《2020版高考物理一轮复习 第七章 专题五 带电粒子（带电体）在电场中运动的综合问题教案 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理一轮复习 第七章 专题五 带电粒子（带电体）在电场中运动的综合问题教案 新人教版（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题五带电粒子(带电体)在电场中运动的综合问题突破1电场中的图象问题1一带负电粒子在电场中仅受静电力作用沿x轴正方向做直线运动的vt图象如图所示，起始点O为坐标原点，下列关于电势、粒子的动能Ek、电场强度E、粒子加速度a与位移x的关系图象中可能合理的是(C)解析：由vt图象可知速度减小，且加速度逐渐减小，电场力做负功，动能逐渐减小，而电场强度E，所以沿x方向场强逐渐减小，则电势不是均匀减小，所以A、B、D错误，C可能合理2(多选)沿电场中某条直线电场线方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示，坐标点0、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应，相邻两点间距相等一
2、个带正电的粒子从O点由静止释放，运动到A点的动能为Ek，仅考虑电场力作用，则(CD)A从O点到C点，电势先升高后降低B粒子先做匀加速运动，后做变加速运动C粒子在AB段电势能变化量大于BC段的电势能变化量D粒子运动到C点时动能小于3Ek解析：沿x轴正方向，场强方向不变，带正电粒子沿x轴正方向运动，表示场强沿x轴正方向，电势降低，A错误；由于场强在改变，所以电场力变化，加速度也在变化，B错误；由Ex图象可知，AB段电势差大于BC段电势差，所以C正确；由于UAC2UOA，根据动能定理q(UOAUAC)EkC，已知qUOAEk，所以EkC3Ek，D正确3(多选)现有一组方向平行于x轴的电场线，若从x轴
3、的坐标原点由静止释放一个带电粒子，该粒子仅在电场力的作用下沿着x轴的正方向从x10处运动到x21.2 cm处，其电势随位移x的变化情况如图所示下列说法正确的是(BD)A在x轴上00.6 cm的范围内和0.61.2 cm的范围内电场的方向一定相反B该粒子一定带正电C在x轴上x0.6 cm的位置，电场强度大小为0D该粒子从x10处运动到x21.2 cm处的过程中，电势能一直减小解析：沿电场线方向电势降低，在x轴上00.6 cm的范围内和0.61.2 cm的范围内电场的方向一定相同，选项A错误；电场方向沿x轴正方向，带电粒子仅在电场力的作用下沿着x轴的正方向运动，电场力方向沿x轴正方向，所以该粒子一
4、定带正电，选项B正确；在01.2 cm的范围内，电场强度为E5 000 V/m，选项C错误；该粒子从x10处运动到x21.2 cm处的过程中，电场力对粒子做正功，电势能一直减小，选项D正确4(多选)M、N是某电场中一条电场线上的两点，若在M点释放一个初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线由M点运动到N点，其电势能随位移变化的关系如图所示，则下列说法正确的是(AC)A电子运动的轨迹为直线B该电场是匀强电场C电子在N点的加速度小于在M点的加速度D电子在N点的动能小于在M点的动能解析：电子初速度为零，且沿着电场线运动，其轨迹一定为直线，故选项A正确；电子通过相同位移时，电势能的减少量越来越
5、小，说明电场力做功越来越少，由WFs可知，电子所受的电场力越来越小，场强减小，不可能是匀强电场，故选项B错误；由于Epx图线的斜率表示电场力的大小，根据图象可知，电子受到的电场力越来越小，故该电场不是匀强电场，电子做加速度逐渐减小的加速运动，选项C正确；电子从M运动到N过程中，只受电场力，电势能减小，电场力做正功，则动能增大，因此在N点的动能大于在M点的动能，故选项D错误突破2带电粒子在交变电场中运动1常见的交变电场常见的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(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(一般分
6、解研究)3分析两个关系(1)力和运动的关系(2)功能关系 如图甲所示，A、B为两块平行金属板，极板间电压为UBA1 125 V，两板中央各有小孔O和O.现有足够多的电子源源不断地从小孔O由静止进入A、B之间在B板右侧，平行金属板M、N长度均为L14102 m，板间距离d4103 m，在距离M、N右侧边缘L20.1 m处有一荧光屏P，当M、N之间未加电压时电子沿M板的下边沿穿过，打在荧光屏上的O点并发出荧光现在金属板M、N之间加上按如图乙所示规律变化的电压U，M板电势低于N板电势已知电子质量为m9.01031 kg，电荷量为e1.61019 C求：(1)每个电子从B板上的小孔O射出时的速度为多大
7、？(2)电子打在荧光屏上的范围是多少？审题指导(1)本题包含三个运动过程：电子先加速，再偏转，最后做匀速直线运动打在荧光屏上(2)在偏转电场中，每个电子通过的时间与电压的变化周期相比很小，可认为每个电子通过时电压不变，电场为匀强电场【解析】(1)电子在A、B两块金属板间加速，有eUBAmv，解得v0 m/s2107 m/s.(2)由于电子穿过MN间所用时间极短，故电子穿过MN的过程可视为板间电压不变，当U122.5 V时，电子经过MN极板向下的偏移量最大，为y1()22103 m，y1d，说明所有的电子都可以飞出M、N.此时电子在竖直方向的速度大小为v1 m/s2106 m/s.电子离开极板后
