝技术，原理如图所示。收集板和喷口分别接高压电源的正、负极，高压电源使喷口和收集板带电进而产生强电场。在强电场作用下，带电聚合物溶液微粒从静止开始由喷口飞向收集板形成纳米无纺布。喷口带负电，可视为电荷量为的点电荷，收集板视为无限大带电平面，喷口到收集板的垂直距离为。忽略聚合物溶液微粒的重力，静电力常量为。下列说法正确的是（　　） A．聚合物溶液微粒从喷口向收集板运动过程中加速度增大 B．聚合物溶液微粒从喷口向收集板运动过程中电势能增大 C．收集板左侧表面上，电场强度方向垂直于收集板向左 D．喷口到收集板垂直路径上的中点处的电场强度大小为 3．如图所示，在粗糙绝缘水平地面上关于点对称的两点分别固定两个相同的正点电荷，在连线上的点静止释放一个带正电的绝缘小物块（可视为点电荷）后，小物块向右运动至最右端点位于间未画出）。以点为原点沿水平地面向右建立轴，取无穷远处为零势能点。小物块加速度、动能、电势能、动能和电势能之和随轴坐标变化正确的是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，A、B两点固定等量的异种电荷，四边形ACBD为菱形，F、G、H、I分别为AD、AC、BD、BC边的中点，则下列说法正确的是（　　） A．F、I两点电场强度大小相等、方向不同 B．在矩形FHIG四边上，H和I点为电势最低点 C．将一个负的试探电荷从F点沿直线移到G点，电势能先减小后增大 D．将一个正的试探电荷从D点沿直线移到C点，电场力先做负功后做正功 5．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨间距为L，与水平面夹角为，两导轨上下两端用阻值均为的电阻相连，该装置处于磁感应强度大小为B、竖直向上的匀强磁场（未画出）中。上端电阻两端分别与一电容器两极板相连，电容器板间距为d，二极管为理想二极管，电容器上极板接地。质量为M、电阻为R、长也为L的金属杆垂直导轨放置，由静止释放金属杆经时间t后做匀速直线运动，金属杆匀速运动时，一质量为m的带电液滴恰好悬浮在两板间P点。在运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨的电阻及空气阻力，重力加速度为g。则（    ） A．带电液滴带正电 B．金属杆匀速运动的速度大小为 C．带电液滴的电荷量大小为 D．金属杆匀速运动时，若将电容器上极板向上移动，则P点的电势不变 6．如图（1）所示，竖直放置的绝缘轻弹簧一端固定在平行板电容器下极板。带电小球在轻弹簧正上方某处由静止释放，取该位置为坐标原点，竖直向下为x轴正方向。在小球下落的全过程中，以下极板为重力势能零参考面，小球的机械能E随位移x的变化关系如图（2）所示。弹簧始终在弹性限度内，小球质量为1 kg，重力加速度 g取。则下列说法正确的是（　　） A．小球下落过程中刚接触弹簧时动能最大 B．电场力大小为 C．小球在释放位置所具有的电势能为 D．下落过程中小球和弹簧组成的系统机械能最小值为 7．如图所示，在光滑绝缘的水平面上，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B，小球可视为质点，A球的电荷量为+3q，B球的电荷量为-5q，组成一带电系统，处于静止状态。NQ与MP平行且相距3L，开始时MP恰为杆的中垂线。现在MP、NQ间加上水平向右的匀强电场E，带电系统开始运动。则（　　） A．B球刚进入电场时，速度大小为 B．A球刚离开电场时，速度大小为 C．B球进入电场后的最大位移为2L D．B球从开始运动到最大位移的过程，其电势能的变化量为 8．如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷，将质量为m，带电量为+q的小球从半径为R的圆弧管的水平直径端点A由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力，下列说法不正确的是（　　） A．则固定于圆心处的点电荷在弧AB中点处的电场强度大小为 B．小球滑到最低点的速度大小为 C．O处的点电荷一定带负电 D．电场力对小球不做功 二、多选题 9．如图所示，A、B、C、D是边长为d的正方形的四个顶点，空间存在与正方形所在平面平行的匀强电场。一重力不计，电荷量为的带电粒子从C点以初动能开始运动，并先后经过A、B两点，经过A、B两点的动能分别为和。下列说法正确的是（　　）      A．A、D两点的电势差 B．匀强电场的电场强度大小 C．匀强电场的电场强度方向与AB边夹角为指向右下方 D．带电粒子由C到A和由A到B所用的时间之比为 10．