1、专题十 电场及带电粒子在电场中的运动 高频考点能力突破素养培优情境命题命 题 热 点 常 考 题 型(1)电场的基本性质；(2)带电粒子在电场中运动的分析与计算；(3)实际情境中的电场问题 选择题 计算题 高频考点能力突破考点一 电场的基本性质 1电场中的各个物理量的形成及相互转化的关系 2三个物理量的判断方法 判断场强大小 根据电场线或等势面的疏密判断；根据公式EkQr2和场强叠加原理判断 判断电势的高低 根据电场线的方向判断；由UABWABq 和UABAB判断；根据电场力做功(或电势能)判断 判断电势能大小 根据Epq判断；根据WABEp，由电场力做功判断 例1 2022全国乙卷(多选)如
2、图，两对等量异号点电荷q、q(q0)固定于正方形的4个顶点上L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，O为内切圆的圆心，M为切点则()AL和N两点处的电场方向相互垂直 BM点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左 C将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做正功 D将一带正电的点电荷从L点移动到N点，电场力做功为零 答案：AB 预测1 某种气体电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成，其上存在等间距小孔，其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示下列说法正确的是()Aa点所在的线是等势线 Bb点的电场强度比c点大 Cb、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大 D将电
3、荷沿图中的线从defg移动时电场力做功为零 答案：C 预测2 2022山东卷半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电量为Q的正电荷点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为L的小圆弧上的电荷将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点，O点的电场强度刚好为零圆环上剩余电荷分布不变，q为()A正电荷，qQLRB正电荷，q3QLR C.负电荷，q2QLRD负电荷，q2 3QLR 答案：C 预测3 如图所示，匀强电场内有一矩形区域ABCD，电荷量为e的某带电粒子从B点沿BD方向以8 eV的动能射入该区域，粒子恰好经过A点已知矩形区域的边长AB8 cm，BC6 cm
4、，A、B、C三点的电势分别为6 V、12 V、18 V，不计粒子重力，下列判断正确的是()A粒子带负电 B电场强度的大小为100 V/m C粒子到达A点时动能为12 eV D仅改变粒子在B点初速度的方向，该粒子可能经过C点 答案：D 预测4 中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线
5、所示，a、b是轨迹上的两点，则下列说法正确的是()Aa点的电势高于b点的电势 B电子从a点到b点电势能减小 C电子从a点到b点做匀加速运动 Da点的电场强度大于b点的电场强度 答案：B【技法点拨】电场中三线问题的解题思路 解决电场中的三线问题，分清电场线、等势线、轨迹线是解题的基础，做曲线运动的物体一定要受到指向轨迹内侧的合外力是解题的切入点，功能关系(电场力做的功等于电势能的减少量，合外力的功等于物体动能的增量等)是解题的重要手段 考点二 带电粒子在电场中的运动 1解决带电粒子在电场中运动问题的基本思路(1)两分析：一是对带电粒子进行受力分析，二是分析带电粒子的运动状态和运动过程(初始状态及
6、条件，加速或减速直线运动还是曲线运动等)(2)建模型：建立正确的物理模型(加速还是偏转)，恰当选用规律或其他方法(如图像)，找出已知量和待求量之间的关系 注意：“化曲为直”思想的应用 2用能量观点处理带电体运动的思维方法(1)用动能定理WEk处理(2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理 例2 2022全国甲卷(多选)地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的小球自电场中P点水平向左射出小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能的零点均取在P点则射出后，()A小球的动能最小时，其电势能最大 B小球的动能等于初始动能时，其电势能最大 C小球速度的水平分量和竖直分量大小相
7、等时，其动能最大 D从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量 答案：BD 例3 2022全国乙卷(多选)一种可用于卫星上的带电粒子探测装置，由两个同轴的半圆柱形带电导体极板(半径分别为R和Rd)和探测器组成，其横截面如图(a)所示，点O为圆心。在截面内，极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比，方向指向O点.4个带正电的同种粒子从极板间通过，到达探测器不计重力粒子1、2做圆周运动，圆的圆心为O、半径分别为r1、r2(Rr1r2ca B电子在a、b、c三点的电势能大小关系为EpcEpbEpa Ca、b、c三点的电场强度大小关系为EcEbEa D电子仅受电场力，
8、一定沿图中虚线运动 答案：C 情境3 2022北京怀柔模拟预测2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，它与光学显微镜相比具有更高的分辨率，其原因是电子的物质波波长远小于可见光波长在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用其中的一种电子透镜由两个金属圆环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图显微镜工作时，两圆环的电势NM，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面(相邻等势面间电势差相等)现有一束电子经电压U加速后，沿着平行
9、于两金属圆环轴线的方向进入金属圆环M.根据题目信息和所学知识，下列推断正确的是()A.电子比可见光的波动性强，衍射更为明显 B增大电子的加速电压U，可提升该显微镜的分辨率 C该电子透镜对入射的电子束能起到发散作用 D电子在穿越电子透镜的过程中速度不断减小 答案：B 情境4 2022山东日照二模喷墨打印机的结构原理如图所示，其中墨盒可以发出半径为1105m的墨汁微粒此微粒经过带电室时带上负电，带电荷量的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制带电后的微粒以一定的初速度进入偏转电场，经过偏转电场发生偏转后，打到纸上，显示出字体无信号输入时，墨汁微粒不带电，沿直线通过偏转电场而注入回流槽流回墨盒设偏转极板长L11.6 m，两板间的距离d0.50 cm，偏转板的右端到纸的距离L22.4 cm.若一个墨汁微粒的质量为1.61010kg，所带电荷量为1.251012C，以20 m/s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，打到纸上的点距原射入方向在纸上对应点的距离是1.0 mm 下列说法正确的是(不计空气阻力和墨汁微粒的重力，可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部，忽略边缘电场的不均匀性)()A墨汁从进入偏转电场到打在纸上，做类平抛运动 B两偏转板间的电压是2.0103 V C两偏转板间的电压是5.0102 V D为了使纸上的字体放大10%，可以把偏转电压降低10%答案：C