PAGE7-電場階段素養提升課命題熱點考點與題型(1)電場強度的理解及合成。(2)電勢、電勢能、電勢差的理解。(3)電場線、等勢線的應用。(4)平行板電容器的動態分析。(5)帶電粒子(體)在電場中的運動。(6)力、電綜合問題。(1)選擇題:考查描述電場的性質。如電場強度、電勢、電勢能等,還有平行板電容器的動態分析等。(2)計算題:考查帶電粒子或帶電物體在電場中的運動分析和能量分析。角度一電場性質的描述

【典例1】(2016·全國卷Ⅱ)如圖,P是固定的點電荷,虛線是以P為圓心的兩個圓。帶電粒子Q在P的電場中運動。運動軌跡與兩圓在同一平面內,a、b、c為軌跡上的三個點。若Q僅受P的電場力作用,其在a、b、c點的加速度大小分別為aa、ab、ac,速度大小分別為va、vb、vc,則 ()A.aa>ab>ac,va>vc>vbB.aa>ab>ac,vb>vc>vaC.ab>ac>aa,vb>vc>vaD.ab>ac>aa,va>vc>vb【素養解讀】核心素養素養角度具體表現科學探究證據靠近P時,v減小,遠離P時,v增大科學思維模型建構點電荷模型科學推理用F庫=F合=ma分析a的大小【解析】選D。由圖可知Q在a、b、c點時距P的距離ra>rc>rb,且Q受P排斥力作用,由庫侖定律F=kq1q2r2可知Fb>Fc>Fa,所以根據牛頓第二定律可知ab>ac>aa。Q在a點向b點運動,或在c點向b點運動時要克服電場力做功動能減小,又由于Q在a、b、c點時距P的距離ra>rc>rb,所以va>vc>v【素養特訓】如圖所示,兩個等量異種點電荷分別位于P、Q兩點,P、Q兩點在同一豎直線上,水平面內有一正三角形ABC,且PQ連線的中點O為三角形ABC的中心,M、N為PQ連線上關于O點對稱的兩點,則下列說法中正確的是 ()A.A、B、C三點的電場強度大小相等但方向不同B.A、B、C三點的電勢相等C.M點電場強度小于A點電場強度D.將一正點電荷從N點移到B點,電場力做正功【解析】選B。由于等量異種電荷的中垂面上任一點的電場強度方向均與兩電荷連線平行且由正電荷指向負電荷,即方向豎直向下,又由幾何關系知,A、B、C三點與兩電荷的距離相等,所以A、B、C三點電場強度大小相等,方向相同,故A錯;等量異種電荷的中垂面為等勢面,故A、B、C、O四點電勢相等,故B對;由于連線上M點電場強度大于O點電場強度,而O點電場強度大于A點電場強度,所以M點電場強度大于A點電場強度,C錯;連線上O點電勢高于N點電勢,而O點電勢等于B點電勢,即B點電勢高于N點電勢,正電荷從N點移到B點,即為從低電勢點移向高電勢點,電場力做負功,故D錯。角度二與電容器有關的問題

【典例2】(2015·全國卷Ⅱ)如圖,兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒,微粒恰好保持靜止狀態,現將兩板繞過a點的軸(垂直于紙面)逆時針旋轉45°,再由a點從靜止釋放一同樣的微粒,該微粒將()A.保持靜止狀態B.向左上方做勻加速運動C.向正下方做勻加速運動D.向左下方做勻加速運動【素養解讀】核心素養素養角度具體表現科學探究證據、解釋電場力變化后,合力變化,運動變化科學思維科學推理電場力?合力【解析】選D。作出微粒的受力示意圖如圖所示,電場力方向為向上偏左45°,并且與重力大小相等,由力合成的平行四邊形定則得F合的方向為向左下方,再結合微粒由靜止釋放初速度為零,故微粒將向左下方做勻加速運動,D項正確;微粒合力不為零,故不能保持靜止狀態,A項錯誤;B項、C項的運動方向與合力方向不一致,故B、C項均錯。【素養特訓】(多選)如圖所示,在水平放置的已經充電的平行板電容器之間,有一帶負電的油滴處于靜止狀態。若某時刻油滴的電荷量開始減小(質量不變),為維持該油滴原來的靜止狀態應 ()A.給平行板電容器繼續充電,補充電荷量B.讓平行板電容器放電,減少電荷量C.使兩極板相互靠近些D.將上極板水平右移一些【解析】選A、D。給平行板電容器繼續充電,電荷量增大,電容不變,由U=QC知電勢差增大,根據E=Ud知電場強度增大,可使電場力不變,故A正確。同理,讓電容器放電時,油滴不能平衡,故B錯誤。因為E=Ud,U=QC,C=εS4πkd,則E=4πkQεS,說明電場強度與電容器兩極板間的距離無關,即電容器兩極板靠近時,電場強度不變,油滴電荷量減小,則電場力減小,油滴不能平衡,故C錯誤;將上極板水平右移,正對面積減小,電容減小,電勢差U=QC增大,電場強度角度三帶電體在電場中的運動問題

