《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 培優(yōu)計(jì)劃 高考必考題突破講座（7）帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 培優(yōu)計(jì)劃 高考必考題突破講座（7）帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題學(xué)案（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、高考必考題突破講座(七)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題題型特點(diǎn)考情分析命題趨勢(shì)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題，常涉及帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；帶電粒子在不同的勻強(qiáng)電場(chǎng)或交變電場(chǎng)中做勻加速、勻減速的往返運(yùn)動(dòng)；帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)等問(wèn)題，該部分內(nèi)容物理過(guò)程多，情景復(fù)雜，綜合性強(qiáng)2017全國(guó)卷，252016北京卷，232016四川卷，92019年高考命題主要會(huì)從帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩類基本運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)考題，對(duì)考生進(jìn)行帶電粒子的動(dòng)力學(xué)分析、功能關(guān)系考查，對(duì)建模能力和數(shù)學(xué)處理能力要求較高1帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)流程圖2帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)流程圖3涉及問(wèn)題(1)受力情況：多了
2、一個(gè)電場(chǎng)力(FqE或Fk)(2)偏轉(zhuǎn)問(wèn)題：不計(jì)重力，粒子初速度v0與電場(chǎng)方向垂直，且只受電場(chǎng)力作用解題方法1力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律分析；2功能關(guān)系對(duì)于偏轉(zhuǎn)問(wèn)題，一般用分解的思想來(lái)處理，即將帶電粒子的運(yùn)動(dòng)分解為沿電場(chǎng)力方向上的勻加速直線運(yùn)動(dòng)和垂直電場(chǎng)方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)角度1帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)例1(2018四川攀枝花二模)如圖所示，虛線PQ、MN間存在水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電粒子質(zhì)量為m2.01011kg、電荷量為q1.0105 C，從a點(diǎn)由靜此開(kāi)始經(jīng)電壓為U100 V的電場(chǎng)加速后，垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，從虛線MN上的某點(diǎn)b(圖中未畫出)離開(kāi)勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)速度與電
3、場(chǎng)方向成30角已知PQ、MN間距離為20 cm，帶電粒子的重力忽略不計(jì)求：(1)帶電粒子剛進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)的速率v1；(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大??；(3)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差解析(1)由動(dòng)能定理得qUmv，代入數(shù)據(jù)得v11.0104 m/s.(2)因粒子重力不計(jì)，則進(jìn)入電場(chǎng)中后，做類平拋運(yùn)動(dòng)，粒子沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)dv1t，粒子沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)vyat，由題意得tan 30，由牛頓第二定律得qEma，聯(lián)立以上相關(guān)各式并代入數(shù)據(jù)得E103 N/C1.73103 N/C(3)由動(dòng)能定理得qUabmv2m(vv)，聯(lián)立以上相關(guān)各式代入數(shù)據(jù)得Uab400 V.答案(1)1.01
4、04 m/s(2)1.73103 N/C(3)400 V角度2電場(chǎng)中做功與能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題例2如圖所示，水平絕緣粗糙的軌道AB與處于豎直平面內(nèi)的半圓形絕緣光滑軌道BC平滑連接，半圓形軌道的半徑R0.4 m，在軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)現(xiàn)與軌道所在的平面平行，電場(chǎng)強(qiáng)度E1.0104 N/C現(xiàn)有一電荷量q1.0104 C，質(zhì)量m0.1 kg的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn))，在水平軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放，帶電體恰好能通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)C，然后落至水平軌道上的D點(diǎn)，取g10 m/s2.試求：(1)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓形軌道B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓形軌道的壓力大小；(2)D點(diǎn)到B點(diǎn)的距離xDB；(3)帶電體在從P開(kāi)始運(yùn)
5、動(dòng)到落至D點(diǎn)的過(guò)程中的最大動(dòng)能解析(1)設(shè)帶電體恰好通過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC，依據(jù)牛頓第二定律有mgm，解得vC2.0 m/s.設(shè)帶電體通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB，設(shè)軌道對(duì)帶電體的支持力大小為FB，帶電體在B點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有FBmgm，帶電體從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中，依據(jù)動(dòng)能定理有mg2Rmvmv，聯(lián)立解得FB6.0 N，根據(jù)牛頓第三定律，帶電體對(duì)軌道的壓力FB6.0 N.(2)設(shè)帶電體從最高點(diǎn)C落至水平軌道上的D點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為t，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解有2Rgt2，xDBvCtt2，聯(lián)立解得xDB0.(3)由P到B帶電體做加速運(yùn)動(dòng)，故最大速度一定出現(xiàn)在從B經(jīng)C到D的過(guò)程中，在此過(guò)程中只有重力和電場(chǎng)力做
6、功，這兩個(gè)力大小相等，其合力與重力方向成45夾角斜向右下方，故最大速度必出現(xiàn)在B點(diǎn)右側(cè)對(duì)應(yīng)圓心角為45處，設(shè)帶電體的最大動(dòng)能為Ekm，根據(jù)動(dòng)能定理有qERsin 45mgR(1cos 45)Ekmmv，代入數(shù)據(jù)解得Ekm1.17 J.答案(1)6.0 N(2)0(3)1.17 J例1(2017全國(guó)卷)如圖，兩水平面(虛線)之間的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量均為m、電荷量分別為q和q(q0)的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開(kāi)已知N離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下；M在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，
