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第一讲电场带电粒子在电场中的运动-2-考情分析备考定向纵览考题,洞悉命题规律分讲考点及题型考题统计2020考情预测第一讲电场带电粒子在电场中的运动考点一电场性质的理解与应用(H)2014卷Ⅰ21;2014卷Ⅱ192016卷Ⅲ15;2017卷Ⅰ202017卷Ⅲ21;2018卷Ⅰ162018卷Ⅰ21;2018卷Ⅱ212019卷Ⅲ21考点二与平行板电容器有关的电场问题(M)2016卷Ⅱ14;2016卷Ⅱ172016卷Ⅰ14考点三带电粒子在电场中的运动(H)2015卷Ⅰ15;2015卷Ⅱ242016卷Ⅱ15;2016卷Ⅰ202018卷Ⅲ21;2019卷Ⅱ20-3-分讲考点及题型考题统计2020考情预测第二讲磁场带电粒子在磁场中的运动考点一磁场的性质及磁场对电流的作用(H)2014卷Ⅰ15;2015卷Ⅰ242015卷Ⅱ18;2017卷Ⅰ192017卷Ⅲ18;2018卷Ⅱ202019卷Ⅰ17考点二带电粒子在磁场中的运动考法1带电粒子在匀强磁场中运动及其临界、极值问题(H)2014卷Ⅰ16;2014卷Ⅱ202015卷Ⅰ14;2015卷Ⅱ192016卷Ⅱ18;2016卷Ⅲ182017卷Ⅱ18;2017卷Ⅲ242019卷Ⅱ17;2019卷Ⅲ18考法2带电粒子在磁场中多解及交变磁场问题(L)-4-分讲考点及题型考题统计2020考情预测第三讲带电粒子在复合场中的运动考点一带电粒子在组合场中的运动(H)2018卷Ⅰ25;2018卷Ⅱ252018卷Ⅲ24考点二带电粒子在叠加场中的运动(H)2017卷Ⅰ16;2017卷Ⅰ252017卷Ⅱ25;2016卷Ⅰ15考点三带电粒子在交变电磁场中的运动(L)-5-专题复习研究本专题内容在考试标准中有8个Ⅱ级考点,分别是库仑定律,电场强度、点电荷的电场强度,电势差,匀强电场中电势差与电场强度的关系,带电粒子在匀强电场中的运动,匀强磁场中的安培力,洛伦兹力公式,带电粒子在匀强磁场中的运动。有13个Ⅰ级考点,分别是物质的电结构、电荷守恒,静电现象的解释,点电荷,静电场,电场线,电势能、电势,示波管,常见的电容器、电容器的电压、电荷量和电容的关系,磁场、磁感应强度、磁感线,通电直导线和通电线圈周围磁场的方向,安培力、安培力的方向,洛伦兹力、洛伦兹力的方向,质谱仪和回旋加速器。近五年高考命题点主要集中在:1.电场性质的理解及应用(9次)。2.与平行板电容器有关的电场问题(3次)。3.带电粒子在电场中的运动(6次)。4.磁场的性质及磁场对电流的作用(7次)。5.带电粒子在磁场中的运动(10次)。6.带电粒子在叠加场中的运动(4次)。7.带电粒子在组合场中的运动(3次)。常以计算和选择题的形式命题考查。通过考题和考试标准的对照来看,命题者特别重视Ⅱ级考点的考查。本专题命题点较多,题型多变,在复习备考时要舍得花时间,复习时要做到考点面面俱到还要突出重点-6-网络构建-7-策略指导匀强电场和点电荷的电场是常考的两种电场,电场线、电势、等势面和电场强度是电场中常考的知识。在2020年备考过程中要尤其注意点电荷的电场和匀强电场的相关概念及带电粒子在电场中的运动的复习。-8-高考真题1.(多选)(2019全国Ⅱ卷)静电场中,一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一点,则()A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B.在M、N两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行考点定位:带电粒子在电场中的运动、能量守恒解题思路与方法:结合电场的形成原因及电场中的能量守恒进行分析。答案解析解析关闭本题考查静电场的分布特点及电场力与运动的关系,电场力做功与电势能的关系。带电粒子仅在电场力作用下,粒子的速度大小可能先增大后减小,如:在等量同种电荷形成的电场中带电粒子沿着两电荷连线的中垂线运动时,A正确。因为粒子只在电场力作用下从M点运动到N点,根据动能定理,W电=-ΔEp=EkN-0=EpM-EpN,而EkN≥0,所以EpM≥EpN,C正确。粒子的轨迹与电场线不一定重合,在N点,电场力的方向不一定与粒子轨迹在该点的切线平行,B、D错误。答案解析关闭AC-9-2.(2018全国Ⅰ卷)如图,三个固定的带电小球a,b和c,相互间的距离分别为ab=5cm,bc=3cm,ca=4cm,小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则()A.a、b的电荷同号,k=169B.a、b的电荷异号,k=169C.a、b的电荷同号,k=6427D.a、b的电荷异号,k=6427考点定位:库仑定律、受力分析及其相关的知识点解题思路与方法:记住并理解相关的物理概念是正确解决本题的关键。答案解析解析关闭由题意知,小球c处在直角三角形的直角上,如果a、b为同种电荷,对小球c的库仑力,要么是吸引力,要么是排斥力,合力不可能平行于a和b连线,故a、b的电荷应异号;由三角关系tanθ=𝑞𝑐𝑞𝑏32𝑞𝑐𝑞𝑎42=34,且qa=kqb,解得k=6427,故D正确。答案解析关闭D-10-3.(多选)(2018全国Ⅱ卷)如图,同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点。一电荷量为q(q0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1;若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2。下列说法正确的是()B.若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为𝑊1+𝑊22C.若c、d之间的距离为L,则该电场的电场强度大小一定为𝑊2𝑞𝐿D.若W1=W2,则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差A.