高考物理一轮复习 第七章 静电场 第4讲 力电综合问题学案-人教版高三全册物理学案

第 4 讲力电综合问题电场的性质是力与能在电学中的延续，结合带电粒子(带电体)在电场中的运动综合考查牛顿运动定律、功能关系、受力分析、运动的合成与分解等是常用的命题思路．这部分内容综合性强，仍是命题的热点．尤其近几年高考中突出了对带电体在电场中运动的过程分析，复习时应引起足够的重视．【重难解读】电场中带电粒子(微粒)的运动及电场中力的性质和能的性质主要有以下几个重点考查内容：1．以电场强度为代表的反映电场力的性质的物理量：通过场强的计算、库仑定律的应用、带电粒子(微粒)的加速和偏转等知识，与力学观点结合考查运动类问题．2．以电势为代表的反映电场能的性质的物理量：通过电场力做功、电势能的计算，结合功能关系，能量守恒定律等考查电场中能量的转化类问题．【典题例证】 (16 分)如图所示，水平绝缘粗糙的轨道 AB 与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道 BC 平滑连接，半圆形轨道的半径 R＝0.4 m，在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线与轨道所在的平面平行，电场强度 E＝1.0×104N/C.现有一电荷量 q＝＋1.0×10－4C，质量 m＝0.1 kg 的带电体(可视为质点)，在水平轨道上的 P 点由静止释放，带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点 C，然后落至水平轨道上的 D 点．取 g＝10 m/s2.试求：(1)带电体运动到圆形轨道 B 点时对圆形轨道的压力大小；(2)D 点到 B 点的距离 xDB；(3)带电体在从 P 开始运动到落至 D 点的过程中的最大动能．[解析] (1)设带电体恰好通过 C 点时的速度为 vC，依据牛顿第二定律有 mg＝m，(2 分)解得 vC＝2.0 m/s.(1 分)设带电体通过 B 点时的速度为 vB，设轨道对带电体的支持力大小为 FB，带电体在 B 点时，根据牛顿第二定律有 FB－mg＝m.(2 分)带电体从 B 运动到 C 的过程中，依据动能定理有－mg×2R＝mv－mv(2 分)联立解得 FB＝6.0 N，根据牛顿第三定律，带电体对轨道的压力 F′B＝6.0 N．(1 分)(2)设带电体从最高点 C 落至水平轨道上的 D 点经历的时间为 t，根据运动的分解有 2R＝gt2 (2 分)xDB＝vCt－t2(2 分)联立解得 xDB＝0.(1 分)(3)由 P 到 B 带电体做加速运动，故最大速度一定出现在从 B 经 C 到 D 的过程中，在此过程中只有重力和电场力做功，这两个力大小相等，其合力与重力方向成 45°夹角斜向右下方，故最大速度必出现在 B 点右侧对应圆心角为 45°处．设带电体的最大动能为 Ekm，根据...