【三维设计】届高考物理二轮复习精讲讲练：带电粒子在电场中的运动含新题详解.docVIP

第一讲 带电粒子在电场中的运动 [以选择题的形式考查，一般涉及电场强度、电势、电势能的比较与计算及带电体的平衡等知识] [典例]　[多选](2013·山东高考)如图3－1－1所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷＋Q、－Q，虚线是以＋Q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是(　　) 图3－1－1 A．b、d两点处的电势相同 B．四个点中c点处的电势最低 C．b、d两点处的电场强度相同 D．将一试探电荷＋q沿圆周由a点移至c点，＋q的电势能减小 [思路点拨]　 (1)根据等量异种电荷电场线和等势线分布分析。 (2)电场强度是矢量，要注意其方向。 (3)正电荷在高电势处具有的电势能大。 [解析]　根据等量异种点电荷电场线及等势线的分布可知b、d两点电势相同，电场强度大小相等、方向不同，选项A对，C错。c点电势为0，由a经b到c，电势越来越低，正电荷由a经b到c电势能越来越小，选项B、D对。 [答案]　ABD 一、基础知识要记牢 电场强度、电势、电势能的表达式及特点对比： 表达式 特点 电场强度 E＝，E＝k，E＝ 矢量，由电场本身决定，电场线越密电场强度越大 电势 φ＝ 标量，与零电势点的选择有关，沿电场线电势逐渐降低 电势能 Ep＝qφ，ΔEp＝－W电 标量，电场力做正功，电势能减小 二、方法技巧要用好 1．电场强度、电势、电势能的大小比较方法 (1)电场强度： 根据电场线的疏密程度判断，电场线越密处电场强度越强。 根据等差等势面的疏密程度判断，等差等势面越密处电场强度越强。 根据加速度a＝Eq/m，a越大处电场强度越强。 (2)电势： 沿电场线方向电势降低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，且电场线垂直于等势面。 判断UAB的正负，根据UAB＝φA－φB，比较φA和φB的大小。 (3)电势能： 电场力做正功，电荷(无论正电荷还是负电荷)从电势能较大处移向电势能较小处；反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小处移向电势能较大处。 2．利用等效法及对称法求解电场强度 (1)等效法与对称法的比较。 等效法 对称法 概述 等效法是在保证效果相同的前提下，将陌生复杂的问题变为熟悉、简单问题的一种思维方法。 对称法是从对称角度研究、处理物理问题的一种思维方法。 分类 研究对象等效研究过程等效作用效果等效 研究对象的对称研究过程的对称物理规律的对称 示例 力的合成与分解、运动的合成与分解等都属于等效问题 等量同(异)种点电荷的电场线分布、通电直导线周围磁场的分布、竖直上抛运动 (2)利用等效法及对称法应注意的问题。 当原问题无法直接通过所给条件直接求出或求解较为复杂时，才考虑使用等效法或对称法求解。 转化后的新问题、新过程应易于求解。 明确原问题、原过程与新问题、新过程间的关系是解决此类问题的关键。 三、易错易混要明了 电场强度大的地方电势不一定高，处于该点的电荷具有的电势能也不一定大。 1.[多选](2013·潍坊模拟)如图3－1－2所示，MN、PQ是圆的两条相互垂直的直径，O为圆心。两个等量正电何分别固定在M、N两点。现有一带电的粒子(不计重力及粒子对电场的影响)从P点由静止释放，粒子恰能在P、Q之间做直线运动，则以下判断正确的是(　　) A．O点的场强一定为零 B．P点的电势一定比O点的电势高图3－1－2 C．粒子一定带负电 D．粒子在P点的电势能一定比在Q点的电势能小 解析：选AC　由对称性可知，O处场强为零，A正确；OP间电场方向沿O→P方向，O点电势比P点高，粒子由P向Q运动，故粒子在P点受电场力向右，粒子带负电，B错误，C正确；因UPQ＝0，故φP＝φQ，粒子在P点的电势能等于在Q点的电势能，D错误。 2．(2013·安徽高考)如图3－1－3所示，xOy平面是无穷大导体的表面，该导体充满z0的空间，z0的空间为真空。将电荷量为q的点电荷置于z轴上z＝h处，则在xOy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则在z轴上z＝处的场强大小为(k为静电力常量)(　　) 图3－1－3 A．k　　　　　　　　B．k C．k D．k 解析：选D　本题考查点电荷和感应电荷周围的电场分布情况，意在考查考生对场强的理解。设点电荷为正电荷(不影响结果)，则导体表面的感应电荷为负电荷。如图所示，设所求点为A点，取其关于xOy平面的对称点为B点，点电荷在A、B两点的电场强度大小分别为E1、E2，感应电荷A、B两点的电场强度的大小分别为EA、EB。由题意，B点的合电场强度为零，EB＝E2＝＝，由对称性，EA＝EB＝，故A点电场强度为E＝E