高三物理专题课件

电场及带电粒子在电场中的运动

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1.电场的力的性质:

F 任意电场 。 q 适用于_________ (1)电场强度的定义式:E=__,

Q (2)真空中点电荷的场强公式:E=_______ r2 。 U 匀强电场 的计算, (3)场强与电势差的关系式:E=____, 适用于_________ d k

沿场强方向上的距离 。 式中d为___________________

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2.电场的能的性质:

Ep

零势能点 的选取有关。 q 与_________ (1)电势的定义式:φ=___,WAB (2)电势差的定义式:UAB=____, q 适用于_________ 任意电场 。

φA-φB 与零电势能点的选 (3)电势差与电势的关系式:UAB=_______,

无关 。 取_____-ΔEp 。 (4)电场力做功与电势能变化的关系式:WAB=_____

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3.带电粒子在电场中的运动: (1)加速运动的处理方法: 运动学公式与牛顿第二定律结合 ①对匀加速直线运动,采用_____________________________ 的方法; 动能定理 求解。 ②对非匀变速运动,运用_________ 运动的合成与分解 的思想处 (2)偏转运动的处理方法:运用_________________

理。

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1.(2013·新课标全国卷Ⅱ)如图,在光滑绝缘水平面上,三个带 电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上;a、

b带正电,电荷量均为q,c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态,

则匀强电场场强的大小为

(

)

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A.

3kq 3l 2

B. 3kq 2l

C. 3kq 2l

D. 2 3kql2

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【解析】选B。带电小球a、b在c球位臵处的场强大 小均为Ea= kq ,方向如图所示,根据平行四边形定 23kq ,该电场应与外 2 l 加的匀强电场E等大反向,即E= 3kq ,选项B正确。 2 l

l

则,其合电场强度大小为Eab=

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2.(2013·四川高考)在如图所示的竖直平面内,物体A和带正电 的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,分别静止于倾角θ= 37°的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上,轻绳与对应平 面平行。劲度系数k=5N/m的轻弹簧一端固定在O点,一端用另 一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连,弹簧处于原长,轻绳恰

好拉直,DM垂直于斜面。水平面处于场强E=5×104N/C、方向水平向右的匀强电场中。已知A、B的质量分别为mA=0.1kg和

mB=0.2kg,B所带电荷量q=+4×10-6C。设两物体均视为质点,不计滑轮质量和摩擦,绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,B电 量不变。取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。

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(1)求B所受静摩擦力的大小; (2)现对A施加沿斜面向下的拉力F,使A以加速度a=0.6m/s2开始 做匀加速直线运动。A从M到N的过程中,B的电势能增加了 ΔEp=0.06J。已知DN沿竖直方向,B与水平面间的动摩擦因数

μ=0.4。求A到达N点时拉力F的瞬时功率。

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【解析】(1)F作用之前,A、B处于静止状态。设B所受静摩擦 力大小为f0,A、B间绳中张力为T0,对A:T0=mAgsinθ 对B:T0=qE+f0 联立①②式,代入数据解得f0=0.4N ① ②

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(2)物体A从M点到N

点的过程中,A、B两物体的位移均为x,A、 B间绳子张力为T,有qEx=ΔEp ③

T-μmBg-qE=mBa 为Δx,有v2=2axF弹=k·Δx

④

设A在N点时的速度为v,受弹簧的拉力为F弹,弹簧的伸长量

⑤⑥

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F+mAgsinθ-F弹sinθ-T=mAa 由几何关系知Δx=x(1-cos ) sin

⑦ ⑧ ⑨

设拉力F的瞬时功率为P,有P=Fv 联立各式,代入数据解得P=0.528W 答案:(1)0.4N (2)0.528W

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热点考向1

电场性质的理解与应用

【典例1】(多选)(2013·济南一模)一个正点电

荷Q静止在正方形的一个角上,另一个带电质点射入该区域时,只在电场力作用下恰好能经过正

方形的另外三个角a、b、c,如图所示,则有(

)

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A.a、b、c三点电势高低及场强大小的关系是φa=φc>φb,

Ea=Ec=2EbB.质点由a到b电势能增加,由b到c电场力做正功,在b点动能 最小 C.质点在a、b、c三处的加速度大小之比是1∶2∶1 D.若改变带电质点在a处的速度大小和方向,有可能使其经过 a、b、c三点做匀速圆周运动

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【解题探究】(1)画出正点电荷电场线及等势面,并说明其特点。 提示:

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①电场线特点:以正点电荷为中心,沿半径向外发散直线。 ②等势面特点:以正点电荷为球心的一簇球面。

沿着电场线的方向电势降低 。 (2)本题判断电势高低依据为_________________________(3)分析加速度大小之比的思路是什么? 提示:加速度大小之比等于合外力之比,该题中的合外力等于电 场力,而电场力之比又等于场强之比。