(魯京津瓊)2020版高考物理總復(fù)習(xí)第七章靜電場專題突破帶電粒子或帶電體在電場中運動的綜合問題課件

專題突破帶電粒子(或帶電體)在電場中運動的

綜合問題專題突破帶電粒子(或帶電體)在電場中運動的綜合問題電場中的力、電綜合問題要善于把電學(xué)問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題，建立帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的模型，能夠從帶電粒子的受力與運動的關(guān)系、功能關(guān)系和動量關(guān)系等多角度進行分析與研究。電場中的力、電綜合問題要善于把電學(xué)問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題，建立帶【例1】

(2015·全國卷Ⅱ)如圖1所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的粒子在勻強電場中運動，A、B為其運動軌跡上的兩點。已知該粒子在A點的速度大小為v0，方向與電場方向的夾角為60°；它運動到B點時速度方向與電場方向的夾角為30°。不計重力。求A、B兩點間的電勢差。圖1【例1】(2015·全國卷Ⅱ)如圖1所示，一質(zhì)量為m、電荷解析設(shè)帶電粒子在B點的速度大小為vB。粒子在垂直于電場方向的速度分量不變，即vBsin30°＝v0sin60°①解析設(shè)帶電粒子在B點的速度大小為vB。粒子在垂直于電場方向圖2【拓展1】在【例1】中，若勻強電場的寬度為d，EF、CD為其邊界，改變場強的大小，使粒子在A點時的速度方向與電場邊界CD垂直，如圖2所示，MN為無場區(qū)內(nèi)的光屏，MN與AO相互垂直，MN與EF間距為d。當(dāng)粒子經(jīng)過EF邊界的B點時，速度方向與EF成30°角，求：(1)勻強電場的場強的大??；(2)粒子打在光屏上的位置距離O點的距離。圖2【拓展1】在【例1】中，若勻強電場的寬度為d，EF、C解析(1)粒子在電場中做類平拋運動，則解析(1)粒子在電場中做類平拋運動，則圖3【拓展2】若在【拓展1】中撤去原有電場，在CD與EF之間加上豎直向上的勻強電場E1，EF與MN之間加上水平向右的勻強電場E2，CD與EF、EF與MN之間的距離都為d，由A點靜止釋放帶電粒子，粒子過EF時速度為v0，如圖3所示。粒子打在光屏MN上的位置與O點的距離為d，求兩個電場場強大小之比。圖3【拓展2】若在【拓展1】中撤去原有電場，在CD與EF之粒子在水平向右的電場中做類平拋運動，則豎直方向：d＝v0t粒子在水平向右的電場中做類平拋運動，則豎直方向：d＝v0t解決帶電粒子在電場中運動問題的基本思路(1)兩分析：一是對帶電粒子進行受力分析，二是分析帶電粒子的運動狀態(tài)和運動過程(初始狀態(tài)及條件，直線運動還是曲線運動等)。(2)建模型：建立正確的物理模型(加速還是偏轉(zhuǎn))，恰當(dāng)選用規(guī)律或其他方法(如圖象)，找出已知量和待求量之間的關(guān)系。

