2023届高考人教版物理一轮复习课件：静电场-带电粒子在电场中运动的综合问题.pptVIP

考题点睛 考点考向 点睛 电场中等效法的应用 规律:带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题常常用等效法 方法: 【对点演练】 3.(2021福建高三一模)如图所示,匀强电场中有一半径为R的圆形区域,匀强电场方向平行于圆所在平面(图中未画出),圆形区域处在竖直平面内,圆周上有八个点等间距排列。一重力不可忽略的带正电小球从A点以相同的初动能在该平面内抛出,抛出方向不同时,小球会经过圆周上不同的点,在这些所有的点中,到达D点时小球的动能最大。已知小球质量为m,电荷量为q,重力加速度为g,下列说法正确的是(　　) A.小球到达D点时动能最大,说明到达D点的过程静 电力做功最多 B.选取合适的抛出方向,小球一定能到达H点 C.电场强度的最小值为 D.若电场强度大小 ,则电场强度方向水平向右 答案 C 解析 由动能定理得W总=EkD-EkA,从A点出发,到D点时动能最大,说明到达D点过程中合力做功最多,故A错误;从A到D点时,小球动能最大,所以D点为等效最低点,过D点作圆的切线,切线与DH垂直,则合力方向沿DH方向,如图所示,过A点作DH的垂线,垂足为I,设小球在A点速度大小为v0,方向与AI的夹角为α, 则将小球在A点速度分解为垂直于DH方向的速度v0cos α和沿DH方向的速度v0sin α,小球在圆内做斜抛运动,根据斜抛运动特点,小球不一定能到达等效最高点H点,故B错误; 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两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子,粒子会时而向A板运动,时而向B板运动,并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是(　　) 答案 B 3.(多选)如图所示,半圆槽光滑、绝缘、固定,圆心是O,最低点是P,直径MN水平,a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷),b固定在M点,a从N点由静止释放,沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出)时速度为零。则小球a(　　) A.从N到Q的过程中,重力与库仑力的合力先增大后减小 B.从N到P的过程中,速率先增大后减小 C.从N到Q的过程中,电势能一直增加 D.从P到Q的过程中,动能减少量小于电势能增加量 答案BC 解析 a球从N点由静止释放后,受重力mg、b球的库仑斥力F库和槽的弹力FN作用,a球在从N到Q的过程中,mg与F库的夹角θ由直角逐渐减小,不妨先假设F库的大小不变,随着θ的减小mg与F库的合力F将逐渐增大,由库仑定律和图中几何关系可知,随着θ的减小,F库逐渐增大,因此F一直增加,故A错误;从N到P的过程中,重力沿曲面切线的分量逐渐减小到零且重力沿曲面切线的分量是动力,库仑斥力沿曲面切线的分量由零逐渐增大且库仑斥力沿曲面切线的分量是阻力,则从N到P的过程中,a球速率必先增大后减小,故B正确;在a球从N到Q的过程中,a、b两小球距离逐渐变小,库仑斥力一直做负功,a球电势能一直增加,故C正确;在从P到Q的过程中,根据能量守恒可知, a球动能的减少量等于电势能增加量与重力势能增加量之和,故D错误。 增素能 精准突破 考点一 带电粒子在交变电场中的运动[师生共研] 1.分清两类情况 (1)第一类是粒子在交变电场中做变加速直线运动,这类问题,由于初始条件不同,可能出现两种情况: ①粒子在某区域做往复运动; ②粒子在做往复运动的同时,向一侧移动,最后打到极板上。 (2)第二类是粒子垂直电场进入场区问题,这类问题采用运动分解的方法处理,可将运动分解为垂直电场方向匀速运动和沿电场方向变加速运动,具体可分为两种情况: ①若粒子通过电场的时间远小于交变电场的周期,可认为这一粒子通过电场的过程中电场强度不变,但不同时刻进入的粒子,所经历的电场不同,偏转不同,常出现临界问题; ②若粒子通过电场的时间大于交变电场的周期,在沿电场方向的运动与(1)中情况相同。 2.注重全面分析(分析受力特点和运动特点) 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。 【典例突破】 典例1.(2021四川南充高三模拟)如图甲所示,水平正对放置的金属板A和B间的距离为d,它们的右端放着垂直于金属板的靶MN,现在A、B板上加上如图乙所示的电压,电压的正向值为U0(A板电势高于B板电势),反向电压值为 ,且每隔 变向1次。现将质量为m、电荷量为+q的粒子束从A、B左侧的中点O以平行于金属板的方向射入两板之间,设粒子能全部打在靶上且所有粒子在A、B间的飞行时间均为T。不考虑重力的影响。 (1)试定性分析在t=0时刻从O点进入的粒子,在0~T时间内在垂直于金属板的方向上的运动情况。 (2)在距靶MN的中心O点多远