8、，以荧光屏P的时间t2 s5109 s，相应的偏移量为y2vyt221065109 m102 m电子打在荧光屏上的总偏移量为yy1y22103 m102 m0.012 m故电子打在荧光屏上的范围是从O向下00.012 m.【答案】(1)2107 m/s(2)范围为从O向下00.012 m内1(2019河南豫南九校联考)(多选)如图甲所示，A、B两极板间加上如图乙所示的交变电压，A板的电势为0，一质量为m、电荷量为q的电子仅在静电力作用下，在t时刻从A板的小孔处由静止释放进入两极板运动，恰好到达B板，则(AB)AA、B两板间的距离为B电子在两板间的最大速度为C电子在两板间做匀加速直线运动D若电子
9、在t时刻进入两极板，它将时而向B板运动，时而向A板运动，最终到达B板解析：电子在t时刻由静止释放进入两极板运动，恰好到达B板，由于在第一个内做匀加速直线运动，在第二个内做匀减速直线运动，在第三个内反向做匀加速直线运动，可知经过两个时间恰好到达B板，加速度a，有d2a2，解得d，故A正确由题意可知，经过时间速度最大，则最大速度为vma，故B正确电子在两板间先向右做匀加速直线运动，然后向右做匀减速直线运动，故C错误若电子在t时刻进入两极板，先做匀加速直线运动，然后做匀减速直线运动，若电子匀减速到零，位移之和大于极板的间距，电子不会做往复运动，在匀减速直线运动的过程中到达B板，故D错误2(多选)如图
10、甲，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t0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0T时间内运动的描述，正确的是(BC)A末速度大小为v0 B末速度沿水平方向C重力势能减少了mgd D克服电场力做功为mgd解析：因0内微粒匀速运动，故微粒受到的电场力方向向上，E0qmg，由题图可知在时间内，两金属板间没有电场，微粒只受重力作用，做平抛运动，在t时刻的竖直速度为vy1，水平速度为v0，在T时间内，微粒满足2E0qmgma，解得ag，方向向上，则在tT时
11、刻，微粒的竖直速度减小到零，水平速度为v0，选项A错误，B正确；微粒的重力势能减少了Epmgmgd，选项C正确；从射入到射出，由动能定理可得mgdW电0，可知克服电场力做功为mgd，选项D错误带电粒子在交变电场中运动的思维流程：(1)分析电场的变化规律，确定粒子初始运动状态；(2)分析受力情况，根据初始状态确定运动状态和运动过程(平衡、加速或减速，轨迹是直线还是曲线)；(3)然后选用恰当的力学规律如牛顿运动定律、运动学公式、动能定理、能量守恒定律解题突破3带电粒子力电综合问题要善于把电学问题转化为力学问题，建立带电粒子在电场中加速和偏转的模型，能够从带电粒子的受力与运动的关系、功能关系和动量关
12、系等多角度进行分析与研究解决力电综合问题的方法：1动力学的观点(1)由于匀强电场中带电粒子所受电场力和重力都是恒力，可用正交分解法(2)综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式，注意受力分析要全面，特别注意重力是否需要考虑的问题2能量的观点(1)运用动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有力做的功，判断是对分过程还是对全过程使用动能定理(2)运用能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现 (2019福建莆田二模)如图所示，竖直平面内有一坐标系xOy，已知A点坐标为(2h，h)，O、B区间存在竖直向上的匀强电场甲、乙两小球质量均为m，甲球带的电荷量为q，乙球带的电荷量为q，分别从A点
13、以相同的初速度水平向右抛出后，都从O点进入匀强电场，其中甲球恰从B点射出电场，乙球从C点射出电场，且乙球射出电场时的动能是甲球射出电场时动能的13倍已知重力加速度为g.求：(1)小球经过O点时速度的大小和方向(2)匀强电场的电场强度E.审题指导(1)从A到O，只受重力，做平抛运动(2)甲、乙两球进入电场后，在重力和电场力作用下做匀变速曲线运动，运用分解的方法处理【解析】(1)如图1所示，设小球经过O点时的速度为v，水平分速度为vx，竖直分速度为vy，平抛运动的时间为t.根据平抛运动规律hgt2，2hvxt，vygt，v，tan由以上式子解得v2，45，vyvx(2)甲球在B点的速度如图2所示，
14、乙球在C点的速度如图3所示依题意得EkC13EkB甲球在OB运动过程中电场力、重力做功为零，故甲球在B点射出时速度仍为v，水平分速度仍为vx，竖直分速度为vy，大小不变，方向竖直向上设甲球在电场中的加速度为a甲，乙球在电场中的加速度为a乙；甲、乙两球在电场中运动的时间为t.研究竖直方向，有对甲球：2vya甲t，Eqmgma甲，对乙球：vcyvya乙t，Eqmgma乙，由式解得E.【答案】(1)2与水平方向的夹角45(2)3(2018江苏卷)如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴(D)A仍然保持静止 B
15、竖直向下运动C向左下方运动 D向右下方运动解析：水平金属板间电场沿竖直方向，等势面为一组水平面带电油滴处于静止状态，说明油滴受到的电场力方向竖直向上且Eqmg.B板右端向下移动一小段距离，两极板间电压不变，则两极板间的等势面右端同样向下弯曲电场线与等势面垂直，同样产生弯曲，且电场强度减小竖直方向上Eyqmg，水平方向上Exq向右，故油滴向右下方运动，故D项正确4(2019江西师大附中、九江一中联考)(多选)如图所示，在空间中存在竖直向上的匀强电场，质量为m、电荷量为q的物块从A点由静止开始下落，加速度为g，下落高度H到B点后与一绝缘轻弹簧接触，又下落h到达最低点C，整个过程中不计空气阻力，且弹簧始终在弹性限度内
