专题三带电体在场中的运动..doc

专题三：带电体在场中的运动 每年都出现带电体在复合场运动、与力学知识或数学知识巧妙结合等试题。纵观这些试题，所涉及的情景（模型）基本相同，但命题者往往拟定不同的题设条件，多角度设置问题，多层次考查知识和能力，这些试题构思新颖、综合性强、难度较大，且易与现代生产、生活和科技知识紧密联系，对学生的空间想象能力、运用数学工具的能力和对运动过程、运动规律的分析综合能力都要求较高，在复习中应引起高度重视，并加强训练。 电学知识结构 力学知识结构 1、带电体在电场中的运动主要包括两类问题： 一类是利用运动合成与分解的知识分析带电体在平行板电容器中偏转问题， 另一类是利用带电体在电场中的运动轨迹分析带电体受力情况、能量转化、动量守恒等问题。 2、带电体在磁场中的运动应重点掌握带电体在洛仑兹力作用下在匀强磁场中做匀速圆周运动。此类题的关键在于画出带电体的运动轨迹，从数学角度确定圆心角和圆周半径。 3、带电体在复合场、组合场中的运动问题是电场、磁场知识综合应用问题，特点是带电体运动情况复杂、抽象、多变。解决此类问题除了利用力学的三个基本观点（动力学观点、能量观点、动量观点）来分析外，还要注意电场和磁场对带电体的作用特点，如电场力做功与路径无关、洛仑兹力不做功等。  一、带电体在电场中的运动 （1）电体在电场中的运动轨迹分析带电体受力情况、能量转化 例题1： 如图所示a、b、c是匀强电场中的三个等势面，Uab＝Ubc。一个带电粒子从A点进入并穿过电场，其轨迹与等势面的交点依次为A、B、C，若不计粒子重力，则（ ） A、带电粒子在A点受到的电场力方向竖直向上 B、a、b、c三个等势面的电势是Ua＞Ub＞Uc C、带电粒子在穿越电场过程中动能一定增大 D、带电粒子在A到B过程中动能变化大于在B到C过程中动能的变化 【考点剖析】根据带电粒子的运动轨迹和电场线或等势面来判断带电粒子的有关情况是常见的题型，此类问题的关键在于知道粒子受到的合力应指向轨迹曲线的凹侧，从而确定粒子受力方向。 【详细解析】答案：C。粒子做曲线运动，在A点受到的电场力方向应竖直向下，其分力提供向心力。电场力对粒子做正功，粒子在穿越电场过程中动能增大，电势能减少。由于不能判断粒子带电的性质，因此无法判断a、b、cA到B过程中与在B到C过程中，电场力做功相等，所以在这两个过程中粒子的动能变化也相等。 【相关练习1】如图所示，在点电荷Q形成的电场中，已知a、b两点在同一个等势面上，c、d两点在同一个等势面上，甲、乙两个带电粒子的运动轨迹分别为曲线acb和adb，两个粒子经过a点时具有相同的动能。不计粒子的重力，由此可判断（ ） A、甲粒子经过c点时与乙粒子经过d点时具有相同的动能 B、甲、乙两粒子带异号电荷 C、两粒子经过b点时具有相同的动能 D、若取无限远处电势为零，则甲粒子经过c点时的电势能小于与乙粒子经过d点时的电势能 【解析】答案：BCD。由粒子的运动轨迹可知，甲粒子与点电荷Q带异号电荷，乙粒子与点电荷Q带同号电荷，因此甲、乙两粒子带异号电荷，B对。甲粒子从a到c点，电场力做正功，动能增加；乙粒子从a到d点，电场力做负功，动能减少，所以甲粒子经过c点时动能大于乙粒子经过d点时具有相同的动能，A错。因为a、b两点在同一个等势面上，粒子从a到B点，电场力不做功，动能不变，两粒子经过b点时具有相同的动能，C对。由于取无限远处电势为零时，甲粒子与点电荷Q带异号电荷，其电势能始终为负值，而乙粒子与点电荷Q带同号电荷，其电势能始终为正值，所以甲粒子经过c点时的电势能小于与乙粒子经过d点时的电势能，D对。 【相关练习2】静电透镜是利用静电场是电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示．虚线表示这个静电场在xoy平面内的一族等势线，等势线的形状相对于ox轴 oy轴对称．等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等．一个电子经过点（起横坐标为－x0）时，速度与ox轴平行．适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在ox轴上运动．通过电场区域过程中，该电子沿y轴方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图是 答案：D  【相关练习3】如图所示，平行的金属板A和B之间的距离为d，两板间加有按如图所示的规律做周期性变化电压，其中电压U0、周期T为己知值。A板上O处有一静止的带电粒子，粒子的电量为q、质量为m，不计粒子的重力。在t＝0时刻，粒子从A板由静止开始向B板运动，途中由于电场反向又向板A返回。 （1）、为使t＝T时粒子恰好回到O点，求U0与Ux的比值。 （2）、在满足（1）的情况下，为使粒子在由A向B运动中不致碰到B板，求U0取值范围。  【考点剖析】带电粒子在平行板电