如图所示，直角三角形ABC位于竖直平面内，AB沿水平方向，长度为l，∠C=30°，竖直平面内存在一匀强电场，一个质量为m，电荷量为q（q>0）的带正电微粒从C移动到A，电场力做功为，从C移动B，电场力做功（W>0），微粒仅受电场力作用，下列说法正确的是（　　） A．电场强度沿BC方向 B．该带电微粒从A点沿CA以v射出，经过时间粒子动能最小 C．该带电微粒从A点沿CA以v射出，经过时间粒子速度大小刚好为v D．该带电微粒从A点沿AB方向射出，要使微粒经过C点，则在A点的动能为 三、解答题 11．如图所示，一真空示波管的电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电场加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，偏转电场的右端到荧光屏的距离为x，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子重力。 （1）求电子穿过A板时的速度大小v0； （2）求电子从偏转电场射出时的侧移量y； （3）求OP的距离Y。    12．一光滑绝缘细直长杆处于静电场中，沿细杆建立坐标轴，以处的点为电势零点，如图甲所示。细杆各处电场方向沿轴正方向，其电场强度随的分布如图乙所示。细杆上套有可视为质点的带负电圆环，质量、电荷量大小，受到沿轴正方向的恒力的作用，从点静止开始运动，求： (1)带电圆环在处的加速度的大小； (2)带电圆环在处的动能； (3)带电圆环在运动区间内的电势能的最大值。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题三 电场与磁场 3.1电场 【命题分析】 （一）基础概念体系 1. 电场强度矢量性（方向判断、叠加原理） 2. 电势能-电势-电势差关系网 3. 电场线与等势面空间分布特征 4. 电容器动态分析（Q、U、E随介质、间距变化） （二）核心物理模型 1. 点电荷系统：库仑力平衡与运动 2. 加速-偏转组合场：示波管原理深化 3. 交变电场中粒子运动（临界条件分析） 4. 复合场综合问题（电磁场与现代科技应用） 【素养要求】 （一）情境创新方向 1. 静电除尘、电容传感器等工程应用 2. 带电粒子分离装置（质谱仪新型变式） 3. 微元法处理非匀强电场问题 4. 图像信息题（E-x、φ-r图像转换） （二）能力考查维度 1. 空间想象：三维电场分布可视化 2. 数学建模：微分思想在连续带电体中的应用 3. 辩证思维：能量观与动力学方法的综合运用 4. 误差分析：实验设计类问题的深度考查 1．（2025·浙江·高考真题）三个点电荷的电场线和等势线如图所示，其中的d，e与e，f两点间的距离相等，则（　　） A．a点电势高于b点电势 B．a、c两点的电场强度相同 C．d、f间电势差为d、e间电势差的两倍 D．从a到b与从f到b，电场力对电子做功相等 【答案】D 【解析】A．电场线从高等势面指向低等势面，即电场线从图中的正电荷指向负电荷，因此b点所在的等势面高于a点所在的等势面，A错误； B．a、c两点电场强度方向不同，电场强度不同，B错误； C．从d→e→f电场强度逐渐减小，间距相等，结合可知，则，C错误； D．a点与f点在同一等势面上，a、b两点和f、b两点的电势差相等，根据电场力做功可知从a到b与从f到b，电场力对电子做功相等，D正确。 故选D。 2．（2024·浙江·高考真题）如图所示空间原有大小为E、方向竖直向上的匀强电场，在此空间同一水平面的M、N点固定两个等量异种点电荷，绝缘光滑圆环ABCD垂直MN放置，其圆心O在MN的中点，半径为R、AC和BD分别为竖直和水平的直径。质量为m、电荷量为+q的小球套在圆环上，从A点沿圆环以初速度v0做完整的圆周运动，则（　　） A．小球从A到C的过程中电势能减少 B．小球不可能沿圆环做匀速圆周运动 C．可求出小球运动到B点时的加速度 D．小球在D点受到圆环的作用力方向平行MN 【答案】C 【解析】A．根据等量异种点电荷的电场线特点可知，圆环所在平面为等势面，匀强电场方向竖直向上，则小球从A到C的过程电势增加，电势能增加，故A错误； B．当场强满足 时，小球运动时受到的向心力大小不变，可沿圆环做匀速圆周运动，故B错误； C．根据动能定理 可求出小球到B点时的速度vB，根据 可得小球的向心加速度，再根据牛顿第二定律 可得小球的切向加速度，再根据矢量合成可得B点的加速度为 故C正确； D．小球在D点受到竖直向下的重力、竖直向上的匀强电场的电场力、平行MN方向的等量异种点电荷的电场力和圆环的作用力，圆环的作用力一个分力与等量异种点电荷的电场力平衡，其与MN平行，而另一分力提供向心力，方向指向圆心，故小球在D点受到圆环的作用力方向不平行MN，故D错误。 故选C。 重点一 电场的性质 1.