1、电场与带电粒子在电场中的运动有解析高考物理易错点电场与带电粒子在电场中的运动（有解析2018年高考物理易错点）1.(多选)(2017全国卷，20)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图1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a已在图中用坐标(ra，a)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()图1A.EaEb41B.EcEd21C.WabWbc31D.WbcWcd13答案AC2
2、.(多选)(2017天津理综，7)如图2所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是()图2A.电子一定从A向B运动B.若aAaB，则Q靠近M端且为正电荷C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAEpBD.B点电势可能高于A点电势答案BC3.(多选)在绝缘、光滑的水平桌面上有一带负电的小球只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图5所示，则下列说法中正确的是()图5A在带负电的小球从x1处运动到x2处的过程中，电场力
3、做正功Bx1、x2处的电场强度方向均沿x轴正方向Cx1处的场强大小大于x2处的场强大小Dx1处的电势比x2处的电势低【答案】AD【解析】由于小球从x1处运动到x2处的过程中电势能减小，因此电场力做正功，A项正确；由于电场力做正功，因此小球所受电场力的方向沿x轴正方向，场强方向沿x轴负方向，B项错误；沿电场方向电势降低，D项正确；由EpqEx，即qEEpx可知Epx图线上某点的斜率的绝对值反映了电场强度的大小，由题图可知x1处的场强大小小于x2处的场强大小，C项错误4如图6所示，均匀带正电圆环带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，A、B、C为垂直于圆环平面的中心轴上的三个点，且BC2AO2
4、OB2R，当在C处放置一点电荷时(不影响圆环的电荷分布情况，整个装置位于真空中)，B点的电场强度恰好为零，则由此可得A点的电场强度大小为()图6A.2kQ4R2B.52kQ16R2C.32kQ16R2D.2kQ2R2【答案】B5如图7所示，一个“V”形玻璃管ABC倒置于竖直平面内，并处于场强大小为E1103V/m、方向竖直向下的匀强电场中，一个重力为G1103N、电荷量为q2106C的带负电小滑块从A点由静止开始运动，小滑块与管壁的动摩擦因数0.5.已知管长ABBCL2m，倾角37，B点处是一段很短的光滑圆弧管，sin370.6，cos370.8，g取10m/s2.下列说法正确的是()图7AB
5、、A两点间的电势差为2000VB小滑块从A点第一次运动到B点的过程中电势能增大C小滑块第一次速度为零的位置在C处D从开始运动到最后静止，小滑块通过的总路程为3m【答案】D【解析】UBAELsin1.2103V，A错误；小滑块从A点第一次运动到B点过程中，电场力做正功，电势能减小，B错误；小滑块受到竖直向上的电场力为FqE2103N2G，重力和电场力的合力大小等于G、方向竖直向上，可以把电场力与重力的合力等效为一个竖直向上的“重力”，小滑块开始沿玻璃管运动的加速度为a1g(sincos)2m/s2，所以小滑块第一次到达B点时的速度为v2a1L22m/s，在BC段，小滑块做匀减速运动，加速度大小为
6、a2g(sincos)10m/s2，所以第一次速度为0的位置到B点的距离为xv22a20.4m，C错误；小滑块第一次速度减为零后，又反向向B加速运动，到B后又减速向A运动，这样不断地往复，最后停在B点，根据能量守恒定律，有GLsinGscos，解得s3m，即小滑块通过的总路程为3m，D正确6如图9所示的实验装置中，极板A接地，平行板电容器的极板B与一灵敏的静电计相接将A极板向左移动，增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电量Q、电容C、两极间的电压U及电容器两极板间的场强E的变化情况是()图9AQ变小，C不变，U不变，E变小BQ变小，C变小，U不变，E不变CQ不变，C变小，U变大，E不变DQ
7、不变，C变小，U变大，E变小7如图10所示，一带电小球悬挂在平行板电容器内部，闭合开关S，电容器充电后，细线与竖直方向夹角为，则下列说法中正确的是()图10A保持开关S闭合，使两极板靠近一些，将减小B保持开关S闭合，将滑动变阻器滑片向右移动，将减小C打开开关S，使两极板靠近一些，将不变D轻轻将细线剪断，小球将做斜抛运动8若在两极板接上电源，如图11所示，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电此时极板带电荷量与微粒带电荷量的比值为k，则()图11A微粒带正电B微粒带电荷量为mgUdC电容器的电容为kmgdU2D将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向
8、上运动【答案】C【解析】带电微粒静止在两极板间，重力与电场力等大、反向，电场力竖直向上，而电容器上极板与电源正极相连为正极板，两板间电场方向竖直向下，综上可知，带电微粒带负电，A项错；由场强与电势差关系可知，mgEqUdq解得：qmgdU，B项错；由题意知，电容器带电荷量QkqkmgdU，由电容的定义式知，CQUkmgdU2，C项正确；电容器与电源保持连接时，两板间电势差不变，N板向下移动，板间距离变大，F电Udq，微粒所受电场力减小，微粒向下运动，D项错9如图14所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为，极板间距为d，带负电的微粒质量为m、带电量为q，从极板M的左边缘A处以初速度v0
