高三物理二轮复习讲义：电场.doc

专题四 电 场【学习目标】1理解电场的有关概念2掌握电场力做功与电势能的变化3. 掌握带电粒子在电场中的运动的思维方法题型1 、电场的力的性质例1：如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由 AOB匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是( ) A先变大后变小，方向水平向左 B先变大后变小，方向水平向右C先变小后变大，方向水平向左 D先变小后变大，方向水平向右题型2、 电场的能性质例2：有一带电量q=3×10-6C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10-4J从 B点移到C点时电场力做功9×10-4J问：AB、BC、CA间电势差各为多少?如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少?电荷在A、C两点的电势能各为多少?变式训练：现有两个边长不等的正方形ABCD和abcd，如图所示，且Aa、Bb、Cc、Dd间距相等。在AB、AC、CD、DB的中点分别放等量的点电荷，其中AB、AC中点放的点电荷带正电，CD、BD的中点放的点电荷带负电，取无穷远处电势为零。则下列说法中正确的是+-ABDCabdcOAO点的电场强度和电势均为零B把一正点电荷沿着bdc的路径移动时，电场力做功为零C同一点电荷在a、d两点所受电场力相同D将一负点电荷由a点移到b点电势能减小题型3: 图像例3空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示。下列说法正确的是 （ ）AO点的电势最低 Bx2点的电势最高Cx1和-x1两点的电势相等 Dx1和x3两点的电势相等【变式】空间有一电场，在x轴上-x0到x0间电势随x的变化关系如图所示，图线关于轴对称一质量为m、电荷量为+q的粒子只受电场力作用，从x轴上的-x1点以沿+x方向的初速度v0开始运动，运动过程中粒子始终在x轴上，到达原点O右侧最远处的坐标为x2，x2点与-x1点间的电势差为U21，则 （ ）A x2>x0， Bx0>x2>x1，C x2<x1， Dx2，题型4 、带电粒子在电场中的加速和偏转例4:飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析飞行时间质谱仪主要由脉冲阀、激光器、加速电场、偏转电场和探测器组成，探测器可以在轨道上移动以捕获和观察带电粒子整个装置处于真空状态加速电场和偏转电场的电压可以调节，只要测量出带电粒子的飞行时间，即可以测量出其比荷如图394所示，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生不同价态的离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区，到达探测器已知加速电场a、b板间距为d，偏转电场极板M、N的长度为L1，板间距离为L2.不计离子重力及进入a板时的初速度(1)设离子比荷为k(k)，若a、b间的加速电压为U1，试求离子进入偏转电场时的初速度v0.(2)当a、b间的电压为U1时，在M、N间加上适当的电压U2，离子从脉冲阀P喷出到到达探测器的全部飞行时间为t.请推导出离子比荷k的表达式(3)在某次测量中探测器始终无法观察到离子，分析原因是离子偏转量过大，打到了极板上请说明如何调节才能观察到离子【变式】 如图，空间中存在两条射线OM、ON，以及沿射线OM方向的匀强电场，已知NOM，某带电粒子从射线OM上的某点P垂直于OM入射，仅在电场作用下经过射线ON上的Q点，若Q点离O点最远且OQL，求：（1）粒子入射点P离O点的距离SOMNPQUEO（2）带电粒子经过电压U加速后从P点入射，则改变电压U时，欲使粒子仍然能经过Q点，试画出电压U与匀强电场的场强E之间的关系。（只定性画出图线，无需说明理由） 题型5:等效重力场例5:如图，半径为 r的绝缘光滑环固定在竖直平面内，环上套有一质量为 m，带电量为+q的珠子，现欲加一个与圆环面平行的匀强电场，使珠子由最高点A从静止开始释放，沿圆弧经过B、C刚好能运动到D，（1）求所加电场的场强最小值及所对应的场强的方向；珠子由A到达D的过程中速度最大时对环的作用力大小。ADCB（2）在（1）问电场中，要使珠子能完成完整的圆运动在A点至少使它具有多大的初动能？题型6:运动的合成与分解:例6:、如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场；在y0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。半径为R的光滑绝缘空心半圆细管ADO固定在竖直平面内，半圆管的一半处于电场中，圆心O1为MN的中点，直径AO垂直于水平虚线MN。一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从半圆管的A点由静止滑入管内，从O点穿出后恰好通过O点正下方的C点。已知重力加速度为g，电场强度的大小。求：小球到达O点时，半圆管对它作用力的大小；矩形区域MNPQ的高度H和宽度L应满足的条件；从O点开始计时，经过多长时间小球的动能最小？考点7 、带电粒子在交变电场中的运动例7:制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示加在极板A、B间的电压UAB作周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为-kU0(k>1)，电压变化的周期为2，如图乙所示在t=0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用（1）若，电子在02时间内不能到达极板A，求d应满足的条件；（2）若电子在0200时间未碰到极板B，求此运动过程中电子速度v随时间t变化的关系；（3）若电子在第N个周期内的位移为零，求k的值