电场强度的分析与计算 (1)电场强度的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，电场的强弱(电场强度的大小)可根据电场线的疏密程度来进行比较。 (2)计算电场强度常用的方法：公式法、平衡条件求解、叠加合成法、对称法、补偿法、等效法。 2.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；越靠近正电荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低 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 3.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可知，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，动能减小时，电势能增大。 4.电场的叠加 (1)电场强度的叠加：电场强度是矢量，遵循平行四边形定则； (2)电势的叠加：某点电荷Q在距离该电荷r处的电势φ=；多个电荷共同激发的电场中，某点的电势等于各个电荷单独在该点激发的电势的代数和。 例题1. 电缆周围的电场分布对电缆的电气强度影响很大。如图所示为电缆终端周围的电场分布情况，图中虚线为等势线，实线为电场线，下列说法正确的是（    ） A．电场中b点的场强与d点的电场强度相同 B．将一电子放在c点，电子的电势能为30eV C．将一电子由a点经b点移至c点，电场力先做正功后做负功 D．在b点由静止释放一带正电的粒子，粒子将沿电场线运动 【答案】C 【解析】A．根据题图电场线分布结合对称性可知，电场中b点的场强与d点的场强大小相等，但方向不同，故A错误； B．因c点电势为30V，则将一电子放在c点，电子的电势能为，故B错误； C．将一电子由a点经b点移至c点，电势先升高后降低，则电子的电势能先减小后变大，则电场力先做正功后做负功，故C正确； D．因电场线为曲线，则在b点由静止释放一带正电的粒子，粒子不会沿电场线运动，故D错误。 故选C。 训练1. 静电场中有一水平光滑绝缘桌面，桌面上有一电场线与x轴重合，将一个质量为m、电荷量为可视为点电荷的带电小球从桌面上坐标处由静止释放后，小球沿x轴向正方向运动，其加速度a随坐标x变化的图像如图所示。小球在运动过程中电荷量不发生变化，下列说法正确的是（    ） A．该电场为匀强电场 B．该电场线上电场的方向沿x轴负方向 C．小球运动到处的速度大小为 D．小球运动到处速度减为0 【答案】B 【解析】A．由牛顿第二定律可知，小球的加速度为 因为小球的加速度先增大后减小，故电场强度先增大后减小，不是匀强电场，A错误； B．由图像可知，加速度的方向一直沿x轴正方向，负电荷受力方向与场强方向相反，故电场方向沿x轴负方向，B正确； C．由可知，图像的面积为 故，解得，C错误； D．小球从至一直做加速度运动，故小球运动到处速度最大，D错误。 故选B。 重点二 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电场强度方向、电场强度大小、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表示沿x轴方向电场强度E的大小 E-x图像 以电场强度沿x轴方向为例： (1)E>0表示电场强度沿x轴正方向，E<0表示电场强度沿x轴负方向 (2)图线与x轴围成的“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表示静电力大小 (2)可用于判断电场强度、动能、加速度等随位移的变化情况 例题2. 一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能，随位移x变化的关系如图所示，其中段是关于直线对称的曲线，段是直线，则下列说法正确的是（    ） A．处电场强度最小，但不为零 B．粒子在段做匀变速运动，段做匀速直线运动 C．若、处电势为、，则 D．段的电场强度大小、方向均不变 【答案】D 【解析】A．图像的斜率表示粒子所受电场力F，根据可知处电场强度最小且为零，选项A错误； B．粒子在段切线的斜率发生变化，电场力发生变化，所以加速度也在变化，不是做匀变速运动，段斜率不变，所以做的是匀变速直线运动，选项B错误； C．带负电的粒子从到的过程中电势能增加，说明电势降低，即 选项C错误； D．段斜率不变，所以这段电场强度大小、方向均不变，选项D正确。 故选D。 训练2. 如图所示为某静电场中x轴上各点电势的分布图，一质量为m、电荷量为q的粒子从处由静止释放，仅在静电力作用下开始沿x轴正方向运动。