《物理新增分大一轮新高考（京津鲁琼）课件：第七章 静电场 专题强化八 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理新增分大一轮新高考（京津鲁琼）课件：第七章 静电场 专题强化八 .pptx（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题强化八带电粒子 带电体 在电场中运动的综合问题 大一轮复习讲义 第七章静电场 1 本专题主要讲解带电粒子 带电体 在电场中运动时动力学和能量观点的综合运用 高考常以计算题出现 2 学好本专题 可以加深对动力学和能量知识的理解 能灵活应用受力分析 运动分析 特别是平抛运动 圆周运动等曲线运动 的方法与技巧 熟练应用能量观点解题 3 用到的知识 受力分析 运动分析 能量观点 专题解读 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 课时作业 回扣基础知识训练基础题目 细研考纲和真题分析突破命题点 限时训练练规范练速度 过好双基关 一 带电粒子在电场中的运动 1 分析方法 先分析受
2、力情况 再分析和运动过程 平衡 加速或减速 轨迹是直线还是曲线 然后选用恰当的规律如牛顿运动定律 运动学公式 能量守恒定律解题 2 受力特点 在讨论带电粒子或其他带电体的静止与运动问题时 重力是否要考虑 关键看重力与其他力相比较是否能忽略 一般来说 除明显暗示外 带电小球 液滴的重力不能忽略 电子 质子等带电粒子的重力可以忽略 一般可根据微粒的运动状态判断是否考虑重力作用 运动状态 动能定理 二 用能量观点处理带电体的运动 对于受变力作用的带电体的运动 必须借助能量观点来处理 即使都是恒力作用的问题 用能量观点处理也常常更简捷 具体方法常有两种 1 用动能定理处理思维顺序一般为 1 弄清研究对
3、象 明确所研究的 2 分析物体在所研究过程中的受力情况 弄清哪些力做功 做正功还是负功 3 弄清所研究过程的始 末状态 主要指动能 4 根据W 列出方程求解 物理过程 Ek 2 用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理列式的方法常有两种 1 利用初 末状态的能量相等 即E1 E2 列方程 2 利用某些能量的减少等于另一些能量的增加列方程 3 两个结论 1 若带电粒子只在电场力作用下运动 其动能和电势能之和 2 若带电粒子只在重力和电场力作用下运动 其机械能和之和保持不变 保持不变 电势能 研透命题点 1 常见的交变电场常见的产生交变电场的电压波形有方形波 锯齿波 正弦波等 2 常见的题目类型
4、1 粒子做单向直线运动 一般用牛顿运动定律求解 2 粒子做往返运动 一般分段研究 3 粒子做偏转运动 一般根据交变电场特点分段研究 命题点一带电粒子在交变电场中的运动 3 思维方法 1 注重全面分析 分析受力特点和运动规律 抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征 求解粒子运动过程中的速度 位移 做功或确定与物理过程相关的边界条件 2 从两条思路出发 一是力和运动的关系 根据牛顿第二定律及运动学规律分析 二是功能关系 3 注意对称性和周期性变化关系的应用 例1 2018 山东省日照市二模 图1甲为两水平金属板 在两板间加上周期为T的交变电压u 电压u随时间t变化的图线如图乙所示 质量
5、为m 重力不计的带电粒子以初速度v0沿中线射入两板间 经时间T从两板间飞出 下列关于粒子运动的描述错误的是A t 0时入射的粒子 离开电场时偏离中线的距离最大 图1 C 无论哪个时刻入射的粒子 离开电场时的速度方向都水平D 无论哪个时刻入射的粒子 离开电场时的速度大小都相等 解析粒子在电场中运动的时间是相同的 t 0时入射的粒子 在竖直方向先加速 然后减速 最后离开电场区域 故t 0时入射的粒子离开电场时偏离中线的距离最大 选项A正确 t T时入射的粒子 在竖直方向先加速 然后减速 再反向加速 最后反向减速离开电场区域 故此时刻射入的粒子离开电场时速度方向和中线在同一直线上 选项B错误 因粒子