此匀强电场的电场强度方向一定与a、b两点连线平行-11-考点定位:电场强度、电场力做功、电势差解题思路与方法:根据电场力做功的公式,电场力做功与电势能变化的关系求解。答案:BD解析:设a、b、c、d四点的电势分别为φa、φb、φc、φd,粒子从a点移到b点,其电势能减小,则电场力做正功,电场力与a、b连线平行或成锐角,电场方向不一定与a、b连线平行,同理,电场方向不一定与c、d连线平行,W2=EqL不一定成立,则E=𝑊2𝑞𝐿不一定成立,选项A、C错误;根据电场力公式,有W1=(φa-φb)q,W2=(φc-φd)q,匀强电场中沿直线电势随距离均匀变化,所以φM=𝜑𝑎+𝜑𝑐2,φN=𝜑𝑏+𝜑𝑑2,有WMN=(φM-φN)q=𝑊1+𝑊22,选项B正确;若W1=W2,则(φa-φb)=(φc-φd),得Uac=Ubd,由于M、N为中点,且为匀强电场,所以UaM=UbN,选项D正确。-12-4.(多选)(2017全国Ⅰ卷)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra,φa)标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是()A.Ea∶Eb=4∶1B.Ec∶Ed=2∶1C.Wab∶Wbc=3∶1D.Wbc∶Wcd=1∶3-13-考点定位:点电荷电场、电场力做功解题思路与方法:根据电势差和电势的关系及电场力做功的计算公式可以求得正确答案。答案:AC解析:由题图知,ra∶rb∶rc∶rd=1∶2∶3∶6,电场强度E=k𝑄𝑟2,故Ea∶Eb=4∶1,A项正确。Ec∶Ed=4∶1,故B项错误。根据Uab=φa-φb,由题图知,Uab∶Ubc∶Ucd=3∶1∶1,由做功Wab=qUab,故Wab∶Wbc=3∶1,C正确。Wbc∶Wcd=1∶1,D项错误。-14-5.(2016全国Ⅰ卷)一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上。若将云母介质移出,则电容器()A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变考点定位:平行板电容器解题思路与方法:本题主要考查平行板电容器的动态平衡,要注意正确应用电容的决定式C=𝜀r𝑆4π𝑘𝑑、定义式C=𝑄𝑈,极板间电场强度公式E=𝑈𝑑。答案解析解析关闭由C=𝑄𝑈和C=𝜀r𝑆4π𝑘𝑑可知Q=𝜀r𝑆𝑈4π𝑘𝑑,将云母介质移出后相对介电常数εr减小,电容器两极板间的电压仍保持不变,故极板上的电荷量变小,再由E=𝑈𝑑可知,极板间电场强度不变,选项D正确。答案解析关闭D-15-6.(2016全国Ⅱ卷)如图,P是固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的电场中运动,运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac,速度大小分别为va、vb、vc。则()A.aaabac,vavcvbB.aaabac,vbvcvaC.abacaa,vbvcvaD.abacaa,vavcvb考点定位:点电荷的电场、带电粒子在电场中的运动解题思路与方法:解题关键是掌握点电荷的电场分布规律;能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系;要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒。-16-答案:D解析:根据库仑定律F=𝑘𝑞𝑄𝑞𝑃𝑟2和牛顿第二定律F=ma,又因为Q仅受P的电场力作用,可得a∝F∝1𝑟2,已知rarcrb,可得abacaa,A、B项错误;根据运动轨迹可判断Q受到的电场力为斥力,靠近P的过程中,电场力做负功,动能减小,可得EkaEkcEkb,即vavcvb,D选项正确。-17-考点一考点二考点三电场性质的理解与应用(H)解题策略电场强度、电势、电势能的表达式及特点对比表达式特点电场强度E=Fq,E=kQr2,E=Ud矢量,由电场本身决定,电场线越密电场强度越大电势φ=E𝑝q标量,与零电势点的选择有关,沿电场线方向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-18-考点一考点二考点三【典例1】(多选)(2019全国Ⅲ卷)如图,电荷量分别为q和-q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。则()A.a点和b点的电势相等B.a点和b点的电场强度大小相等C.a点和b点的电场强度方向相同D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加思维点拨根据对称性和叠加原理分析各物理量的关系。答案解析解析关闭取无穷远处电势为0,a点距-q近,距q远,电势为负数;b点距q近,距-q远,电势为正数,b点电势大于a点电势,A错误。电势能Ep=qφ,负电荷在电势小处电势能大,即负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能,将负电荷从a点移到b点,电势能减小,D错误。正电荷的电场强度沿半径向外,负电荷的电场强度沿半径向内,E=𝑘𝑄𝑟2,点电荷q在a点的电场强度与点电荷-q在b点的电场强度相同,大小和方向都一样;点电荷q在b点的电场强度与点电荷-q在a点的电场强度相同,大小和方向都一样,则a点的合电场强度与b点的合电场强度相同,B、C正确。答案解析关闭BC-19-考点一考点二考点三解题策略策略1:电势高低的比较(1)根据电场线方向,沿着电场线方向,电势越来越低;(2)根据电势的定义式φ=,即将+q从电场中的某点移至无穷远处电场力做功越多,则该点的电势越高;(3)根据电势差UAB=φA-φB,若UAB0,则φAφB,反之φAφB。策略2:电势能变化的判断(1)根据电场力做功判断,若电场力对电荷做正功,电势能减少;反之则增加。即WAB=-ΔEp。(2)根据能量守恒定律判断,电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程,若只有电场力做功,电荷的电势能与动能相互转化,而总和应保持不