已知和处电势相等，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．粒子带正电 B．粒子能在区间内往复运动 C．粒子释放后向右运动的过程中，电势能先增大后减小 D．粒子释放后向右运动的过程中，加速度先减小后增大 【答案】A 【解析】A．根据沿电场线方向电势降低可知区间内电场方向沿x轴正方向，故粒子带正电，故A正确； B．由于和处电势相等，则粒子到达处速度为0，故粒子能在区间内往复运动，故B错误； C．粒子释放后向右运动的过程中，各点的电势先降低后升高，则粒子的电势能先减小后增大，故C错误； D．图像中的斜率表示电场强度，电场力是粒子受到的合外力，故粒子向右运动的过程中，电场力先减小后增大再减小，故粒子的加速度先减小后增大再减小，故D错误。 故选A。 重点三 带电粒子(带电体)在电场中的运动 1.带电粒子(带电体)在电场中运动时重力的处理 基本粒子一般不考虑重力，带电体(如液滴、油滴、尘埃等)一般不能忽略重力，除有说明或明确的暗示外。 2.带电粒子(带电体)在电场中的常见运动及分析方法 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.用动力学观点分析：a=，E=，v2-=2ad，适用于匀强电场 2.用功能观点分析：W=qU=mv2-m，匀强和非匀强电场都适用 带电粒子在匀强电场中的偏转 进入电场时v0⊥E，粒子做类平抛运动 运动的分解 偏转角：tan θ==== 侧移距离：y0==，y=y0+Ltan θ=(+L)tan θ 粒子斜射入电场，粒子做类斜抛运动 运动的分解 垂直电场方向做匀速直线运动：x=v0tsin θ 沿电场方向做匀变速直线运动：y=v0tcos θ-t2 带电粒子在非匀强电场中运动 静电力在变化 动能定理，能量守恒定律 例题3. 反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用带电粒子在电场中的振荡来产生微波，振荡原理可以理解为：如图所示，以O为原点建立x轴，区域有匀强电场沿x轴负方向，其电场强度，区域有非匀强电场沿x轴正方向，其电场强度，一带负电粒子质量为，电荷量大小为，从处P点由静止释放，粒子仅在静电力作用下在x轴上往返运动。已知质点做简谐振动周期公式（m为质点质量，k为振动系数），设原点O处电势为零。下列说法正确的是（　　） A．粒子的最大速度为 B．粒子运动到原点O右侧最低电势为 C．粒子运动的周期为 D．粒子向右运动距O点的最远距离为 【答案】C 【解析】A．根据题意可知，粒子运动到点时速度最大，由动能定理有 解得 故A错误； B．根据题意可知，粒子运动到原点右侧最远点时电势最低为，运动过程中只有电场力做功，由能量守恒定律有 解得 故B错误； C．粒子在电场中单程运动的时间为 粒子在电场中受电场力 则 粒子在电场中做简谐振动，根据简谐振动周期公式 粒子运动周期为 故C正确； D．从点向右最远运动距离，由动能定理有 解得 故D错误。 故选C。 训练3. 如图所示，一个电容为C的平行板电容器与恒压电源相连，平行板电容器极板长度为d，极板间距离也为d。一电荷量为q、质量为m的粒子以平行于极板的速度v0贴近上极板从左侧进入电场，恰好能从两极板间的中点射出。不计粒子所受重力，忽略电容器两极板的边缘效应。下列说法正确的是（　　） A．粒子带负电 B．带电粒子射出电场时的速度大小为2v0 C．若将下极板上移，则粒子恰好紧贴下极板右侧射出 D．若断开开关后将下极板上移，则粒子穿过平行板电容器的过程中电势能减少了 【答案】D 【解析】A．由粒子的运动可知，粒子所受电场力垂直于极板向下，因电场方向垂直于极板向下，所以粒子带正电，故A错误； B．粒子在两极板间做类平抛运动，射出电场时速度的方向延长线过上极板的中点，即速度方向与极板成角，所以，带电粒子射出电场时的速度大小为，故B错误； C．若将下极板上移，则两极板间的场强变为原来的2倍，粒子的加速度变为原来的2倍，假设粒子能够射出电场，则粒子在两极板间运动的时间不变，垂直极板方向发生的位移变为原来的2倍，所以粒子必将打在下极板上，故C错误； D．若断开开关后将下极板上移，根据，， 得 若电容器两极板与电源断开，则不变，若只改变两极板间的距离则两极板间的场强不变。 则粒子的运动轨迹不变，即粒子穿过平行板电容器的过程中动能增加了，因粒子只受电场力，动能与电势能总和不变，所以电势能的减少量等于动能的增加量，即电势能减少了，故D正确。 故选D。 难点一 带电体在电场和重力场的叠加场中运动的分析方法 (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。 例题4. 如图所示，一轻质细绳两端固定于两根竖直杆等高的P、Q两点，带电小球通过光滑绝缘轻挂钩挂在细绳上，小球静止时细绳位置如图中实线所示。