（鲁京津琼）高考物理总复习 第七章 静电场 从教材走向高考教案-人教版高三全册物理教案VIP免费

静电场从教材走向高考高考热点：带电粒子在电场中运动的综合问题【教材原题】[人教版选修3－1·P39·T3]电场中的偏转运动【拓展提升2】在复合场中的运动先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场，进入电场时速度方向与板面平行，在下列两种情况下，分别求出离开电场时电子速度偏角的正切值与氢核速度偏角的正切值之比。(1)电子与氢核的初速度相同；(2)电子与氢核的初动能相同。如图2所示，带有等量异种电荷的平行金属板M、N竖直放置，M、N两板间的距离d＝0.5m。现将一质量m＝1×10－2kg、电荷量q＝＋4×10－5C的带电小球从两极板上方的A点以v0＝4m/s的初速度水平抛出，A点距离两板上端的高度h＝0.2m，之后小球恰好从靠近M板上端B处进入两板间，沿直线运动碰到N板上的C点，该直线与曲线的末端相切。设匀强电场只存在于M、N之间，不计空气阻力，取g＝10m/s2。求：图2(1)小球到达M极板上边缘B位置时速度的大小和方向；(2)M、N两极板间的电场强度的大小和方向。【拓展提升1】复合场中的偏转运动【拓展提升3】复合场中的运动如图1所示，水平放置的平行板电容器与某一电源相连，它的极板长L＝0.4m，两板间距离d＝4×10－3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下极板的正中央，已知微粒质量为m＝4×10－5kg，电荷量q＝＋1×10－8C，g＝10m/s2。求：图1(1)微粒入射速度v0为多少？(2)微粒恰好从上极板的右边缘射出电场，电容器的上极板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压值是多少？(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；(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】解析设偏转电压为U，带电粒子的电荷量为q，质量为m，垂直进入偏转电场的速度为v0，偏转电场两极板间距离为d，极板长为l，则粒子在偏转电场中的加速度a＝，在偏转电场中运动的时间为t＝，粒子离开偏转电场时沿静电力方向的速度vy＝at＝，粒子离开偏转电场时速度方向的偏转角的正切值tanθ＝＝。(1)若电子与氢核的初速度相同，则＝。(2)若电子与氢核的初动能相同，则＝1。答案见解析【拓展提升1】解析(1)开关S闭合前，由＝v0t，＝gt2可解得v0＝＝10m/s。(2)电容器的上极板应接电源的负极。设所加的电压为U时，微粒恰好从上极板的右边缘射出，则＝a2，又a2＝，解得U2＝200V答案(1)10m/s(2)与负极相连，200V【拓展提升2】解析(1)小球平抛运动过程水平方向做匀速直线运动，vx＝v0＝4m/s，竖直方向做匀加速直线运动，h＝gt，vy＝gt1＝2m/s，解得vB＝＝2m/s，方向满足tanθ＝＝(θ为速度方向与水平方向的夹角)。(2)小球进入电场后，沿直线运动到C点，所以重力与电场力的合力沿该直线方向，tanθ＝＝，解得E＝＝5×103N/C，方向水平向右。答案见解析【拓展提升3】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)