【典例3】(2017·全國卷Ⅰ)真空中存在電場強度大小為E1的勻強電場,一帶電油滴在該電場中豎直向上做勻速直線運動,速度大小為v0,在油滴處于位置A時,將電場強度的大小突然增大到某值,但保持其方向不變。持續一段時間t1后,又突然將電場反向,但保持其大小不變;再持續同樣一段時間后,油滴運動到B點。重力加速度大小為g。(1)求油滴運動到B點時的速度。(2)求增大后的電場強度的大小;為保證后來的電場強度比原來的大,試給出相應的t1和v0應滿足的條件。已知不存在電場時,油滴以初速度v0做豎直上拋運動的最大高度恰好等于B、A兩點間距離的兩倍。【素養解讀】核心素養素養角度具體表現科學探究證據、解釋電場力變化,加速度變化從而影響速度的變化科學思維科學推理(1)討論B點在A點之上或之下(2)由E2>E1求出t1和v0的關系【解析】(1)設油滴質量和電荷量分別為m和q,油滴速度方向向上為正。油滴在電場強度大小為E1的勻強電場中做勻速直線運動,故電場方向向上。在t=0時電場強度突然從E1增大到E2,油滴做豎直向上的勻加速運動,加速度大小設為a1,有:E2q-mg=ma1油滴在t1時刻的速度:v1=v0+a1t1電場強度突然在t1時刻反向,油滴做勻變速直線運動,加速度大小為a2,方向向下。有:E2q+mg=ma2油滴在t2=2t1時刻的速度為:v2=v1-a2t1由以上四式得:v2=v0-2gt1(2)由題意,在t=0時刻前有:E1q=mg油滴從t=0到時刻t1的位移為:s1=v0t1+12a1油滴在從時刻t1到時刻t2=2t1的時間間隔內的位移為:s2=v1t1-12a2設B、A兩點之間的距離為h,由題給條件有:v02=①若B點在A點之上,依題意有:s1+s2=h由以上幾式解得:E2=[2-2v0gt1+14(v為使E2>E1,應有:2-2v0gt1+14(v即:0<t1<(1-32)v0g,對應于v2>或t1>(1+32)v0g;對應于v2<②若B在A點之下,依題意有s1+s2=-h由以上幾式解得:E2=[2-2v0gt1-14(v為使E2>E1,應有:2-2v0gt1-14(v解得:t1>(1+52)v0g,另一解為負,答案:(1)v0-2gt1(2)見解析【素養特訓】(2019·深圳模擬)如圖所示,在豎直放置的平行金屬板AB之間加上恒定電壓U,AB兩板的中央留有小孔O1、O2,在B的右側有平行于極板的勻強電場E,電場范圍足夠大,感光板MN垂直于電場方向放置,第一次從小孔O1處從靜止釋放一個質子(11H),第二次從小孔O1處從靜止釋放一個α粒子(2A.質子和α粒子打到感光板上時的速度大小之比為2∶1B.質子和α粒子在電場中運動的時間相同C.質子和α粒子打到感光板上時的動能之比為1∶1D.質子和α粒子在電場中運動的軌跡重疊在一起【解析】選D。從開始運動到打到板上質子的速度大小為v1,α粒子速度大小為v2,根據動能定理Uq+Edq=12mv2-0,化簡得出v=2(U+Ed)qm,設質子的質量為m,質子的比荷為q1m1=em,α粒子的比荷為q2m2=e2m,代入得v1v2=112=2,選項A錯誤;設粒子在加速電場中加速時間為t1