现加一水平向右的匀强电场，当小球再次平衡时，细绳位置如图中虚线所示。已知绳长保持不变，当小球再次平衡时，下列说法正确的是（　　） A．挂钩两侧细绳的夹角和原来相等 B．挂钩对小球的作用力比原来大 C．细绳对挂钩的作用力大小和原来相等 D．两杆在P、Q两点对细绳的作用力比原来小 【答案】B 【解析】A．设绳长为L，因光滑轻质挂钩，可知两边绳子的拉力相等，设为F，绳子与竖直方向的夹角相等，则由平衡可知 受到水平向右的电场力时，四力平衡，两个绳子的拉力的合力与重力、电场力的合力相平衡，设有风时绳子夹角的一半为 由几何关系有 由上述分析可知不加电场时，由几何关系有 因为 联立可知 故A错误； B．根据平衡可知，加上电场力后，挂钩对小球的作用力等于重力和电场力的合力，大于小球重力，故B正确 C．细绳对挂钩的作用力大小等于重力和电场力的合力，大于原来的作用力，即重力大小，故C错误； D．两杆在P、Q两点对细绳的作用力 根据等式可知，无法判断绳中弹力变化，根据牛顿第三定律可知，两杆在P、Q两点对细绳的作用力无法判断，故D错误。 故选B。 训练4. 如图所示，空间中存在水平向右的匀强电场，一质量m=20g、电荷量的小球以大小v0=20m/s的初速度与水平方向成θ=30°的夹角由K点斜向上射出，小球由K点运动至最高点P（图中未画出）时，其机械能的增加量为13J。取g=10m/s2，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．由K至P，小球的电势能增加了13J B．由K至P，小球的重力势能增加了4J C．小球在P点的速度大小为40m/s D．电场强度的大小为 【答案】C 【解析】A．由K至P，小球的机械能的增加量为13J，则电场力做了13J正功，小球的电势能减少了13J，故A错误； B．小球竖直方向上的初速度 小球竖直方向上受重力作用，则小球竖直方向的分运动为竖直上抛运动，则由K点运动至最高点P的时间为 上升的高度 由K至P，小球的重力势能增加了 故B错误； C．取K点所在水平面重力势能为零，由K至P，根据已知条件可得 解得 故C正确； D．小球水平方向做匀加速直线运动，在K点水平分速度为 由于P点是最高点，此时竖直分速度为零，水平分速度为v，根据匀变速直线运动速度与时间的关系可得 解得 故D错误。 故选C。 难点二 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”中做圆周运动的带电体，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。 例题5. 如图甲所示为一种“自动旋转电玩小球”玩具模型的简化图。内侧半径为的光滑绝缘轨道竖直固定放置，轨道内部存在与轨道平面平行的匀强电场（方向未知）。轨道内侧有一质量为，带电量为的五彩小球从轨道最低点以某一初速度启动，在轨道平面内沿逆时针方向恰好能做完整的圆周运动。运动过程中，小球与轨道圆心的连线与方向的夹角记为，乙图所示为小球在运动过程中的电势能随角度的变化情况，已知重力加速度为，则（　　）    A．匀强电场的方向水平向右 B．电场强度的大小为 C．小球运动过程中动能的最小值为 D．小球运动过程中对轨道压力的最大值为 【答案】C 【解析】A．如图所示    设M、N分别为圆环上与圆心O等高的两点，根据乙图，当和时，小球的电势能均为0，则P、Q两点的连线为等势线，当时，小球运动到N点，电势能 当时，小球运动到M点，电势能 综上所得，电场线的方向由N指向M，即水平向左，A错误； B．小球从N点运动到M点，由动能定理得 解得 B错误； C．小球所受电场力 则小球所受合力，即小球在圆环内受到的等效重力为，方向与MN成45°角，根据题意，小球运动到“最高点”时动能最小，由牛顿第二定律得 解得 即 C正确； D．当小球运动到“最低点”时对轨道的压力最大，小球从“最高点”到“最低点”的过程，根据动能定理得 小球在“最低点”时，根据牛顿第二定律得 联立以上两式，解得 D错误。 故选C。 训练5. 如图所示，竖直平面内有一固定绝缘轨道ABCDP，由半径m的圆弧轨道CDP和与之相切于C点的水平轨道ABC组成，圆弧轨道的直径DP与竖直半径OC间的夹角，A、B两点间的距离m。质量kg的不带电绝缘滑块静止在A点，质量kg、电荷量C的带正电小球静止在B点，小球的右侧空间存在水平向右的匀强电场。现用大小N、方向水平向右的恒力推滑块，滑块到达B点前瞬间撤去该恒力，滑块与小球发生弹性正碰，碰后小球沿轨道运动，到达P点时恰好和轨道无挤压且所受合力指向圆心。小球和滑块均视为质点，碰撞过程中小球的电荷量不变，不计一切摩擦。取m/s2，，。下列说法错误的是（　　） A．撤去该恒力瞬间滑块的速度大小为6m/s B．