2018届高考物理一轮复习 专题 带电粒子在电场中运动的综合问题导学案1

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1、带电粒子在电场中运动的综合问题考点精练考向一　电场中的力、电综合问题角度1　电场中粒子的运动图象问题(2014·海南单科，9)(多选)如图1甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v－t图线如图乙所示，设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有(　　)图1A．φa＞φbB．Ea＞EbC．Ea＜EbD．Wa＞Wb解析　由图乙可知，粒子做加速度减小，速度增大

2、的直线运动，故可知从a到b电场强度减小，粒子动能增大，电势能减小，电场力方向由a指向b，电场线方向由b指向a，b点电势高于a点电势，故正确答案为B、D。答案　BD方法技巧根据v－t图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场强度的方向、电势的高低及电势能的变化。(2016·河北衡水中学二模)(多选)如图2甲所示，Q1、Q2是两个固定的点电荷，一带正电的试探电荷仅在电场力作用下以初速度v0沿两点电荷连线的中垂线从a点向上运动，其v－t图象如图乙

3、所示，下列说法正确的是(　　)图2A．两点电荷一定都带负电，但电荷量不一定相等B．两点电荷一定都带负电，且电荷量一定相等C．试探电荷一直向上运动，直至运动到无穷远处D．t2时刻试探电荷的电势能最大，但加速度不为零解析　由v－t图可知t2时刻运动方向改变，且图线斜率不为零，则加速度不为零，0～t2时间内做减速运动，电场力做负功，试探电荷的动能转化为电势能，t2时刻电势能最大，C错误，D正确；试探电荷沿直线向上运动，则其所受电场力的方向沿Q1、Q2连线的中垂线方向向下，所以两点电荷都带负电，且电量相等，A错误

4、，B正确。答案　BD角度2　动力学方法和能量观点分析力电综合问题在光滑绝缘水平面上放置一质量m＝0.2kg、电荷量q＝＋5.0×10－4C的小球，小球系在长L＝0.5m的绝缘细线上，细线的另一端固定在O点。整个装置置于匀强电场中，电场方向与水平面平行且沿OA方向，如图3所示(俯视图)。现给小球一初速度使其绕O点做圆周运动，小球经过A点时细线的张力F＝140N，小球在运动过程中，最大动能比最小动能大ΔEk＝20J，小球可视为质点。图3(1)求电场强度的大小；(2)求运动过程中小球的最小动能；(3)若小球运动

5、到动能最小的位置时细线被剪断，则经多长时间小球动能与在A点时的动能相等？此时小球距A点多远？解析　(1)小球在A点动能最大，在B点动能最小，从A点运动到B点的过程，根据动能定理有2qEL＝ΔEk得E＝4×104N/C(2)小球在A点，根据牛顿第二定律有F－qE＝mmv－EkB＝ΔEk得运动过程中小球的最小动能为EkB＝10J(3)EkB＝mv，得vB＝10m/s根据动能定理有qEy＝mv2－EkB当mv2＝mv时，y＝2L线断后，小球做类平抛运动，则y＝··t2，x＝vBt得t＝s，x＝m即经s，小球动能

6、与在A点时的动能相等，此时小球距A点m答案　(1)4×104N/C　(2)10J　(3)s　m方法技巧分析力电综合问题的两种思路(1)动力学的观点①由于匀强电场中带电粒子所受电场力和重力都是恒力，可用正交分解法。②综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式，注意受力分析要全面，特别注意重力是否需要考虑的问题。(2)能量的观点①运用动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有力做的功，判断选用分过程还是全过程使用动能定理。②运用能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现。(2017·山东八校联考)如图

7、4所示，在E＝103V/m的水平向左匀强电场中，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R＝40cm，一带正电荷q＝10－4C的小滑块质量为m＝40g，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，取g＝10m/s2，问：图4(1)要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？(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)(3)小滑块经过C点后最后落地，落地点离N点的距离多大？落地时的速度是多大？解析　(1

8、)设滑块与N点的距离为L，分析滑块的运动过程，由动能定理可得，qEL－μmgL－mg·2R＝mv2－0小滑块在C点时，重力提供向心力，所以mg＝代入数据解得v＝2m/s，L＝20m(2)滑块到达P点时，对全过程应用动能定理可得，qE(L＋R)－μmgL－mg·R＝mv－0在P点时由牛顿第二定律可得，FN－qE＝，解得FN＝1.5N由牛顿第三定律可得，滑块通过P点时对轨道压力的大小是1.5N。(3)小滑块经过C点，在竖直方向上做