2019版高考物理总复习 第七章 静电场 7-4-1 电场中的力、电综合问题课件.ppt

电场中的力 电综合问题 01 02 03 04 课堂互动 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 解题思路 题组剖析 2014 海南单科 9 多选 如图甲 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 a b 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 A a bB Ea EbC Ea EbD Wa Wb 命题角度1电场中粒子的运动图象问题 解析由图乙可知 粒子做加速度减小 速度增大的直线运动 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 故选项B D正确 答案BD 规律总结 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 题组剖析 A Q2一定带负电B Q2的电量一定大于Q1的电量C b点的电场强度最大D 粒子由a点运动到c点过程中 粒子的电势能先增大后减小 转到解析 变式训练1 2017 浙江五校联考 如图甲所示 Q1 Q2为两个被固定的点电荷 a b c三点在它们连线的延长线上 其中Q1带负电 现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始向远处运动并经过b c两点 粒子只受电场力作用 粒子经过a b c三点时的速度分别为va vb vc 其v t图象如图乙所示 以下说法正确的是 题组剖析 解析由题图乙可知 粒子从a到b过程做加速度减小的减速直线运动 在b点时粒子速度最小 加速度为零 根据牛顿第二定律Eq ma 得出粒子在b点受力为零 b点电场强度为零 选项C错误 在b点Q1对带负电粒子的电场力水平向右 要使b点粒子所受合力为零 则Q2对带负电粒子的电场力水平向左 所以Q2带正电 选项A错误 b点与Q1的间距大于与Q2的间距 由库仑定律F k知 Q1的带电量大于Q2的带电量 选项B错误 粒子从a点运动到c点过程 动能先减小后增大 根据能量守恒定律知 粒子电势能先增大后减小 选项D正确 答案D 转回原题 题组剖析 命题角度2带电粒子在电场中的运动 例2 2015 全国卷 如图所示 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 题组剖析 真题拓展1在 例2 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4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 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 转到解析 题组剖析 转回原题 题组剖析 真题拓展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5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 转到解析 题组剖析 转回原题 规律总结 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 题组剖析 变式训练2 2017 青海省西宁市四校高三联考 如图所示 第一象限中有沿x轴的正方向的匀强电场 第二象限中有沿y轴负方向的匀强电场 两电场的电场强度大小相等 一个质量为m 电荷量为 q的带电质点以初速度v0从x轴上P L 0 点射入第二象限 已知带电质点在第一和第二象限中都做直线运动 并且能够连续两次通过y轴上的同一个点Q 未画出 重力加速度g为已知量 求 1 初速度v0与x轴正方向的夹角 2 P Q两点间的电势差UPQ 3 带电质点在第一象限中运动所用的时间 转到解析 题组剖析 转回原题 例3如图所示 LMN是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道 MN水平且足够长 LM下端与MN相切 质量为m的带正电小球B静止在水平面上 质量为2m的带正电小球A从LM上距水平面高为h处由静止释放 在A球进入水平轨道之前 由于A B两球相距较远 相互作用力可认为零 A球进入水平轨道后 A B两球间相互作用视为静电作用 带电小球均可视为质点 已知A B两球始终没有接触 重力加速度为g 求 1 A球刚进入水平轨道的速度大小 2 A B两球相距最近时 A B两球系统的电势能Ep 3 A B两球最终的速度vA vB的大小 题组剖析 转到解析 命题角度3电场中的动量和能量问题 题组剖析 转回原题 转到下页 关键点 光滑绝缘轨道 A B两球间相互作用视为静电作用 A B两球始终没有接触 题组剖析 转回原题 转到上页 规律总结 电场中动量和能量问题的解题技巧动量守恒定律与其他知识综合应用类问题的求解 与一般的力学问题求解思路并无差异 只是问题的情景更复杂多样 分析清楚物理过程 正确识别物理模型是解决问题的关键 变式训练3有一质量为M 长度为l的矩形绝缘板放在光滑的水平面上 另一质量为m 带电荷量的绝对值为q的物块 视为质点 以初速度v0从绝缘板的上表面的左端沿水平方向滑入 绝缘板所在空间有范围足够大的匀强电场 其场强大小E 3mg 5q 方向竖直向下 如图所示 已知物块与绝缘板间的动摩擦因数恒定 物块运动到绝缘板的右端时恰好相对于绝缘板静止 若将匀强电场的方向改变为竖直向上 场强大小不变 且物块仍以原初速度从绝缘板左端的上表面滑入 结果两者相对静止时 物块未到达绝缘板的右端 求 1 场强方向竖直向下时 物块在绝缘板上滑动的过程中 系统产生的热量 2 场强方向竖直向下时与竖直向上时 物块受到的支持力之比 3 场强方向竖直向上时 物块相对于绝缘板滑行的距离 题组剖析 转到解析 题组剖析 转回原题