匀强电场的电场强度大小E大小是N/C C．小球到达P点时的速度大小是2.5m/s D．小球和滑块碰撞后，滑块速度大小为4m/s 【答案】D 【解析】A．对滑块从A点运动到B点的过程，根据动能定理有 解得 v=6m/s 故A正确，不符合题意； B．小球到达P点时，受力如图所示 则有 解得 故B正确，不符合题意； C．小球所受重力与电场力的合力大小为 小球到达P点时，由牛顿第二定律有 解得 故C正确，不符合题意； D．滑块与小球发生弹性正碰，取水平向右为正方向，设碰后滑块、小球的速度分别为v1、v2，则由动量守恒定律得 由能量守恒得 联立解得 ， 故D错误，符合题意。 故选D。 （建议用时：30分钟） 一、单选题 1．如图所示，A、B两点分别固定电荷量为、的两个点电荷，以B为圆心的圆交A、B中垂线于C、D两点，交AB延长线于P点，下列说法正确的是（　　） A．C、D两点电场强度相同 B．C、D两点电势不同 C．将一正电荷从C点沿上方圆弧移至P点，电势能减小 D．将一负电荷从P点沿下方圆弧移至D点，电场力做负功 【答案】C 【解析】A．由点电荷场强公式及电场叠加原理可知，C、D两点电场强度大小相等，方向不同，故A错误； B．根据题意，由电势公式及电势叠加原理可知，C、D两点电势相同，故B错误； C．根据题意可知，点处点电荷在和点产生的电势相等，且为负，点处点电荷在点产生的电势大于点电势，且为正，叠加后点电势高于点电势，由可知，正电荷在点电势能较多，即将一正电荷从C点沿上方圆弧移至P点，电势能减小，故C正确； D．由BC分析可知，点电势高于点电势，负电荷在点的电势能较大，将一负电荷从P点沿下方圆弧移至D点，电势能减小，电场力做正功，故D错误。 故选C。 2．口罩生产过程要运用静电纺丝技术，原理如图所示。收集板和喷口分别接高压电源的正、负极，高压电源使喷口和收集板带电进而产生强电场。在强电场作用下，带电聚合物溶液微粒从静止开始由喷口飞向收集板形成纳米无纺布。喷口带负电，可视为电荷量为的点电荷，收集板视为无限大带电平面，喷口到收集板的垂直距离为。忽略聚合物溶液微粒的重力，静电力常量为。下列说法正确的是（　　） A．聚合物溶液微粒从喷口向收集板运动过程中加速度增大 B．聚合物溶液微粒从喷口向收集板运动过程中电势能增大 C．收集板左侧表面上，电场强度方向垂直于收集板向左 D．喷口到收集板垂直路径上的中点处的电场强度大小为 【答案】C 【解析】A．聚合物溶液微粒从喷口向收集板运动过程中，电场线变稀疏，场强变小，电场力变小，根据牛顿第二定律可知，加速度变小，故A错误； B．聚合物溶液微粒从喷口向收集板运动过程中电场力做正功，电势能减小，故B错误； C．收集板表面是等势面，所以左侧表面上，电场强度方向垂直于收集板表面向左，故C正确； D．收集板视为无限大带电平面，可将该模型等效为等量异种电荷中垂面，则喷口到收集板垂直路径上的中点处的电场强度大小 故D错误。 故选C。 3．如图所示，在粗糙绝缘水平地面上关于点对称的两点分别固定两个相同的正点电荷，在连线上的点静止释放一个带正电的绝缘小物块（可视为点电荷）后，小物块向右运动至最右端点位于间未画出）。以点为原点沿水平地面向右建立轴，取无穷远处为零势能点。小物块加速度、动能、电势能、动能和电势能之和随轴坐标变化正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．PO段电场强度逐渐减小，由牛顿第二定律 故物块先做加速度逐渐减小的加速运动，当时，加速度为0，速度最大 之后电场力小于摩擦力，由牛顿第二定律，物块开始做加速度逐渐增大的减速运动，O点电场力为0，摩擦力不为0，故加速度不为0，A错误； B．物块加速阶段，由动能定理，由于电场力逐渐减小，故图像斜率逐渐减小，同理物块减速阶段图像斜率逐渐增大，B错误； C．PO段电场力做正功电势能减小，OQ段电场力做负功，电势能增大，故电势能先减小后增大，C错误； D．取无穷远电势能为0，则 由能量守恒，即图像斜率小于0，恒定不变，D正确。 故选D。 4．如图所示，A、B两点固定等量的异种电荷，四边形ACBD为菱形，F、G、H、I分别为AD、AC、BD、BC边的中点，则下列说法正确的是（　　） A．F、I两点电场强度大小相等、方向不同 B．在矩形FHIG四边上，H和I点为电势最低点 C．将一个负的试探电荷从F点沿直线移到G点，电势能先减小后增大 D．将一个正的试探电荷从D点沿直线移到C点，电场力先做负功后做正功 【答案】C 【解析】A．根据对称性可知，两点电场强度大小相等，方向相同，故A错误； B．根据等势面的分布可知，在矩形四边上，和连线中点处电势最低，故B错误； C．将一个负的试探电荷从点沿直线移到点，由于移动过程中电势先升高后降低，因此电势能先减小后增大，故C正确； D．