6、在电场中运动的时间等于电场变化的周期T 根据动量定理 竖直方向电场力的冲量的矢量和为零 故所有粒子离开电场时的竖直方向分速度为零 即最终都垂直电场方向射出电场 离开电场时的速度大小都等于初速度 选项C D正确 变式1 多选 2018 河北省衡水中学二调 如图2甲所示 两水平金属板间距为d 板间电场强度的变化规律如图乙所示 t 0时刻 质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间 0 时间内微粒匀速运动 T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出 微粒运动过程中未与金属板接触 重力加速度的大小为g 关于微粒在0 T时间内运动的描述 正确的是 图2 变式2匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象如图3所示 当
7、t 0时 在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子 带正电 设带电粒子只受电场力的作用 则下列说法中正确的是A 带电粒子将始终向同一个方向运动B 2s末带电粒子回到原出发点C 3s末带电粒子的速度不为零D 0 3s内 电场力做的总功为零 图3 解析由牛顿第二定律可知带电粒子在第1s内的加速度和第2s内的加速度的关系 因此粒子将先加速1s再减速0 5s 速度为零 接下来的0 5s将反向加速 v t图象如图所示 根据图象可知选项A错误 由图象可知前2s内的位移为负 故选项B错误 由图象可知3s末带电粒子的速度为零 故选项C错误 由动能定理结合图象可知0 3s内 电场力做的总功为零 故选项D正确 1 力
8、学规律 1 动力学规律 牛顿运动定律结合运动学公式 2 能量规律 动能定理或能量守恒定律 2 电场规律 1 电场力的特点 F Eq 正电荷受到的电场力与场强方向相同 2 电场力做功的特点 WAB FLABcos qUAB EpA EpB 命题点二带电体在电场中的运动 3 多阶段运动在多阶段运动过程中 当物体所受外力突变时 物体由于惯性而速度不发生突变 故物体在前一阶段的末速度即为物体在后一阶段的初速度 对于多阶段运动过程中物体在各阶段中发生的位移之间的联系 可以通过作运动过程草图来获得 例2 2019 四川省乐山市第一次调研 如图4所示 AB是位于竖直平面内 半径R 0 5m的圆弧形的光滑绝缘
9、轨道 其下端点B与水平绝缘轨道平滑连接 整个轨道处在水平向左的匀强电场中 电场强度E 5 103N C 今有一质量为m 0 1kg 带电荷量q 8 10 5C的小滑块 可视为质点 从A点由静止释放 若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数 0 05 取g 10m s2 求 1 小滑块第一次经过圆弧形轨道最低点B时对B点的压力 图4 答案2 2N 方向竖直向下 解析设小滑块第一次到达B点时的速度为vB 对圆弧轨道最低点B的压力为FN 则由A B 由牛顿第三定律FN FN故FN 3mg 2qE 2 2N 方向竖直向下 2 小滑块在水平轨道上向右滑过的最大距离 解析设小滑块在水平轨道上向右滑行的最大距离为
10、x 对全程由动能定理有mgR qE R x mgx 0 3 小滑块最终运动情况 解析由题意知qE 8 10 5 5 103N 0 4N mg 0 05 0 1 10N 0 05N 因此有qE mg所以小滑块最终在圆弧轨道上往复运动 答案在圆弧轨道上往复运动 变式3 2018 江西省南昌二中第四次模拟 如图5所示 在E 103V m的水平向左的匀强电场中 有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置 轨道与一水平绝缘轨道MN连接 半圆轨道所在竖直平面与电场线平行 其半径R 40cm 一带正电荷q 10 4C的小滑块质量为m 40g 与水平轨道间的动摩擦因数 0 2 取g 10m s2 问 1 要使小滑块恰好运
11、动到圆轨道的最高点C 滑块应在水平轨道上离N点多远处释放 答案20m 图5 解析设滑块与N点的距离为L 解得v 2m s L 20m 2 这样释放的滑块通过P点时对轨道压力是多大 P为半圆轨道中点 答案1 5N 解析滑块到达P点时 对全过程应用动能定理得 由牛顿第三定律可得 滑块通过P点时对轨道压力大小是1 5N 变式4 2018 安徽省安庆市二模 如图6所示 水平地面上方存在水平向左的匀强电场 一质量为m的带电小球 大小可忽略 用轻质绝缘细线悬挂于O点 小球带电荷量为 q 静止时距地面的高度为h 细线与竖直方向的夹角为 37 重力加速度为g sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 匀
