第8講靜電場高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025研學(xué)選考命題課程標準考點考情梳理浙江真題問題情境電場的性質(zhì)2022.1,T10氣體—電子放大器2023.6,T8帶電粒子轉(zhuǎn)向器2024.6,T6研究電容器兩極板間距對電容大小的影響帶電粒子在電場中的運動2022.6,T9帶電粒子在平行金屬板中的運動2022.6,T15帶電粒子在徑向電場中運動2023.1,T12示波管2023.6,T12帶電小球置于平行金屬板中2024.1,T11金屬板逸出光電子2024.6,T12套在圓環(huán)上的小球在疊加場中的運動考點一電場的性質(zhì)統(tǒng)攬主干知識1.電場強度的分析與計算(1)電場強度的方向是正電荷所受靜電力的方向,也是電場線上某點的切線方向,電場的強弱(電場強度的大小)可根據(jù)電場線的疏密程度來進行比較。(2)計算電場強度的常用方法:公式法、平衡條件求解、疊加合成法、對稱法、補償法、等效法。2.電勢高低的判斷

判斷依據(jù)判斷方法電場線方向沿電場線方向電勢逐漸降低場源電荷的正負取無窮遠處電勢為零,正電荷周圍電勢為正值,負電荷周圍電勢為負值;越靠近正電荷處電勢越高,越靠近負電荷處電勢越低電勢能的大小正電荷在電勢能大處電勢較高,負電荷在電勢能大處電勢較低靜電力做功根據(jù)

,將WAB、q的正負號代入,由UAB的正負判斷φA、φB的高低3.電勢能大小的判斷(1)做功判斷法:由WAB=EpA-EpB可知,靜電力做正功,電勢能減小;靜電力做負功,電勢能增大。(2)電荷電勢法:由Ep=φq可知,正電荷在電勢高的地方電勢能大,負電荷在電勢低的地方電勢能大。(3)能量守恒法:若只有靜電力做功,電荷的動能和電勢能之和守恒,動能增大時,電勢能減小,動能減小時,電勢能增大。4.電場中幾種常見的圖像

v-t圖像當帶電粒子只受靜電力時,從v-t圖像上能確定粒子運動的加速度方向、大小變化情況,進而可判定粒子運動中經(jīng)過的各點的電場強度方向、電場強度大小、電勢高低及電勢能的變化情況φ-x圖像(1)從φ-x圖像中可以直接判斷各點電勢的高低,進而確定電場強度的方向及試探電荷電勢能的變化;(2)φ-x圖線切線的斜率大小表示沿x軸方向電場強度E的大小E-x圖像(E表示電場)以電場強度沿x軸方向為例:(1)E>0表示電場強度沿x軸正方向,E<0表示電場強度沿x軸負方向;(2)圖線與x軸圍成的“面積”大小表示電勢差大小,兩點的電勢高低需根據(jù)電場方向判定Ep-x圖像(Ep表示電勢能)(1)圖線的切線斜率大小表示靜電力大小;(2)可用于判斷電場強度、動能、加速度等隨位移的變化情況5.解決電容器問題的基本思路(2)兩個重要結(jié)論。①電容器與電源相連,兩端電壓總等于與之并聯(lián)的支路電壓,穩(wěn)定時電容器相當于斷路。②充電后電容器與電源斷開,電容器所帶電荷量不變,此時若只改變兩板間距離,則板間電場強度大小不變。研學(xué)選考命題1.(2024浙江6月選考)“研究電容器兩極板間距對電容大小的影響”實驗如圖所示,保持電荷量不變,當極板間距增大時,靜電計指針張角增大,則(

)A.極板間電勢差減小B.電容器的電容增大C.極板間電場強度增大D.電容器儲存能量增大D2.(2022浙江1月選考)某種氣體—電子放大器的局部結(jié)構(gòu)是由兩塊夾有絕緣介質(zhì)的平行金屬薄膜構(gòu)成的,其上存在等間距小孔,其中相鄰兩孔截面上的電場線和等勢線的分布如圖所示。下列說法正確的是(

)A.a點所在的線是等勢線B.b點的電場強度比c點的大C.b、c兩點間的電勢差的值比a、c兩點間的大D.將電荷沿圖中的線從d→e→f→g移動時電場力做功為零C【解析】

因上下為兩塊夾有絕緣介質(zhì)的平行金屬薄膜,則a點所在的線是電場線,選項A錯誤;因c點附近的電場線較b點附近密集,則c點的電場強度比b點的大,選項B錯誤;因b、c兩點所在的線為等勢線,可知b、c兩點間的電勢差的值比a、c兩點間的大,選項C正確;因d、g兩點在同一電場線上,電勢不相等,則將電荷沿圖中的線從d→e→f→g移動時電場力做功不為零,選項D錯誤。故選C?？键c二帶電粒子(帶電體)在電場中的運動統(tǒng)攬主干知識1.帶電粒子在電場中運動的分析