将一个正的试探电荷从点沿直线移到点，电势一直不变，因此电势能一直不变，电场力一直不做功，故D错误。 故选C。 5．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨间距为L，与水平面夹角为，两导轨上下两端用阻值均为的电阻相连，该装置处于磁感应强度大小为B、竖直向上的匀强磁场（未画出）中。上端电阻两端分别与一电容器两极板相连，电容器板间距为d，二极管为理想二极管，电容器上极板接地。质量为M、电阻为R、长也为L的金属杆垂直导轨放置，由静止释放金属杆经时间t后做匀速直线运动，金属杆匀速运动时，一质量为m的带电液滴恰好悬浮在两板间P点。在运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨的电阻及空气阻力，重力加速度为g。则（    ） A．带电液滴带正电 B．金属杆匀速运动的速度大小为 C．带电液滴的电荷量大小为 D．金属杆匀速运动时，若将电容器上极板向上移动，则P点的电势不变 【答案】C 【解析】A．金属杆ab向下运动时，产生的感应电动势由b指向a，可知电容器上板电势高，则带电液滴带负电，选项A错误； B．金属杆匀速运动时满足，， 解得匀速运动的速度大小为 选项B错误； C．带电液滴平衡时， 解得电荷量大小为 选项C正确； D．金属杆匀速运动时，若将电容器上极板向上移动，则电容器的电容减小，根据Q=CU，则电容器带电量应该减小，即电容器应该放电，而二极管不能使电容器放电，则电容器电量保持不变，根据， 可得 则电容器两板间场强不变，根据U=Ed 可知P点与上极板间电势差增加，因上极板电势为零，则P点的电势降低，选项D错误。 故选C。 6．如图（1）所示，竖直放置的绝缘轻弹簧一端固定在平行板电容器下极板。带电小球在轻弹簧正上方某处由静止释放，取该位置为坐标原点，竖直向下为x轴正方向。在小球下落的全过程中，以下极板为重力势能零参考面，小球的机械能E随位移x的变化关系如图（2）所示。弹簧始终在弹性限度内，小球质量为1 kg，重力加速度 g取。则下列说法正确的是（　　） A．小球下落过程中刚接触弹簧时动能最大 B．电场力大小为 C．小球在释放位置所具有的电势能为 D．下落过程中小球和弹簧组成的系统机械能最小值为 【答案】D 【解析】A．刚接触弹簧时小球所受合力等于重力，小球继续向下加速，随着弹力增加，加速度减小，当弹力等于重力时小球速度最大，故A错误； B．机械能变化量等于电场力做功，由图可知，范围内的图像斜率表示电场力，斜率绝对值为 故B错误； C．由于下极板接地，电势和电势能均为零，小球电势能增大，故在释放位置小球的电势能为负值。小球质量为1kg，且由图像可知，小球在释放位置重力势能为，由重力势能可知， 又因为 得 故小球在释放位置所具有的电势能为，故C错误； D．由能量守恒定律可知，小球在下降过程中电势能增大 则小球和弹簧组成的系统机械能减少，为 故D正确。 故选D。 7．如图所示，在光滑绝缘的水平面上，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B，小球可视为质点，A球的电荷量为+3q，B球的电荷量为-5q，组成一带电系统，处于静止状态。NQ与MP平行且相距3L，开始时MP恰为杆的中垂线。现在MP、NQ间加上水平向右的匀强电场E，带电系统开始运动。则（　　） A．B球刚进入电场时，速度大小为 B．A球刚离开电场时，速度大小为 C．B球进入电场后的最大位移为2L D．B球从开始运动到最大位移的过程，其电势能的变化量为 【答案】B 【解析】A．设B球刚进入电场时带电系统速度为v1，由动能定理可得 解得 故A错误； B．设A球离开电场时速度为v2，由动能定理可得 解得 故B正确； C．当系统速度为零时，B球进入电场的位移达到最大，从A球刚离开电场时到B球达到最大位移，由动能定理可得 所以 故C错误； D．B球从开始运动到最大位移的过程，电场力做功为 根据功能关系可得 所以 故D错误。 故选B。 8．如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷，将质量为m，带电量为+q的小球从半径为R的圆弧管的水平直径端点A由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力，下列说法不正确的是（　　） A．则固定于圆心处的点电荷在弧AB中点处的电场强度大小为 B．小球滑到最低点的速度大小为 C．O处的点电荷一定带负电 D．电场力对小球不做功 【答案】A 【解析】B．设小球到达B点时速度大小为v，小球从A滑到B的过程，由机械能守恒定律得 解得 故B正确，不符合题意； C．设小球所受库仑力大小为F，对B点处的小球受力分析可知，因压力为零，故 解得 可知O处的场源为负电荷，故C正确，不符合题意； AD．