第七章静电场 专题强化八ppt课件.pptx

《第七章静电场 专题强化八ppt课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章静电场 专题强化八ppt课件.pptx（53页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

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

2、：先分析受力情况，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

3、：(1)弄清研究对象，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E1E2)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、

4、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

5、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.t0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；t0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t0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

6、电场时速度方向和中线在同一直线上，选项B错误；因粒子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.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,图2,变式2匀

7、强电场的电场强度E随时间t变化的图象如图3所示.当t0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.2 s末带电粒子回到原出发点C.3 s末带电粒子的速度不为零D.03 s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1 s内的加速度和第2 s内的加速度的关系，因此粒子将先加速1 s再减速0.5 s，速度为零，接下来的0.5 s将反向加速，vt图象如图所示，根据图象可知选项A错误；由图象可知前2 s内的位移为负，故选项B错误；由图象可知3 s末带电粒子的速度为零，故选项C错误；由动能定

8、理结合图象可知03 s内，电场力做的总功为零，故选项D正确.,1.力学规律(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：FEq，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：WABFLABcos qUABEpAEpB.,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

9、图4所示，AB是位于竖直平面内、半径R0.5 m的 圆弧形的光滑绝缘轨道，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E5103 N/C.今有一质量为m0.1 kg、带电荷量q8105 C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g10 m/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2.2 N，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AB，,由牛顿第三定律FNFN故FN3mg2qE2.2 N，方向竖直向下，,(2)小滑块在水平轨道上

10、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x，对全程由动能定理有mgRqE(Rx)mgx0,(3)小滑块最终运动情况.,解析由题意知qE81055103 N0.4 Nmg0.050.110 N0.05 N，因此有qEmg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E103 V/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R40 cm，一带正电荷q104 C的小滑块质量为m40 g，与水平轨道间的动摩擦因数0.2，

11、取g10 m/s2，问：(1)要使小滑块恰好运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20 m,图5,解析设滑块与N点的距离为L，,解得v2 m/s，L20 m,(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1.5 N,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1.5 N.,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

12、速度为g.(sin 370.6，cos 370.8) 求：(1)匀强电场的场强大小E；,图6,解析小球静止时，对小球受力分析如图所示，由FTcos 37mg，FTsin 37qE,(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Eqma,(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

13、1,5,6,7,8,9,10,图2,双基巩固练,1,2,3,4,A.电压是甲图时，在0T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，0T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

14、，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.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

15、与最小偏转位移的大小之比是A.11 B.21C.31 D.41,图4,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,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31，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

16、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

17、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，B点电场强度小于C点，小球在B点时受到的电场力小于运动到C点时受到的电场力，故A项正确.根据等量异种点电荷的电场特征

18、可知A、B、C三点处于同一个等势面上，所以三点的电势相等，小球在三点处的电势能是相等的，故B项错误，C项正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,6.(多选)(2018河南省鹤壁市第二次段考)如图7所示为竖直平面内的直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向.质量为m、带电荷量为q的小球，在重力和恒定电场力F作用下，在竖直平面内沿与y轴方向成角(9045)斜向下方向做直线运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是A.若Fmgsin ，则小球的速度不变B.若Fmgsin ，则小球的速度可能减小C.若Fmgtan ，则小球的速度可能减小D.若Fmgtan ，则小球的电势能可能增大,图7,

19、1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,解析小球只受重力G和电场力F作用，小球做直线运动，则合力为零或合力方向与运动方向在同一直线上；若Fmgsin ，则F方向与运动方向垂直，如图，力F不做功，只有重力做功，所以小球的速度增大，A、B错误；若Fmgtan ，力F与小球运动方向可能成锐角，力对小球做正功，小球速度增大，电势能减小，力F也可能与运动方向成钝角，合力对小球做负功， 小球速度减小，电势能增大，故C、D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,7.(2018河南省中原名校第四次模拟)水平放置的平行板电容器与某一电源相连接后，断开电键，重力不可忽略的小球由电容器的正中央沿水平向右

20、的方向射入该电容器，如图8所示，小球先后经过虚线的A、B两点.则A.如果小球所带的电荷为正电荷，小球所受的电场力一定向下B.小球由A到B的过程中电场力一定做负功C.小球由A到B的过程中动能可能减小D.小球由A到B的过程中，小球的机械能可能减小,图8,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,解析由题图所示小球运动轨迹可知，小球向下运动，说明小球受到的合力竖直向下，重力与电场力的合力竖直向下；当小球带正电时，若上极板带正电荷，小球受到的合力向下，小球运动轨迹向下，若上极板带负电，且电场力小于重力，小球受到的合力向下，小球运动轨迹向下，A错误；如果小球受到的电场力向下，小球从A运动到B点过程中电场

21、力做正功，如果小球受到的电场力向上，则电场力做负功，B错误；小球受到的合力向下，小球从A点运动到B点过程中合外力做正功，小球的动能增加，C错误；小球从A点运动到B点过程若电场力做负功，则小球的机械能减少，D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,8.(2018辽宁省大连市第二次模拟)如图9甲所示，将一倾角37的粗糙绝缘斜面固定在地面上，空间存在一方向沿斜面向上的匀强电场.一质量m0.2 kg，带电荷量q2.0103 C的小物块从斜面底端静止释放，运动0.1 s后撤去电场，小物块运动的vt图象如图乙所示(取沿斜面向上为正方向)，g10 m/s2.(sin 370.6，cos 370.8

22、)，求：(1)电场强度E的大小；,图9,答案3103 N/C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,综合提升练,由牛顿第二定律得：Eqmgsin Ffma1mgsin Ffma2，联立得E3103 N/C，摩擦力Ff0.8 N,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,(2)小物块在00.3 s运动过程中机械能增加量.,答案0.36 J,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,电场力做功WEEqx10.6 J摩擦力做功WfFf(x1x2)0.24 J物块在00.3 s运动过程中机械能增加量EWEWf0.36 J.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,解析方法一：Ek0，Epmgxs

23、in 37，x0.3 mEEp，E0.36 J,9.如图10所示，一质量为m、电荷量为q(q0)的液滴，在场强大小为 、方向水平向右的匀强电场中运动，运动轨迹在竖直平面内.A、B为其运动轨迹上的两点，已知该液滴在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30.求A、B两点间的电势差.,图10,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,竖直方向：vcos 60v0cos 30gt,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,10.(2018四川省雅安市第三次诊断)如图11所示，光滑绝缘水平面上方存在电场强度大小为E、方向水平向右的匀强电场.某时刻将质量为m、带电荷量为q的小金属块从A点由静止释放，经时间t到达B点，此时电场突然反向且增强为某恒定值，又经过时间t小金属块回到A点.小金属块在运动过程中电荷量保持不变.求：(1)A、B两点间的距离；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,图11,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,解析设t末和2t末小金属块的速度大小分别为v1和v2，电场反向后匀强电场的电场强度大小为E1，,(2)电场反向后匀强电场的电场强度大小.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,答案3E,联立解得E13E.,