高考物理一轮总复习精品课件 第8章 静电场 专题5 带电粒子在电场中运动的综合问题.ppt

5.(2023陕西宝鸡一模)如图所示,在水平地面的上方空间存在一个水平向右的匀强电场,有一带电小球(可视为质点)从距地面高为h=1m的O点由静止释放,沿与水平地面成45°角的方向做直线运动,最终落在地面上的A点。已知小球质量为m=0.5kg,电荷量为q=5×10-2C,g取10m/s2。不计空气阻力,求:(1)匀强电场的电场强度大小;(2)O、A之间的电势差;(3)带电小球到达地面时的速度大小。解析(1)设匀强电场的电场强度大小为E,由题意可得带电小球所受合外力方向与水平方向成45°角,受力分析如图所示。根据力的分解可得qE=mg解得E=100V/m。考点三电场中的力电综合问题[名师破题]涉及电场的力电综合问题,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运动和力、功和能、动量守恒模型,运用力学问题解决方法进行分析与研究。这类问题中常用到的基本规律有运动学公式、牛顿定律、动能定理、能量守恒定律、动量守恒定律等,除了掌握力学规律外,同时还要明确以下几点:(1)能量守恒定律→电势能与其他形式能之间的转化。(2)功能关系→静电力做功与电势能变化之间的关系。(3)有静电力做功的过程机械能一般不守恒,但机械能与电势能的总和可以不变。【典例突破】典例4.如图所示,在竖直面内有一固定绝缘轨道ABCQDP,其中ABC为粗糙的水平轨道,与半径为R的光滑圆弧轨道CQDP相切于C点,直径PQ与竖直半径OD夹角θ=37°。质量未知、电荷量为q的带正电小球静止于C处。现将一质量为m的不带电物块静置在A处,在水平向右的恒定推力F作用下,物块从A处由静止开始向右运动,经时间t1到达B处,之后立即改变推力的大小,使推力的功率恒定,又经时间t1,撤去推力,物块恰与小球发生弹性正碰(碰撞时间极短),碰后瞬间,在过P点竖直线的右侧加上一沿AC方向的匀强电场(图中未画出),小球沿圆弧轨道运动到Q点时速率最大并恰好通过P点,落到水平轨道上的S处(S图中未画出)。已知(1)物块第一次到达B点时的速度大小v1以及B、C两点间的距离x;(2)小球过P点时的速度大小v以及S、C两点间的距离L;(3)小球的质量。思路突破(1)第一段过程开始做匀加速直线运动,直接根据动力学知识求解;(2)第二段过程推力功率恒定,用动能定理求解;(3)第三段过程弹性碰撞,列动量守恒和动能守恒方程;(4)利用等效场等效的方法,写出在Q和P点的向心力方程;然后根据动能定理列出CP过程方程;(5)小球从P点飞出后在竖直方向做匀加速运动,水平方向匀速运动,用运动学公式列式求解。(3)静电力大小为F1=mgtanθ设碰撞后瞬间小球的速度为vC,小球从C点运动到P点的过程,根据动能定理有【对点演练】6.(2022重庆一中期末)如图所示,质量为m的物块电荷量为-q,开始时让它静止在倾角α=53°的固定光滑绝缘斜面顶端。若整个装置放在水平向右的匀强电场中,物块由静止释放到落地所经历的时间为t1;若仅将匀强电场的方向改为水平向左,物块在相同的位置由静止释放到落地所经历的时间为t2,已知匀强电场的电场强度E=,cos53°=0.6,sin53°=0.8,g取10m/s2,则t1与t2的比值为()A.5∶1 B.5∶2C.4∶3 D.5∶4答案B7.(2023河南高三模拟)如图所示,光滑的竖直半圆轨道与光滑水平面相连,空间存在水平向右的匀强电场(图中未画出),电场强度E=103V/m,不带电物体B质量为m=0.2kg,静止在圆轨道最低点D,A物体质量也为m,电荷量q=8×10-3C,从C点由静止释放,CD相距s=0.8m,A、B碰撞后粘成一体进入圆弧轨道且恰好通过圆弧轨道最高点N。A、B均可看作质点,重力加速度g取10m/s2,求:(1)半圆轨道的半径R;(2)物体经过与圆心等高的M点时对轨道的压力大小。答案(1)0.32m(2)36N联立解得FN=36N根据牛顿第三定律可知,物体经过与圆心等高的M点时对轨道的压力大小为FN=FN=36N。本课结束2.(2022湖北襄城模拟)图甲为示波管的原理图。电子枪源源不断发射的电子经前面的加速电压加速之后已经获得了极大的速度,如果在电极XX之间所加的电压按图乙所示的规律变化,在电极YY之间所加的电压按图丙所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形可能为()甲乙丙答案B3.(多选)如图所示,半圆槽光滑、绝缘、固定,圆心是O,最低点是P,直径MN水平,a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷),b固定在M点,a从N点由静止释放,沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出)时速度为零。则小