通过场的类比(电场与重力场类比、电场与磁场的类比),形象理解电场的性质,掌握电场力和洛伦兹力的特性;
围绕两大性质,理顺电场中基本概念的相互联系;
熟知两大定则(安培定则和左手定则),准确判定磁场及磁场力的方向;
认识两类偏转模型(类平抛和圆周运动),掌握带电粒子在场中的运动性质、规律和分析处理方法.
第6讲 带电粒子在电场中的运动
1.[2015·全国卷Ⅰ] 如图6-1所示,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则( )
A.直线a位于某一等势面内,φM>φQ B.直线c位于某一等势面内,φM>φN
C.若电子由M点运动到Q点,电场力做正功 D.若电子由P点运动到Q点,电场力做负功
【考题定位】
难度等级:容易
出题角度:本题考查了考生对电场能的性质的理解,要求考生掌握匀强电场的电场强度与电势差的关系.
2.[2015·全国卷Ⅱ] 如图6-2所示,两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间a点从静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态.现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°,再由a点从静止释放一同样的微粒,该微粒将( )
A.保持静止状态 B.向左上方做匀加速运动 C.向正下方做匀加速运动 D.向左下方做匀加速运动
【考题定位】
难度等级:容易
出题角度:本题考查了力电综合的力与运动关系问题,涉及平行板电容中电场特点、牛顿运动定律的应用等考点.
考点一 电场的性质
1 如图6-4所示,半径为R的水平绝缘圆盘可绕竖直轴OO′转动,水平虚线AB、CD互
相垂直,一电荷量为+q的可视为质点的小物块置于距转轴r处,空间有方向由A指向B的匀强电场.当圆盘匀速转动时,小物块相对圆盘始终静止.小物块转动到位置Ⅰ(虚线AB上)时受到的摩擦力为零,转动到位置Ⅱ(虚线CD上)时受到的摩擦力为f.求:
(1)圆盘边缘两点间电势差的最大值;
(2)小物块由位置Ⅰ转动到位置Ⅱ克服摩擦力做的功. 导思
①小物块分别转动到位置Ⅰ、位置Ⅱ时由哪些力提供向心力?
②小物块由位置Ⅰ转动到位置Ⅱ电场力做了多少功?克服摩擦力做了多少功? 归纳
1.电场力:电场对放入其中的电荷有力的作用,电场力的大小和方向由电场强度和电荷
共同决定,大小为F=qE,正电荷所受的电场力方向与电场方向相同.
2.电势能:电势能是标量,电场中电荷的电势能与电势的高低及电荷所带的电荷量及电性有关,即Ep=qφ,而电场力做的功等于电势能变化的相反数,即W=qU=-ΔEp.
变式1 (多选)图6-5是某空间部分电场线分布图,在电场中取一点O,以O为圆心的圆周上有M、Q、N三个点,连线MON与直电场线重合,连线OQ垂直于MON.下列说法正确的是( )
A.M点的场强大于N点的场强 B.O点的电势等于Q点的电势
C.将一负点电荷由M点移到Q点,电荷的电势能增加
D.一静止的正点电荷只受电场力作用能从Q点沿圆周运动至N点
变式2 (多选)如图6-6所示,图中五点均在匀强电场中,它们刚好是一个半径为R= m的圆的四个等分点和圆心.b、c、d三点的电势如图所示.已知电场线与圆所在的平面平行,关于等分点a处和圆心O处的电势及电场强度,下列描述正确的是( )
A.a点的电势为4 V B.O点的电势为5 V
C.电场强度方向由O点指向b点 D.电场强度的大小为10 5 V/m
考点二 带电粒子在电场中的加速和偏转
2 图6-7为两组平行金属板,一组竖直放