2019-2020年高考物理复习 专题08 电场中的碰撞问题知识点

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1、2019-2020年高考物理复习专题08电场中的碰撞问题知识点主标题：电场中的碰撞问题副标题：剖析考点规律，明确高考考查重点，为学生备考提供简洁有效的备考策略。关键词：电场中的碰撞问题难度：3重要程度：5内容：考点剖析：两个(或两个以上)物体相遇，物体之间的相互作用仅持续一个极为短暂的时间，而运动状态发生显著变化，这种现象称为碰撞。碰撞是一个基本、十分重要的物理模型，其特点是：1．瞬时性。由于物体在发生碰撞时，所用时间极短，因此在计算物体运动时间时，通常把碰撞时间忽略不计；在碰撞这一极短的时间内，物体的位置是来不及改

2、变的，因此我们可以认为物体在碰撞中位移为零。2．动量守恒。因碰撞时间极短，相互作用的内力大于外力，所以系统在碰撞过程中动量守恒。3．动能不增加。在碰撞过程中，系统总动能只能减少或者不变，而绝不会增加，即不能违背能量守恒原则。若为弹性碰撞，则同时满足动量守恒和动能守恒；若为非弹性碰撞，只满足动量守恒，而不满足动能守恒（系统的动能减少）。碰撞问题是历年高考试题的重点和热点，同时它也是学习的难点。高考中考查的碰撞问题，碰撞时间极短，位移为零，碰撞过程遵循动量守恒定律。电场中的碰撞问题，在近年高考有增多的趋势。这类试题由于加

3、进了电场知识，题目显得更为复杂，它所反映出来的物理过程、状态变化及能量关系，能够全方位地考查同学们的理解能力、逻辑思维能力及分析推理能力。解题策略：首先要根据碰撞的瞬时性特点，正确选取相互作用（特别要考虑是否有电场力的作用）的研究对象，使问题简便解决；其次要确定碰撞前和碰撞后系统中各个研究对象的状态；然后根据动量守恒定律及其他规律求解，并验证求得结果的合理性。典型例题例1.如图，ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB段是水平的，BD段为半径R=0.2m的半圆，两段轨道相切于B点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，

4、场强大小E=5.0×103V/m。一不带电的绝缘小球甲，以速度沿水平轨道向右运动，与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg，乙所带电荷量q=2.0×10-5C，g取10m/s2。(水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移)（1）甲、乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离；（2）在满足(1)的条件下，求甲的速度；（3）若甲仍以速度向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。【解析

5、】（1）根据题意可知，甲、乙两球碰撞后，在水平方向上动量守恒，此时乙获得向右的速度沿轨道运动，在乙恰能通过轨道的最高点D的情况下，设乙到达最高点的速度为vD，乙离开D点到达水平轨道的时间为t，乙的落点到B点的距离为x，根据曲线运动规律有①②③联立①②③式并代入数据解得④（2）在满足(1)的条件下，设碰撞后甲的速度为v甲、乙的速度为v乙，根据动量守恒和机械能守恒定律有⑤⑥联立⑤⑥式解得v乙=v0⑦从B点运动到D点根据动能定理有⑧联立①⑦⑧式解得⑨（3）甲仍以速度向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，设此时甲的质量为

6、M，碰撞后甲的速度为为vM，乙的速度为vm，根据动量守恒和机械能守恒定律有⑩联立⑩式解得由和得设此时乙球过D点的速度为，根据动能定理有联立⑨式解得设此时乙在水平轨道上的落点到B点的距离为，则联立②式解得例2.如图所示，相距为d的平行金属板A、B竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q＞0)的小物块在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压UAB＝，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为－q，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为μ，

7、若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间，则：（1）小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少？（2）小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？【解析】（1）加电压后，B极板电势高于A板，小物块在电场力与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动。电场强度为小物块所受的电场力与摩擦力方向相反，则合外力为故小物块运动的加速度为设小物块与A板相碰时的速度为v1，由解得（2）小物块与A板相碰后以大小为v1的速度反弹，因为小物块的电荷量及电性发生了改变，电场力大小与方向发生变化，摩擦力的方向发生改变，小物块所受的合外力大小为

8、加速度大小为设小物块碰后到停止的时间为t，末速度为零，则解得。设小物块碰后停止时距离A板的距离为，末速度为零，则解得或距离B板的距离为。例3.如图（a）所示，在光滑绝缘水平面的AB区域内存在水平向右的电场，电场强度E随时间的变化如图（b）所示。不带电的绝缘小球P2静止在O点。t=0时，带正电的小球P1以速度从A点进入AB区域，随后与P2发生正碰