常見運動受力特點分析方法靜止或勻速直線運動合外力F合=0共點力平衡變速直線運動合外力F合≠0,且與初速度方向在同一條直線上用動力學(xué)觀點分析:=2ad,適用于勻強電場用功能觀點分析:,勻強和非勻強電場都適用常見運動受力特點分析方法帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)粒子斜射入電場,粒子做類斜拋運動運動的分解:

垂直電場方向做勻速直線運動:x=v0tsinθ沿電場方向做勻變速直線運動:帶電粒子在非勻強電場中運動靜電力在變化動能定理、能量守恒定律2.帶電體在電場和重力場的疊加場中運動的分析方法(1)對帶電體的受力情況和運動情況進行分析,綜合運用牛頓運動定律和勻變速直線運動的規(guī)律解決問題。(2)根據(jù)功能關(guān)系或能量守恒的觀點,分析帶電體的運動時,往往涉及重力勢能、電勢能以及動能的相互轉(zhuǎn)化,總的能量保持不變。研學(xué)選考命題1.(2024浙江6月選考)如圖所示,空間原有大小為E、方向豎直向上的勻強電場,在此空間同一水平面的

M、N點固定兩個等量異種點電荷,絕緣光滑圓環(huán)ABCD垂直MN放置,其圓心O在MN的中點,半徑為R,AC和BD分別為豎直和水平的直徑。質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球套在圓環(huán)上,從A點沿圓環(huán)以初速度v0做完整的圓周運動,則(

)A.小球從A到C的過程中電勢能減少B.小球不可能沿圓環(huán)做勻速圓周運動C.可求出小球運動到B點時的加速度D.小球在D點受到圓環(huán)的作用力方向平行MNC【解析】

根據(jù)等量異種點電荷的電場線特點可知,圓環(huán)所在平面為等勢面,勻強電場方向豎直向上,則小球從A到C的過程電勢增加,電勢能增加,故A錯誤;當電場強度滿足Eq=mg時,小球運動時受到的向心力大小不變,可沿圓環(huán)做勻速圓周運動,故B錯誤;根據(jù)動能定理有小球的向心加速度,再根據(jù)牛頓第二定律有mg-Eq=ma2,可得小球的切向加速度a2,根據(jù)矢量合成可得B點的加速度為

,故C正確;小球在D點受到圓環(huán)的作用力可分解為垂直圓環(huán)所在平面的分力FN1和沿圓環(huán)半徑指向圓心的分力FN2,FN1與兩等量異種點電荷提供的靜電力平衡,FN2提供小球做圓周運動的向心力,故小球在D點受到圓環(huán)的作用力方向不平行MN,故D錯誤。2.(2022浙江6月選考)如圖所示,帶等量異種電荷的兩正對平行金屬板M、N間存在勻強電場,板長為L(不考慮邊界效應(yīng))。t=0時刻,M板中點處的粒子源發(fā)射兩個速度大小為v0的相同粒子,初速度方向垂直M板向右的粒子,到達N板時速度大小為

v0;初速度方向平行M板向下的粒子,剛好從N板下端射出。不計重力和粒子間的相互作用,則(

)A.M板電勢高于N板電勢B.兩個粒子的電勢能都增加C【解析】

由于不知道兩粒子的電性,故不能確定M板和N板的電勢高低,故A錯誤;根據(jù)題意,初速度方向垂直M板向右的粒子,到達N板時速度增加,動能增加,則電場力做正功,電勢能減小,則初速度方向平行M板向下的粒子到達N板下端時電場力也做正功,電勢能同樣減小,故B錯誤;設(shè)兩板間距離為d,由于初速度方向平行M板向下的粒子剛好從N板下端射出,故其在兩板間3.(2024浙江1月選考)如圖所示,金屬極板M受到紫外線照射會逸出光電子,最大速率為vm。正對M放置一金屬網(wǎng)N,在M、N之間加恒定電壓U。已知M、N間距為d(遠小于板長),電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,則(

)A.M、N間距離增大時電子到達N的動能也增大

C4.(2023浙江6月選考)某帶電粒子轉(zhuǎn)向器的橫截面如圖所示,轉(zhuǎn)向器中有輻向電場。粒子從M點射入,沿著由半徑分別為R1和R2的圓弧平滑連接成的虛線(等勢線)運動,并從虛線上的N點射出,虛線處電場強度大小分別為E1和E2,則R1、R2和E1、E2應(yīng)滿足(

)A【解析】

根據(jù)題意知,靜電力提供粒子做圓周運動的向