解決帶電粒子在電場中運動問題的基本思路【例2】

在真空中水平放置平行板電容器，兩極板間有一個帶電油滴，電容器兩極板間距為d，當(dāng)平行板電容器的電壓為U0時，油滴保持靜止?fàn)顟B(tài)，如圖4所示。當(dāng)給電容器突然充電使其電壓增加ΔU1時，油滴開始向上運動；經(jīng)時間Δt后，電容器突然放電使其電壓減少ΔU2，又經(jīng)過時間Δt，油滴恰好回到原來位置。假設(shè)油滴在運動過程中所帶電荷量不變，充電和放電的過程均很短暫，這段時間內(nèi)油滴的位移可忽略不計。重力加速度為g。求：圖4(1)帶電油滴所帶電荷量與質(zhì)量之比；(2)第一個Δt與第二個Δt時間內(nèi)油滴運動的加速度大小之比；(3)ΔU1與ΔU2之比?！纠?】在真空中水平放置平行板電容器，兩極板間有一個帶電油(魯京津瓊)2020版高考物理總復(fù)習(xí)第七章靜電場專題突破帶電粒子或帶電體在電場中運動的綜合問題課件(魯京津瓊)2020版高考物理總復(fù)習(xí)第七章靜電場專題突破帶電粒子或帶電體在電場中運動的綜合問題課件1.(多選)(2019·山東泰安檢測)如圖5甲所示，在兩平行的金屬板間加上如圖乙所示的電壓。在0～1s內(nèi)，一帶電微粒在兩極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，t＝2s時微粒仍運動且未與極板接觸。則在1～2s內(nèi)，微粒(g取10m/s2)(

)圖5A.做勻加速直線運動，加速度大小為10m/s2B.做變加速直線運動，平均加速度大小為5m/s2C.做變加速直線運動，2s末加速度大小為10m/s2D.2s末速度大小為10m/s1.(多選)(2019·山東泰安檢測)如圖5甲所示，在兩平行答案BC答案BC圖62.(多選)如圖6所示，光滑的水平軌道AB與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點，AB水平軌道部分存在水平向右的勻強電場，半圓形軌道在豎直平面內(nèi)，B為最低點，D為最高點。一質(zhì)量為m、帶正電的小球從距B點x的位置在電場力的作用下由靜止開始沿AB向右運動，恰能通過最高點，則(

)A.R越大，x越大B.R越大，小球經(jīng)過B點后瞬間對軌道的壓力越大C.m越大，x越大D.m與R同時增大，電場力做功增大圖62.(多選)如圖6所示，光滑的水平軌道AB與半徑為R的光答案ACD答案ACD帶電粒子在交變電場中的運動1.此類題型一般有三種情況 (1)粒子做單向直線運動(一般用牛頓運動定律求解)； (2)粒子做直線往返運動(一般分段研究)； (3)粒子做偏轉(zhuǎn)運動(一般根據(jù)交變電場的特點分段研究)。2.兩條分析思路：一是力和運動的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運動學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系。3.注重全面分析(分析受力特點和運動規(guī)律)，抓住粒子的運動具有周期性和空間上具有對稱性的特征，求解粒子運動過程中的速度、位移等，并確定與物理過程相關(guān)的邊界條件。帶電粒子在交變電場中的運動1.此類題型一般有三種情況【例3】

(2019·河南商丘模擬)如圖7甲所示，兩平行金屬板豎直放置，左極板接地，中間有小孔。右極板電勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。電子原來靜止在左極板小孔處(不計重力作用)，下列說法中正確的是(

)圖7【例3】(2019·河南商丘模擬)如圖7甲所示，兩平行金屬(魯京津瓊)2020版高考物理總復(fù)習(xí)第七章靜電場專題突破帶電粒子或帶電體在電場中運動的綜合問題課件答案A答案A【例4】

(多選)如圖8甲所示，平行板相距為d，在兩金屬板間加一如圖乙所示的交變電壓，有一個粒子源在平行板左邊界中點處沿垂直電場方向連續(xù)發(fā)射速度相同的帶正電粒子(不計重力)。t＝0時刻進入電場的粒子恰好在t＝T時刻到達B板右邊緣，則(

)圖8【例4】(多選)如圖8甲所示，平行板相距為d，在兩金屬板間(魯京津瓊)2020版高考物理總復(fù)習(xí)第七章靜電場專題突破帶電粒子或帶電體在電場中運動的綜合問題課件答案AD答案AD1.(多選)(2019·青島模擬)如圖9所示為勻強電場的電場強度E隨時間t變化的圖象。當(dāng)t＝0時，在此勻強電場中由靜止釋放一個帶電粒子，設(shè)帶電粒子只受電場力的作用，則下列說法中正確的是(