9、水平射入，沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出，则()图14A微粒达到B点时动能为12mv20B微粒的加速度大小等于gsinC两极板的电势差UMNmgdqcosD微粒从A点到B点的过程电势能减少mgdcos【答案】C【解析】物体在运动过程中，受力如图所示10如图15所示，水平放置、相距为d的两块平行金属板M、N与电源相连，开关S闭合后，M、N间产生了匀强电场，一个重力与电场力相等的带电粒子垂直于电场方向从M板边缘射入电场，粒子恰好打在N板中央，已知重力加速度为g.图15(1)若开关S闭合，为了让粒子恰能飞出电场，应将N板向下平移多少？(2)若开关S断开且粒子初速度大小变为原来的3倍，重力忽略不
10、计，为了让粒子恰能飞出电场，应将N板向上平移多少？(2)当开关S断开时，两板所带电荷量不变，电场强度E不变，设N板上移距离为x2，则L3v0t3，dx212qEmt2312gt23联立解得x279d.【答案】(1)3d(2)79d易错起源1、电场的性质例1、(2016全国丙卷T15)关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A两个电势不同的等势面可能相交B电场线与等势面处处相互垂直C同一等势面上各点电场强度一定相等D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功【答案】B【解析】若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，A错；电场线一定与等势面垂直
11、，B对；同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相同，C错；将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做负功，故D错【变式探究】如图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M、N、P、Q.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()图1A直线a位于某一等势面内，MQB直线c位于某一等势面内，MNC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【名师点睛】1电场强度：(1)根据电场线的疏密程度进行判断；(2)根据等势面的疏密程度进行判断；(3)根据Emaq进行判断2电势
12、：(1)沿电场线方向电势逐渐降低；(2)若q和Wab已知，由UabWabq判定3电势能：(1)电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大；(2)正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能反而小【锦囊妙计，战胜自我】(1)典型电场中电场线的分布特点不熟练，特别是正、负点电荷电场线的方向(2)不清楚运动电荷的电性，出现受力及做功判断的错误(3)公式UEd的适用条件不清楚，乱套公式(4)电场力做功与电势能变化关系不准确易错起源2、平行板电容器例2、(2016全国乙卷T14)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
13、，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【答案】D【解析】平行板电容器电容的表达式为CS4kd，将极板间的云母介质移出后，导致电容器的电容C变小由于极板间电压不变，据QCU知，极板上的电荷量变小再考虑到极板间电场强度EUd，由于U、d不变，所以极板间电场强度不变，选项D正确【变式探究】如图8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()图8A保持静止状态B向左
14、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【名师点睛】(1)不能正确判断平行板电容器中的变量和不变量(2)电容器的定义式CQU及决定式CS4kd混淆(3)分析带电体的运动时，易出现受力分析的错误【锦囊妙计，战胜自我】(1)明确平行板电容器中的哪些物理量是不变的，哪些物理量是变化的以及怎样变化(2)应用平行板电容器的决定式CrS4kd分析电容器的电容的变化(3)应用电容的定义式CQU分析电容器带电量和两板间电压的变化情况(4)应用EUd分析电容器两极板间电场强度的变化易错起源3、带电粒子在电场中的运动例3、(2016全国甲卷T15)如图12所示，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆
15、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()图12Aaaabac，vavcvbBaaabac，vbvcvaCabacaa，vbvcvaDabacaa，vavcvb【变式探究】如图13所示，一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30.不计重力求A、B两点间的电势差图13【答案】mv20q【名师点
16、睛】(1)首先分析粒子的运动规律，区分是在电场中的直线运动还是曲线运动问题(2)对于直线运动问题，可根据对粒子的受力分析与运动分析，从以下两种途径进行处理：如果是带电粒子在恒定电场力作用下做直线运动的问题，应用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等如果是非匀强电场中的直线运动，一般利用动能定理研究全过程中能的转化，研究带电粒子的速度变化、运动的位移等(3)对于曲线运动问题，如是类平抛运动模型，通常采用运动的合成与分解方法处理通过对带电粒子的受力分析和运动规律分析，应用动力学方法或功能方法求解【锦囊妙计，战胜自我】(1)常见典型电场的电场线、等势面的分布特点(2)电场线、等势面与运动轨迹结合点及题目中力的方向判断(3)动能定理应用时易出现分解的错误