12、强电场的场强大小E 图6 解析小球静止时 对小球受力分析如图所示 由FTcos37 mg FTsin37 qE 2 现将细线剪断 小球落地过程中小球水平位移的大小 解析剪断细线 小球在竖直方向做自由落体运动 水平方向做加速度为a的匀加速运动 由Eq ma 3 现将细线剪断 带电小球落地前瞬间的动能 课时作业 1 2018 河南省中原名校第二次联考 如图1所示 在两平行金属板中央有一个静止的电子 不计重力 当两板间的电压分别如图2中甲 乙 丙 丁所示 电子在板间运动 假设不与板相碰 下列说法正确的是 1 2 3 4 图1 5 6 7 8 9 10 图2 双基巩固练 1 2 3 4 A 电压是甲图
13、时 在0 T时间内 电子的电势能一直减少B 电压是乙图时 在0 时间内 电子的电势能先增加后减少C 电压是丙图时 电子在板间做往复运动D 电压是丁图时 电子在板间做往复运动 5 6 7 8 9 10 解析若电压是题图甲 0 T时间内 电场力先向左后向右 则电子先向左做匀加速直线运动 后做匀减速直线运动 即电场力先做正功后做负功 电势能先减少后增加 故A错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 将如图3所示的交变电压加在平行板电容器A B两板上 开始B板电势比A板电势高 这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间 它在电场力作用下开始运动 设A B两极板间的距离足够大 下列说法正确的是A
14、 电子一直向着A板运动B 电子一直向着B板运动C 电子先向A板运动 然后返回向B板运动 之后在A B两板间做周期性往复运动D 电子先向B板运动 然后返回向A板运动 之后在A B两板间做周期性往复运动 图3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 2018 安徽省蚌埠市一质检 如图4甲为一对长度为L的平行金属板 在两板之间加上如图乙所示的电压 现沿两板的中轴线从左端向右端连续不断射入初速度为v0的相同带电粒子 重力不计 且所有粒子均能从平行金属板的右端飞出 若粒子在两板之间的运动时间均为T 则粒子最大偏转位移与最小偏转位移的大小之比是A 1 1B 2 1C 3 1D 4 1 图4 1 2
15、3 4 5 6 7 8 9 10 解析设偏转电场电压不为零时 粒子在偏转电场中的加速度为a 1 2 3 4 则粒子最大偏转位移与最小偏转位移的大小之比是3 1 故C项正确 5 6 7 8 9 10 4 2018 广东省韶关市调研 如图5所示 在竖直向上的匀强电场中 一根不可伸长的轻质绝缘细绳 一端系着一个带电小球 另一端固定于O点 小球在竖直平面内做匀速圆周运动 最高点为a 最低点为b 不计空气阻力 则A 小球带负电B 电场力跟重力是一对平衡力C 小球从a点运动到b点的过程中 电势能减小D 运动过程中小球的机械能守恒 图5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析小球在竖直平面内做匀速圆
16、周运动 受到重力 电场力和细绳的拉力 电场力与重力平衡 则知小球带正电 故A错误 B正确 小球在从a点运动到b点的过程中 电场力做负功 小球的电势能增大 故C错误 由于电场力做功 所以小球在运动过程中机械能不守恒 故D错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 多选 2019 山西省孝义市第一次模拟 如图6所示ABCD为竖直放置的光滑绝缘细管道 其中AB部分是半径为R的圆弧形管道 BCD部分是固定的水平管道 两部分管道恰好相切于B点 水平面内的M N B三点连线构成边长为L的等边三角形 M N连线过C点且垂直于BCD 两个带等量异种电荷的点电荷分别固定在M N两点 电荷量分别为 Q和 Q 现把质量为m 电荷量为 q的小球 小球直径略小于管道内径 小球可视为点电荷 由管道的A处静止释放 已知静电力常量为k 重力加速度为g 则A 小球运动到B点时受到的电场力小于运动到C点时受到的电场力B 小球在B点时的电势能小于在C点时的电势能C 小球在A点时的电势能等于在C点时的电势能D 小球运动到C点时的速度为 图6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析根据等量异种点电荷的电场特征