)圖9A.帶電粒子將始終向同一個方向運動B.2s末帶電粒子回到原出發(fā)點C.3s末帶電粒子的速度為零D.0～3s內(nèi)，電場力做的總功為零1.(多選)(2019·青島模擬)如圖9所示為勻強電場的電場答案CD答案CD圖10圖10(魯京津瓊)2020版高考物理總復(fù)習(xí)第七章靜電場專題突破帶電粒子或帶電體在電場中運動的綜合問題課件(魯京津瓊)2020版高考物理總復(fù)習(xí)第七章靜電場專題突破帶電粒子或帶電體在電場中運動的綜合問題課件科學(xué)思維系列——“等效法”在電場中的應(yīng)用處理帶電粒子在“等效力場”中的運動，要關(guān)注以下兩點：一是對帶電粒子進行受力分析時，注意帶電粒子受到的電場力的方向與運動方向所成的夾角是銳角還是鈍角，從而決定電場力做功情況；二是注意帶電粒子的初始運動狀態(tài)?？茖W(xué)思維系列——“等效法”在電場中的應(yīng)用處理帶電粒子在“等效圖111.等效重力法2.物理最高點與幾何最高點

在“等效力場”做圓周運動的小球，經(jīng)常遇到小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動的臨界速度問題。小球能維持圓周運動的條件是能過最高點，而這里的最高點不一定是幾何最高點，而應(yīng)是物理最高點。圖111.等效重力法2.物理最高點與幾何最高點(1)求小球所受的電場力大??；(2)求小球在A點的速度v0為多大時，小球經(jīng)過D點時對圓軌道的壓力最小?！镜淅?/p>

如圖12所示，在豎直平面內(nèi)固定的圓形絕緣軌道的圓心為O，半徑為r，內(nèi)壁光滑，A、B兩點分別是圓軌道的最低點和最高點。該區(qū)間存在方向水平向右的勻強電場，一質(zhì)量為m、帶負電的小球在軌道內(nèi)側(cè)做完整的圓周運動(電荷量不變)，經(jīng)過C點時速度最大，O、C連線與豎直方向的夾角θ＝60°，重力加速度為g。圖12【思路點撥】

小球經(jīng)過C點時速度最大，可以作為等效“最低點”，則通過圓心和C點相對的D點可以作為等效“最高點”。(1)求小球所受的電場力大?。弧镜淅咳鐖D12所示，在豎直(魯京津瓊)2020版高考物理總復(fù)習(xí)第七章靜電場專題突破帶電粒子或帶電體在電場中運動的綜合問題課件(1)重力和電場力合力的方向，一定在等效“最高點”和等效“最低點”連線的延長線的方向上。(2)類比“繩球”“桿球”模型臨界值的情況進行分析解答。

(1)重力和電場力合力的方向，一定在等效“最高點”和等效“最(多選)(2019·江西南昌測試)如圖13所示，在豎直平面內(nèi)有水平向右、場強為E＝1×104N/C的勻強電場。在勻強電場中有一根長L＝2m的絕緣細線，一端固定在O點，另一端系一質(zhì)量為0.08kg的帶電小球，它靜止時懸線與豎直方向成37°角，若小球獲得初速度恰能繞O點在豎直平面內(nèi)做圓周運動，取小球在靜止時的位置為電勢能零點和重力勢能零點，cos37°＝0.8，g取10m/s2。下列說法正確的是(

)[即學(xué)即練]圖13(多選)(2019·江西南昌測試)如圖13所示，在豎直平面A.小球動能的最小值為0.8JB.小球的帶電荷量q＝6×10－5CC.小球繞O點在豎直平面內(nèi)做圓周運動的電勢能和機械能之和保持不變，且為5JD.小球在運動至圓周軌跡上與O點等高的最左側(cè)位置時有機械能的最