7、剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的1.5倍不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g.求：(1)M與N在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比；(2)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度；(3)該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小解析(1)設(shè)小球M、N在A點(diǎn)水平射出時(shí)的初速度大小為v0，則它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的水平速度仍然為v0.M、N在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相等，電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向，大小均為a，在電場(chǎng)中沿水平方向的位移分別為s1和s2.由題給條件和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v0at0，s1v0tat2，s2v0tat2，聯(lián)立式得3.(2)設(shè)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度為h，小球下落h時(shí)在豎直方向的分速度為vy，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2gh，Hvytgt2，
8、M進(jìn)入電場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系知，聯(lián)立式可得hH.(3)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，小球M進(jìn)入電場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)，則.設(shè)M、N離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能分別為Ek1、Ek2，由動(dòng)能定理得Ek1m(vv)mgHqEs1，Ek2m(vv)mgHqEs2，由已知條件Ek11.5Ek2，聯(lián)立式得E.答案(1)31(2)H(3)1(2017福建廈門一模)(多選)如圖所示，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(diǎn)，AB水平軌道部分存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，半圓形軌道在豎直平面內(nèi)，B為最低點(diǎn)，D為最高點(diǎn)一質(zhì)量為m、帶正電的小球從距B點(diǎn)x的位置在電場(chǎng)力的作用下由靜止開(kāi)始沿AB向右運(yùn)動(dòng)，恰能通過(guò)最高點(diǎn)，則
9、(ACD)AR越大，x越大BR越大，小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后瞬間對(duì)軌道的壓力越大Cm越大，x越大Dm與R同時(shí)增大，電場(chǎng)力做功增大解析小球在BCD做圓周運(yùn)動(dòng)，在D點(diǎn)，mg，小球由B到D的過(guò)程中有2mgRmvmv，解得vB，R越大，小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度越大，則x越大，選項(xiàng)A正確；在B點(diǎn)有FNmgm，解得FN6mg，與R無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由Eqxmv，知m、R越大，小球在B點(diǎn)的動(dòng)能越大，則x越大，電場(chǎng)力做功越多，選項(xiàng)C、D正確2(2017山東濟(jì)南模擬)(多選)如圖所示，空間有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，在電場(chǎng)中P處由靜止釋放一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))在P的正下方h處有一水平彈性絕緣擋板
10、S(擋板不影響電場(chǎng)的分布)，小球每次與擋板相碰后電荷量減小到碰前的k倍(k1)，而碰撞過(guò)程中小球的機(jī)械能不損失，即碰撞前后小球的速度大小不變，方向相反設(shè)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，擋板S處的電勢(shì)為零，則下列說(shuō)法正確的是(ABC)A小球在初始位置P處的電勢(shì)能為EqhB小球第一次與擋板相碰后所能達(dá)到的最大高度大于hC小球第一次與擋板相碰后所能達(dá)到最大高度時(shí)的電勢(shì)能小于EqhD小球第一次與擋板相碰后所能達(dá)到的最大高度小于h解析因S處的電勢(shì)為零，故PEh，小球在初始位置P處的電勢(shì)能為EpEhq，選項(xiàng)A正確；設(shè)小球第一次與擋板碰前的速度大小為v0，由動(dòng)能定理得，mghqEhmv，設(shè)反彈后上升的高度為H，由動(dòng)能定理得(
11、mgEkq)Hmv，由以上兩式可得Hh，因kh，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤；因EqkHEqh0)，同時(shí)加一勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度方向與OAB所在平面平行現(xiàn)從O點(diǎn)以同樣的初動(dòng)能沿某一方向拋出此帶電小球，該小球通過(guò)了A點(diǎn)，到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能是初動(dòng)能的3倍，若該小球從O點(diǎn)以同樣的初動(dòng)能沿另一方向拋出，恰好通過(guò)B點(diǎn)，且到達(dá)B點(diǎn)時(shí)間的動(dòng)能為初動(dòng)能的6倍重力加速度大小為g.求：(1)無(wú)電場(chǎng)時(shí)，小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與初動(dòng)能的比值；(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向解析(1)設(shè)小球的初速度為v0，初動(dòng)能為Ek0，從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間為t，令OAd，則OBd，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有dsin 60v0t，dcos 60gt2，又有Ek0mv，由式得Ek0mgd.設(shè)小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為EkA，則EkAEk0mgd，由式得.(2)加電場(chǎng)后，小球從O點(diǎn)到A點(diǎn)和B點(diǎn)，高度分別降低了和，設(shè)電勢(shì)能分別減小EpA和EpB，由能量守恒及式得EpA3Ek0Ek0mgdEk0，EpB6Ek0Ek0mgdEk0，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿任一直線，電勢(shì)的降落是均勻的設(shè)直線OB上的M點(diǎn)與A點(diǎn)等電勢(shì)，M與O點(diǎn)的距離為x，如圖所示，則有，所以xd，所以BOA30.即電場(chǎng)強(qiáng)度方向向右下方且與豎直方向成30角又EpAqEOAcos ，由得Emg.答案見(jiàn)解析9
2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 培優(yōu)計(jì)劃 高考必考題突破講座（7）帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題學(xué)案
