高考二轮专题复习：专题10 电场及带电粒子在电场中的运动（解析版）.docx
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专题10电场及带电粒子在电场中的运动
【命题规律】
1、命题角度：
（1）电场的性质；
（2）平行板电容器电场问题；
（3）电场中的图像问题.
（4）带电粒子在电场中运动的分析与计算；
（5）带电体在电场和重力场中运动的分析与计算
2、常考题型：选择题计算题
【知识荟萃】
★考向一、电场的性质
电场概念的比较
表达式
特点
电场强度
E＝eq\f(F,q)，E＝keq\f(Q,r2)，E＝eq\f(U,d)
矢量，由电场本身决定，电场线越密的地方，电场强度越大
电势
φ＝eq\f(Ep,q)
标量，与零电势点的选取有关，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，电势能减少
1．电场中各物理量的关系
2．电场强度的判断
（1）场强方向是正电荷所受静电力的方向，也是电场线上某点的切线方向；
（2）电场的强弱可根据电场线的疏密程度来进行比较，大小可根据场强公式进行计算．
3．电势高低的判断
判断依据
判断方法
电场线方向
沿电场线方向电势逐渐降低
场源电荷
的正负
取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低
电势能的大小
正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低
静电力做功
根据UAB＝eq\f(WAB,q)，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低
4.电势能大小的判断
（1）做功判断法：由WAB＝EpA－EpB可知，静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增大．
（2）电荷电势法：由Ep＝qφ知正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大．
（3）能量守恒法：若只有静电力做功，电荷的动能和电势能之和守恒，动能增大时，电势能减小，反之电势能增大．
★考向二、电场中的图像问题
电场中几种常见的图像
v－t图像
当带电粒子只受静电力时，从v－t图像上能确定粒子运动的加速度方向、大小变化情况，进而可判定粒子运动中经过的各点的场强方向、场强大小、电势高低及电势能的变化情况．
φ－x图像
（1）从φ－x图像中可以直接判断各点电势的高低，进而确定电场强度的方向及试探电荷电势能的变化．
（2）φ－x图线切线的斜率大小等于沿x轴方向电场强度E的大小．
E－x图像
以场强沿x轴方向为例：
（1）E0表示场强沿x轴正方向，E0表示场强沿x轴负方向．
（2）图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低需根据电场方向判定．
Ep－x图像
（1）图像的切线斜率大小等于静电力大小．
（2）可用于判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况.
★考向三、带电粒子在电场中运动
知识结构
1．带电粒子在电场中运动时重力的处理
基本粒子
如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）
带电体
如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力
2.带电粒子在电场中的运动特点及分析方法
常见运动
受力特点
分析方法
静止或匀速直线运动
合外力F合＝0
共点力平衡
变速直线运动
合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上
1.匀强电场中：
（1）用动力学观点分析
a＝eq\f(F合,m)，E＝eq\f(U,d)，v2－v02＝2ad
（2）用功能观点分析
W＝qEd＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02
2．非匀强电场中：
W＝qU＝Ek2－Ek1
带电粒子在匀强电场中的偏转运动（类平抛）
进入电场时v0⊥E
运动的分解
偏转角：tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qU2l,mdv\o\al(,02))＝eq\f(U2l,2U1d)＝eq\f(2y0,l)
侧移距离：y0＝eq\f(qU2l2,2mdv\o\al(,02))＝eq\f(U2l2,4dU1)
y＝y0＋Ltanθ＝（eq\f(l,2)＋L）tanθ
★考向四、带电体在电场和重力场中的运动
1．带电体在电场、重力场中的运动分析方法
（1）对带电体的受力情况和运动情况进行分析，综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律解决问题．
（2）根据功能关系或能量守恒的观点，分析带电体的运动时，往往涉及重力势能、电势能以及动能的相互转化，总的能量保持不变．
2．带电体在电场和重力场的叠加场中的圆周运动
（1）等效重力法
将重力与静电力进行合成，如图所示，则F合为等效重力场中的“重力”，g′＝eq\f(F合,m)为等效重力场中的“等效重力加速度”，F合的方向等效为“重力”的方向，即在等效重力场中的竖直向下方向．