点电荷周围的场强满足 则在同一圆上的场强大小相同，由 可知圆弧AB的中点的场强大小为 方向指向O点，且电场力始终与运动速度垂直，电场力不做功，故A错误，符合题意；D正确，不符合题意。 故选A。 二、多选题 9．如图所示，A、B、C、D是边长为d的正方形的四个顶点，空间存在与正方形所在平面平行的匀强电场。一重力不计，电荷量为的带电粒子从C点以初动能开始运动，并先后经过A、B两点，经过A、B两点的动能分别为和。下列说法正确的是（　　）      A．A、D两点的电势差 B．匀强电场的电场强度大小 C．匀强电场的电场强度方向与AB边夹角为指向右下方 D．带电粒子由C到A和由A到B所用的时间之比为 【答案】BD 【解析】A．根据动能定理可得 解得C、A两点间的电势差 同理可得 解得A、B两点间的电势差 A、D两点间的电势差 易知 可得 故A错误； C．A点电势最高，匀强电场的电场强度方向必指向右下方，设匀强电场的方向与AB边夹角为，如图过B、C作电场线的垂线    由 可得 故C错误； B．电场强度 故B正确； D．带电粒子在垂直电场线方向做匀速直线运动，由图可知，粒子由C到A和由A到B的时间之比为 故D正确。 故选BD。 10．如图所示，直角三角形ABC位于竖直平面内，AB沿水平方向，长度为l，∠C=30°，竖直平面内存在一匀强电场，一个质量为m，电荷量为q（q>0）的带正电微粒从C移动到A，电场力做功为，从C移动B，电场力做功（W>0），微粒仅受电场力作用，下列说法正确的是（　　） A．电场强度沿BC方向 B．该带电微粒从A点沿CA以v射出，经过时间粒子动能最小 C．该带电微粒从A点沿CA以v射出，经过时间粒子速度大小刚好为v D．该带电微粒从A点沿AB方向射出，要使微粒经过C点，则在A点的动能为 【答案】BD 【解析】A．微粒从C到A，电场力做功，则电场强度在AC方向上的分量为 微粒从C移动B，电场力做功为，所以微粒从B移动A，电场力做功为 则电场强度在BA方向上的分量为 则电场强度与BA的夹角正切值为 故A错误； BC．微粒运动的加速度为 将速度v分解为平行电场方向和垂直电场方向分量为 当 时，粒子动能最小，此时 经过时间 粒子速度大小再次为v，故B正确，C错误； D．粒子从A点沿AB方向射出时，粒子沿AB先做匀减速后反向匀加速，到达C点时间为 粒子沿AC方向做匀加速直线运动，则 可得粒子从A点发射动能为，故D正确。 故选BD。 三、解答题 11．如图所示，一真空示波管的电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电场加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，偏转电场的右端到荧光屏的距离为x，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子重力。 （1）求电子穿过A板时的速度大小v0； （2）求电子从偏转电场射出时的侧移量y； （3）求OP的距离Y。    【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）粒子在加速电场中加速，由动能定理有 解得 （2）粒子在偏转电场中做类平抛运动，根究类平抛运动的研究方法，垂直电场方向有 L＝v0t 则沿电场方向有 侧移量 联立解得 （3）根据粒子运动轨迹，即类平抛运动的推论，由几何关系可知    解得 12．一光滑绝缘细直长杆处于静电场中，沿细杆建立坐标轴，以处的点为电势零点，如图甲所示。细杆各处电场方向沿轴正方向，其电场强度随的分布如图乙所示。细杆上套有可视为质点的带负电圆环，质量、电荷量大小，受到沿轴正方向的恒力的作用，从点静止开始运动，求： (1)带电圆环在处的加速度的大小； (2)带电圆环在处的动能； (3)带电圆环在运动区间内的电势能的最大值。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）带电圆环在处受到的电场力大小为 方向水平向左 根据牛顿第二定律可知 解得 （2）根据可知，图像的图线与坐标轴围成的面积等于电势差 则到间的电势差 从到，由动能定理 解得处的动能 （3）带电圆环沿轴正方向先做加速运动后做减速运动，而后沿轴负方向先加速后减速运动回到处，然后又重复上述运动，这样周而复始。 由图像乙可得离点处的电势差 当带电圆环沿轴正方向运动到了最远处时，电势最低，电势能最大，由动能定理得 代入数据解得（舍去） 可得点到处的电势差 以处的点为电势零点，可得最小电势 带电环电势能的最大值 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！30 学科网（北京）股份有限公司 $$