（鲁京津琼）高考物理总复习 第七章 静电场 专题突破 带电粒子(或带电体)在电场中运动的 综合问题教案-人教版高三全册物理教案VIP免费

专题突破带电粒子(或带电体)在电场中运动的综合问题电场中的力、电综合问题要善于把电学问题转化为力学问题，建立带电粒子在电场中加速和偏转的模型，能够从带电粒子的受力与运动的关系、功能关系和动量关系等多角度进行分析与研究。考向1带电粒子在电场中的运动【例1】(2015·全国卷Ⅱ)如图1所示，一质量为m、电荷量为q(q＞0)的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60°；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求A、B两点间的电势差。图1解析设带电粒子在B点的速度大小为vB。粒子在垂直于电场方向的速度分量不变，即vBsin30°＝v0sin60°①由此得vB＝v0②设A、B两点间的电势差为UAB，由动能定理有qUAB＝m(v－v)③联立②③式得UAB＝答案拓展1】在【例1】中，若匀强电场的宽度为d，EF、CD为其边界，改变场强的大小，使粒子在A点时的速度方向与电场边界CD垂直，如图2所示，MN为无场区内的光屏，MN与AO相互垂直，MN与EF间距为d。当粒子经过EF边界的B点时，速度方向与EF成30°角，求：图2(1)匀强电场的场强的大小；(2)粒子打在光屏上的位置距离O点的距离。解析(1)粒子在电场中做类平抛运动，则沿初速度方向：d＝v0t沿电场方向：vy＝t又有tan30°＝解得E＝(2)粒子在电场中的偏转位移为y1＝t2粒子在无场区做匀速直线运动，则y2＝又y＝y1＋y2，解得y＝d答案(1)(2)d拓展2】若在【拓展1】中撤去原有电场，在CD与EF之间加上竖直向上的匀强电场E1，EF与MN之间加上水平向右的匀强电场E2，CD与EF、EF与MN之间的距离都为d，由A点静止释放带电粒子，粒子过EF时速度为v0，如图3所示。粒子打在光屏MN上的位置与O点的距离为d，求两个电场场强大小之比。图3解析粒子在竖直向上的电场中加速，由动能定理得qE1d＝mv粒子在水平向右的电场中做类平抛运动，则竖直方向：d＝v0t水平方向：d＝·t2解得＝答案解决带电粒子在电场中运动问题的基本思路(1)两分析：一是对带电粒子进行受力分析，二是分析带电粒子的运动状态和运动过程(初始状态及条件，直线运动还是曲线运动等)。(2)建模型：建立正确的物理模型(加速还是偏转)，恰当选用规律或其他方法(如图象)，找出已知量和待求量之间的关系。考向2复合场中粒子的运动问题【例2】在真空中水平放置平行板电容器，两极板间有一个带电油滴，电容器两极板间距为d，当平行板电容器的电压为U0时，油滴保持静止状态，如图4所示。当给电容器突然充电使其电压增加ΔU1时，油滴开始向上运动；经时间Δt后，电容器突然放电使其电压减少ΔU2，又经过时间Δt，油滴恰好回到原来位置。假设油滴在运动过程中所带电荷量不变，充电和放电的过程均很短暂，这段时间内油滴的位移可忽略不计。重力加速度为g。求：图4(1)带电油滴所带电荷量与质量之比；(2)第一个Δt与第二个Δt时间内油滴运动的加速度大小之比；(3)ΔU1与ΔU2之比。解析(1)油滴静止时，由平衡条件得mg＝q，则＝。(2)设第一个Δt内油滴的位移为x1，加速度为a1，第二个Δt内油滴的位移为x2，加速度为a2，则x1＝a1Δt2x2＝v1Δt－a2Δt2且v1＝a1Δt，x2＝－x1解得a1∶a2＝1∶3。(3)油滴向上加速运动时q－mg＝ma1即q＝ma1油滴向上减速运动时mg－q＝ma2即q＝ma2则＝解得＝。答案(1)(2)1∶3(3)1.(多选)(2019·山东泰安检测)如图5甲所示，在两平行的金属板间加上如图乙所示的电压。在0～1s内，一带电微粒在两极板间处于静止状态，t＝2s时微粒仍运动且未与极板接触。则在1～2s内，微粒(g取10m/s2)()图5A.做匀加速直线运动，加速度大小为10m/s2B.做变加速直线运动，平均加速度大小为5m/s2C.做变加速直线运动，2s末加速度大小为10m/s2D.2s末速度大小为10m/s解析由题意知，第1s内微粒受重力和电场力作用处于平衡状态，故电场力方向向上，与重力平衡；第2s内电压变大，故电场强度变大，电场力变大，第2s末电场强度增加为第1s末的两倍，电场力变为2倍，合力变为向上，大小为mg，故此时加速度大小为10m/s2，且第2s内合力随时间均匀增加，加速度随时间均匀增加，做变加速直线运动，选项A错误，C正确；第2s内合力随时间均匀增加，故加速度随时间...