2020高考物理第七章从教材走向高考（高考热点——带电体在电场中的平衡与运动问题）教案鲁科版

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1、高考热点——带电体在电场中的平衡与运动问题【教材原题】鲁科版选修3－1·P24·T5【迁移深化】改变电场方向如图所示，一质量为m的带电液滴，在大小为E，方向竖直向上的匀强电场中处于静止状态。求：①这个液滴带什么电？电荷量为多少？②当场强的大小突然变为原来的一半，方向保持不变时，液滴向什么方向运动？其加速度为多少？3.(多选)在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且AB＝2BC，如图2所示。由此可见(　　)图2A.电

2、场力为2mgB.小球带负电C.小球从A到B与从B到C的运动时间相等D.小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等【迁移深化】改变电场方向1.在上题匀强电场的方向突然变为水平向右，小球怎样运动？3s末小球的速度大小是多少(重力加速度g＝10m/s2)？【迁移深化】水平抛出小球【迁移深化】“一球”→换为“两球”2.一质量为m、带电荷量为＋q的小球从距地面高h处以一定初速度水平抛出。在距抛出点水平距离L处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管。管上口距地面，为使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域加一个场强方向水平向左的匀强电场，如图1所示，求：

3、4.(2017·全国卷Ⅱ，25)如图3所示，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量均为m，电荷量分别为q和－q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为图1(1)小球的初速度v0和电场强度E的大小；(2)小球落地时的动能Ek。N刚离开电场时的动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：图3(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比；

4、(2)A点距电场上边界的高度；(3)该电场的电场强度大小。参考答案【教材原题】解析　①液滴受向上的电场力，故液滴带正电。由平衡条件得qE－mg＝0，电荷量为q＝。②当场强变化时，液滴向下做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得mg－qE＝ma。解得加速度为a＝g。答案　见解析【迁移深化】1.解析　匀强电场方向突然变为水平向右时，小球受重力与电场力的合力方向与竖直方向成45°角斜向右下，小球将沿这一方向做匀加速直线运动。mg＝ma3s末小球的速度大小为v＝at＝30m/s。答案　匀加速直线运动　30m/s2.解析　(1)电场中运动的带电小球，在水平方向上v0

5、＝t①竖直方向上＝②又v＝L③联立①②③式得v0＝2L，E＝。(2)从抛出到落地由动能定理得mgh－EqL＝Ek－mv④联立③④解得小球落地时动能Ek＝mgh答案　(1)2L　　(2)mgh3.BD　[由A→B和由B→C过程中水平方向为匀速运动，水平方向xAB＝v0tAB，xBC＝v0tBC，由于xAB＝2xBC，所以，tAB＝2tBC，故选项C错误；分别列出竖直方向的方程，即h＝gt2，＝·，解得F＝3mg，故选项A错误；小球受到的电场力向上，与电场方向相反，所以小球应该带负电，故选项B正确；速度变化量等于加速度与时间的乘积，即Δv＝at，结合以上

6、的分析可得，AB过程

7、Δv

8、＝gt，BC过程

9、Δv

10、＝·＝gt，故选项D正确。]4.解析　(1)设小球M、N在A点水平射出时的初速度大小为v0，则它们进入电场时的水平速度仍然为v0。M、N在电场中运动的时间t相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位移分别为s1和s2。由题给条件和运动学公式得v0－at＝0①s1＝v0t＋at2②s2＝v0t－at2③联立①②③式得＝3④(2)设A点距电场上边界的高度为h，小球下落h时在竖直方向的分速度为vy，由运动学公式v＝2gh⑤H＝vyt＋gt2⑥M进入电场后做直线运动，由几何

11、关系知＝⑦联立①②⑤⑥⑦式可得h＝H⑧(3)设电场强度的大小为E，小球M进入电场后做直线运动，则＝⑨设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理得Ek1＝m(v＋v)＋mgH＋qEs1⑩Ek2＝m(v＋v)＋mgH－qEs2由已知条件Ek1＝1.5Ek2联立④⑤⑦⑧⑨⑩式得E＝答案　(1)3∶1　(2)H　(3)