高考物理一轮复习专题6带电粒子在电场中运动的综合问题课件

这是一份高考物理一轮复习专题6带电粒子在电场中运动的综合问题课件，共33页。PPT课件主要包含了考点突破，思维拓展，答案B，答案AD，答案CD，教你解决问题，答案C等内容，欢迎下载使用。

考点一　带电粒子在交变电场中的运动1．常见的两种运动类型：直线运动、偏转运动．2．解题基本思路：(1)抓住两个特征：粒子运动在时间上的周期性和空间上的对称性．(2)运用两个关系：一是力和运动的关系，二是功能关系．
题后反思画v-t图象判断电子在交变电场中的运动情况(1)注意电子进入电场的时刻；(2)v-t图象的斜率表示加速度，题中对电子有qE＝ma，U＝Ed，故a∝E∝U，则v-t图象斜率可以反映E、U的变化情况；(3)v-t图线与坐标轴围成的面积表示位移，且在横轴上方的面积表示的位移沿正方向，在横轴下方的面积表示的位移沿负方向；(4)注意对称和周期性变化关系的应用；(5)对运动很复杂、不容易画出v-t图象的问题，应逐段分析求解．
练1　 (多选)如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象．当t＝0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是(　　)A．带电粒子将始终向同一个方向运动B．2 s末带电粒子回到原出发点C．3 s末带电粒子的速度为零D．0～3 s内，电场力做的总功为零
练2　(多选)如图所示，A、B两导体板平行放置，在t＝0时将电子从A板附近由静止释放(电子的重力忽略不计)．若分别在A、B两板间加下列选项所示的四种周期性变化的电压(各选项仅展示了一个周期内的电压)，则其中一定能使电子打到B板的是(　　)
解析：加A项所示电压时，电子最初受到向右的电场力，开始向B板运动，电子先做加速度减小的加速运动，然后做加速度增大的减速运动，2t0时刻速度为零，再向A板先加速、后减速至初始位置，且到初始位置时速度变为零，如此在A、B间往复运动，电子有可能打不到B板，A错误；加B项所示电压时，电子向B板匀加速再匀减速，2t0时刻速度为零，再向A板先加速、后减速至初始位置，且到初始位置时速度变为零，如此在A、B间往复运动，电子有可能打不到B板，B错误；加C项所示电压时，电子向B板先加速再减速至速度为零，周而复始，一直向B板运动，一定能到达B板，C正确；加D项所示电压时，电子在一个周期内速度的方向不变，一直向B板运动，一定能到达B板，D正确．
考点二　带电粒子(带电体)运动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．解决力电综合问题的方法：1．动力学的观点(1)由于匀强电场中带电粒子所受电场力和重力都是恒力，可用正交分解法．(2)综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式，注意受力分析要全面，特别注意重力是否需要考虑的问题．
2．能量的观点(1)运用动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有力做的功，判断是对分过程还是对全过程使用动能定理．(2)运用能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现．3．动量的观点(1)运用动量定理，要注意动量定理的表达式是矢量式，在一维情况下，各个矢量必须选同一个正方向．(2)运用动量守恒定律，除了要注意动量守恒定律的表达式是矢量式，还要注意题目表述是否为某方向上动量守恒．
例3 如图所示，有一长度L＝1 m、质量M＝10 kg的平板小车，静止在光滑的水平面上，在小车左端放置一质量m＝4 kg的带正电小物块，电荷量为q＝1.6×10－2 C(始终保持不变)，小物块与小车间的摩擦因数μ＝0.25，现突然施加一个水平向右的匀强电场，要使物块在2 s内能运动到小车的另一端，g取10 m/s2.
(1)所施加的匀强电场的电场强度多大？
(2)若某时刻撤去电场，物块恰好不从小车右端滑下，则电场的作用时间多长？
例4 [2020·天津卷，12]多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器．质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管(无场区域)构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管．离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间．设实验所用离子的电荷量均为q，不计离子重力．
(1)求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间T1；(2)反射区加上电场，电场强度大小为E，求离子能进入反射区的最大距离x；
(3)已知质量为m0的离子总飞行时间为t0，待测离子的总飞行时间为t1，两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量m1.
练4　[2020·芜湖示范高中5月联考，12分]如图所示，光滑绝缘细杆轨道由水平MN部分和半圆形NP部分平滑连接而成，其中半圆轨道NP在竖直平面内，半径R＝20 cm.整个轨道所在的空间内有竖直向上的匀强电场，电场强度E＝2.0×103 V/m.一个带孔小球(可以看成质点)穿在轨道上以某一初速度从距离N点L＝40 cm处的A点开始向左运动，经过半圆轨道的最高点P点后恰好能落在A点位置，已知小球带正电，质量m＝80 g，电荷量q＝2.0×10－4 C，取g＝10 m/s2，不计空气阻力，求：(1)小球经过P点时的速度大小；(2)小球经过半圆轨道上N点时对轨道的压力大小．
答案：(1)1.0 m/s　(2)2.4 N
等效思想在电场中的应用1．“等效重力场”中的部分概念与复合之前的相关概念之间的关系对应如下：等效重力场⇔重力场、电场叠加而成的复合场等效重力⇔重力、电场力的合力等效重力加速度⇔等效重力与物体质量的比值等效“最低点”⇔物体自由时能处于稳定平衡状态的位置等效“最高点”⇔物体做圆周运动时与等效“最低点”关于圆心对称的位置等效重力势能⇔等效重力大小与物体沿等效重力场方向“高度”的乘积
2．处理思路：(1)受力分析，计算等效重力(重力与电场力的合力)的大小和方向；(2)在复合场中找出等效最低点、最高点，过圆心作等效重力的平行线，使其与圆相交；(3)根据圆周运动供需平衡结合动能定理列方程处理．
(1)若滑块从水平轨道上距离B点s＝3R的A点由静止释放，滑块到达与圆心O等高的C点时速度大小？(2)在(1)的情况下，求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小．