人教版高考物理一轮复习第7章静电场专题强化6带电粒子在电场中运动的综合问题课件

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一、带电粒子在交变电场中的运动1．此类题型一般有三种情况：一是粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解)；二是粒子做往返运动(一般分段研究)；三是粒子做偏转运动(一般根据交变电场的特点分段研究)。2．分析时从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系。3．注重全面分析(分析受力特点和运动规律)，抓住粒子的运动在时间上具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件。
如图(甲)所示，A，B是两块水平放置的足够长的平行金属板，组成偏转匀强电场，B板接地，A板电势φA随时间变化的情况如图(乙)所示，C，D两平行金属板竖直放置，中间有两正对小孔O1′和O2，两板间电压为U2，组成减速电场。现有一带负电粒子在t＝0时刻以一定初速度沿A，B两板间的中轴线O1O1′进入，并能从O1′沿O1′O2进入C，D间。已知带电粒子带电荷量为－q，质量为m，(不计粒子重力)求：
(1)该粒子进入A，B间的初速度v0为多大时，粒子刚好能到达O2孔；(2)在(1)的条件下，A，B两板长度的最小值；(3)A，B两板间距的最小值。
二、用等效法处理带电体在电场和重力场中的运动1．“等效法”在电场中的应用“等效重力场”就是把重力场和匀强电场的复合场问题简化为只有一个场的问题，从而将重力场中的相关规律有效地迁移过来。值得注意的是，由于重力场和匀强电场都是匀强场，所以带电体受到的重力及电场力都是恒力。如果电场不是匀强电场，则不能进行等效变换。
(1)把电场力和重力合成一个等效力，称为等效重力。(2)等效重力的反向延长线与圆轨迹的交点为带电体在等效重力场中运动的最高点。(3)类比“绳球”“杆球”模型临界值的情况进行分析解答。
把握三点，合理利用“等效法”解决问题
三、应用动力学知识和功能关系解决力电综合问题功能关系在电学中应用的题目，一般过程复杂且涉及多种性质不同的力，因此，通过审题抓住受力分析和运动过程分析是关键，然后根据不同的运动过程中各力做功的特点来选择相应规律求解。动能定理和能量守恒定律在处理电场中能量问题时仍是首选。
1．(多选)一个带正电的微粒放在电场中，电场强度的大小和方向随时间变化的规律如图所示。带电微粒只在电场力的作用下，在t＝0时刻由静止释放。则下列说法中正确的是(　　)A．微粒在0～1 s内的加速度与1～2 s内的加速度相同B．微粒将沿着一条直线运动C．微粒做往复运动D．微粒在第1 s内的位移与第3 s内的位移相同
[解析]　根据题意作出微粒在交变电场中运动的v-t图像，如图所示。由图可知，在0～1 s内与1～2 s内的加速度大小相等，方向相反，故A错误；微粒速度方向一直为正，始终沿一直线运动，故B正确，C错误；阴影部分面积为对应的第1 s、第3 s和第5 s内的位移，故D正确。
2．(多选)如图所不，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带电小球，置于水平向右的匀强电场中，现把细线水平拉直，小球从A点由静止释放，经最低点B后，小球摆到C点时速度为0，则 (　　)A．小球在B点时速度最大B．小球从A点到B点的过程中，机械能一直在减少C．小球在B点时细线的拉力最大D．从B点到C点的过程中小球的电势能一直增加
[解析]　小球所受重力和电场力恒定，重力和电场力的合力恒定，小球相当于在重力和电场力的合力及细线的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动。当小球运动到重力和电场力的合力和细线的拉力共线时(不是B点)，小球的速度最大，此时细线的拉力最大，A、C错误；从A点到C点的过程中，小球所受重力做正功，小球摆到C点时速度为0，所以电场力对小球做负功，小球从A点到B点的过程中，机械能一直在减少，B正确；从B点到C点的过程中，小球克服电场力做功，小球的电势能一直增加，D正确。
3．如图所示，在光滑绝缘的水平面上的A、B两点分别放置质量为m和2m的两个点电荷QA和QB，将两个点电荷同时释放，已知刚释放时QA的加速度大小为a，经过一段时间后(两电荷未相遇)，QB的加速度大小也为a，且此时QB的速度大小为v。求：(1)此时QA的速度和加速度的大小；(2)这段时间内QA和QB构成的系统减小的电势能。[答案]　(1)2v　2a　(2)3mv2