高中物理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

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1、帶電粒子電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)高考熱點(diǎn)分析電場(chǎng)這部分知識(shí)，是歷年高考中考點(diǎn)分布的重點(diǎn)區(qū)域，涉及選擇題、填空題、計(jì)算題等題型，縱觀近幾年的高考，本章重點(diǎn)考查庫(kù)侖定律、電場(chǎng)及其性質(zhì)，電場(chǎng)中的導(dǎo)體、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，平行板電容器等，尤其是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，它巧妙地把電場(chǎng)的概念與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理及磁場(chǎng)等知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，除此之外，電場(chǎng)問(wèn)題與生產(chǎn)技術(shù)、生活實(shí)際、科學(xué)研究等聯(lián)系與很多。如電容式傳感器、靜電的防止和應(yīng)用、示波管的原理，靜電篩選等都是綜全題的命題素材。高考中往往結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系、磁場(chǎng)等出一

2、些難度較大的題目。重點(diǎn)知識(shí)梳理一、庫(kù)侖定律真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。即：其中k為靜電力常量，k=9.0×109Nm2/c2成立條件①真空中（空氣中也近似成立）。②點(diǎn)電荷。即帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)。注：這一點(diǎn)與萬(wàn)有引力很相似，但又有不同：對(duì)質(zhì)量均勻分布的球，無(wú)論兩球相距多近，r都等于球心距；而對(duì)帶電導(dǎo)體球，距離近了以后，電荷會(huì)重新分布，不能再用球心距代替r。二、電場(chǎng)的性質(zhì)（一）．電場(chǎng)力的性質(zhì)電

3、場(chǎng)的最基本的性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用。1．電場(chǎng)強(qiáng)度（1）物理意義：描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量。（2）定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng)。注意：①這是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，適用于任何電場(chǎng)。②其中的q為試探電荷（以前稱(chēng)為檢驗(yàn)電荷），是電荷量很小的點(diǎn)電荷（可正可負(fù)）。③電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，規(guī)定其方向與正電荷在該點(diǎn)受的電場(chǎng)力方向相同。（2）求解電場(chǎng)強(qiáng)度的其它方法：①點(diǎn)電荷周?chē)膱?chǎng)強(qiáng)公式是：，其中Q是產(chǎn)生該電場(chǎng)的電荷，叫場(chǎng)電荷。②勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)公式是：，其中d是沿

4、電場(chǎng)線方向上的距離。（二）電場(chǎng)能的性質(zhì)：電荷放入電場(chǎng)后就具有電勢(shì)能。1．電勢(shì)是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（零電勢(shì)點(diǎn)）時(shí)電場(chǎng)力所做的功。2．放入電場(chǎng)中的電荷一定受電場(chǎng)力Eq，且一定具有電勢(shì)能EP。3．在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷電場(chǎng)力做的功在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷電場(chǎng)力做的功W=qU，只與始末位置的電勢(shì)差有關(guān)，和路徑無(wú)關(guān)。在只有電場(chǎng)力做功的情況下，電場(chǎng)力做功的過(guò)程是電勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。W=-ΔE=ΔEK。4．電勢(shì)能高低的判斷（1）無(wú)論對(duì)正電荷還是負(fù)電荷，只要電場(chǎng)力做功，電

5、勢(shì)能就減??；克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能就增大。（2）正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大；負(fù)電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能小。5．電場(chǎng)線和等勢(shì)面勻強(qiáng)電場(chǎng)等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)－?。。。↑c(diǎn)電荷與帶電平板+孤立點(diǎn)電荷周?chē)碾妶?chǎng)（1）六種常見(jiàn)的電場(chǎng)的電場(chǎng)線和等勢(shì)面：（2）電場(chǎng)線的特點(diǎn)和電場(chǎng)線與等勢(shì)面間的關(guān)系：①電場(chǎng)線的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小。②電場(chǎng)線互不相交，等勢(shì)面也互不相交。③電場(chǎng)線和等勢(shì)面在相交處互相垂直。④電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降低的方向，而且是降低最快的方向。⑤電場(chǎng)線密的地方等差等勢(shì)面密

6、；等差等勢(shì)面密的地方電場(chǎng)線也密。四、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速帶電粒子在電場(chǎng)中加速，若不計(jì)粒子的重力，則電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做功等于帶電粒子動(dòng)能的增量．ULdv0m，qyvtθθ2.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子以平行于極板的初速度v0射入長(zhǎng)L板間距離為d的平行板電容器間，兩板間電壓為U，求射出時(shí)的側(cè)移、偏轉(zhuǎn)角和動(dòng)能增量。（1）側(cè)移：千萬(wàn)不要死記公式，要清楚物理過(guò)程。根據(jù)不同的已知條件，結(jié)論改用不同的表達(dá)形式（已知初速度、初動(dòng)能、初動(dòng)量或加速電壓等）。（2）偏角

7、：，注意到，說(shuō)明穿出時(shí)刻的末速度的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線交點(diǎn)恰好在水平位移的中點(diǎn)。這一點(diǎn)和平拋運(yùn)動(dòng)的結(jié)論相同。（3）穿越電場(chǎng)過(guò)程的動(dòng)能增量：ΔEK=Eqy（注意，一般來(lái)說(shuō)不等于qU）3.帶電粒子的重力是否忽略的問(wèn)題（1）基本粒子如電子、質(zhì)子、帶電粒子、離子等在沒(méi)有明確指出或暗示下，重力一般忽略不計(jì)（2）帶電顆粒如油滴、液滴、塵埃、帶電小球在沒(méi)有明確指出或暗示下，重力一般不能忽略。五、電容器1．電容器兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器。2．電容器的電容電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是由電

8、容器本身的性質(zhì)（導(dǎo)體大小、形狀、相對(duì)位置及電介質(zhì)）決定的。3．平行板電容器的電容平行板電容器的電容的決定式是：4．兩種不同變化電容器和電源連接如圖，改變板間距離、改變正對(duì)面積或改變板間電解質(zhì)材料，都會(huì)改變其電容，從而可能引起電容器兩板間電場(chǎng)的變化。這里一定要分清兩種常見(jiàn)的變化：（1）電鍵K保持閉合，則電容器兩端的電壓恒定（等于電源電動(dòng)勢(shì)），這種情況下帶（2）充電后斷開(kāi)K，保持電容器帶電量Q恒定，這種