人教版高考物理一轮总复习精品课件 第八章 静电场 专题4 带电粒子在电场中运动的综合问题 (2).ppt

(1)求匀强电场的电场强度E的大小。(2)小球过C点时,求轨道对它的作用力。(3)求小球在圆形轨道上运动的最小速度的大小。考点三电场中的力电综合问题[名师破题]涉及电场的力电综合问题,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运动和力、功和能、动量守恒模型,运用力学问题解决方法进行分析与研究。这类问题中常用到的基本规律有运动学公式、牛顿定律、动能定理、能量守恒定律、动量守恒定律等,除了掌握力学规律外,同时还要明确以下几点:(1)能量守恒定律→电势能与其他形式能之间的转化。(2)功能关系→电场力做功与电势能变化之间的关系。(3)有电场力做功的过程机械能一般不守恒,但机械能与电势能的总和可以不变。【典例突破】典例4.(2021湖南高三月考)如图所示,在竖直面内有一固定绝缘轨道ABCQDP,其中ABC为粗糙的水平轨道,与半径为R的光滑圆弧轨道CQDP相切于C点,直径PQ与竖直半径OD夹角θ=37°。质量未知、电荷量为q的带正电小球静止于C处。现将一质量为m的不带电物块静置在A处,在水平向右的恒定推力F作用下,物块从A处由静止开始向右运动,经时间t1到达B处,之后立即改变推力的大小,使推力的功率恒定,又经时间t1,撤去推力,物块恰与小球发生弹性正碰(碰撞时间极短),碰后瞬间,在过P点竖直线的右侧加上一沿AC方向的匀强电场(图中未画出),小球沿圆弧轨道运动到Q点时速率最大并恰好通过P点,落到水平轨道上的S处。已知物块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,重力加速度大小为g,F=mg,推力的恒定功率为mg2t1,物块与小球碰前瞬间的速度大小为v2=,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)物块第一次到达B点时的速度大小v1以及B、C两点间的距离s;(2)小球过P点时的速度大小v以及S、C两点间的距离L;(3)小球的质量。审题指导关键词句获取信息竖直面内有一固定绝缘轨道ABCQDP轨道模型已知恒定推力F作用下,物块从A处由静止开始向右运动物块开始做匀加速直线运动,时间已知改变推力的大小,使推力的功率恒定,又经时间t1第二段推力功率恒定,时间已知物块恰与小球发生弹性正碰第三过程弹性碰撞碰后瞬间,在过P点竖直线的右侧加上一沿AC方向的匀强电场(图中未画出)碰后在圆形轨道区域有匀强电场小球沿圆弧轨道运动到Q点时速率最大Q点相当于圆周运动等效场最低点恰好通过P点P点相当于圆周运动等效场最高点落到水平轨道上的S处从P点开始做斜下抛运动思路突破(1)第1段开始做匀加速直线运动,直接根据动力学知识求解;(2)第二段推力功率恒定,用动能定理求解;(3)第三过程弹性碰撞,列动量守恒和动能守恒方程;(4)利用等效场等效的方法,写出在Q和P点的向心力方程;然后根据动能定理列出CP过程方程;(5)小球从P点飞出后在竖直方向做匀加速运动,水平方向匀速运动,用运动学公式列式求解。(3)静电力大小为F1=mgtanθ设碰撞后瞬间小球的速度为vC,小球从C点运动到P点的过程,根据动能定理有考题点睛考点考向点睛电场中的力电综合问题规律:这类问题运动是多过程问题方法:通过审题,将多过程分成几个子过程,应用相应力学规律或模型分步列式求解【对点演练】5.(2021重庆高三二模)如图所示,真空中竖直平面内的三点A、B、C构成直角三角形,其中AC竖直,长度为L,∠ABC=30°。匀强电场在A、B、C所决定的平面内,电场强度为E,电场方向与AB平行。现将质量为m的带电小球以初动能Ek沿CA方向从C点射出,小球通过B点时速度恰好沿AB方向,已知重力加速度为g,下列说法正确的是()A.小球所受静电力为所受重力的3倍B.经过时间,小球电势能和重力势能之和最大C.从C到B,小球做匀变速直线运动D.从C到B,小球克服重力做功与静电力做功之比为1∶答案B6.(2021广东惠州模拟)如图所示,上、下水平放置的两带电金属板,相距为3l,板间有竖直向下的匀强电场E。距上板l处有一带电荷量为+q的小球B,在小球B上方有一带电荷量为-6q的小球A,它们质量均为m,用长度为l的绝缘轻杆相连。已知E=,让两小球从静止释放,小球可以通过上板的小孔进入电场中(空气阻力不计,重力加速度为g)。(1)求B球刚进入电场时的速度大小v1。(2)求A球刚进入电场时的速度大小v2。(3)B球是否能碰到下板?如能,求刚碰到下板时B球的速度v3大小;如不能,请通过计算说明理由。本课结束2.如图甲所示,两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压,一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在