专题05 带电粒子（带电体）在电场中的运动问题-2022年高考物理二轮攻关夺分宝典——压轴题特训

专题05 带电粒子（带电体）在电场中的运动问题 目录 【专题解读】 1 【高考真题分析】 1 【真题感悟】 3 【最新考向解密】 3 1.借助圆弧等几何图形考查电偏转问题 3 2借助矩形场域考带电体的运动问题 5 3.利用交变电场考带电粒子在的运动 6 4.带电粒子(带电体)在电场和重力场作用下的圆周运动 7 【专题解读】 1.本专题主要讲解带电粒子(带电体)在电场中运动时动力学和能量观点的综合运用，高考常以计算题出现。 2.学好本专题，可以加深对动力学和能量知识的理解，能灵活应用受力分析、运动分析(特别是平抛运动、圆周运动等曲线运动)的方法与技巧，熟练应用能量观点解题。 3.用到的知识：受力分析、运动分析、能量观点。 【高考真题分析】 【例1】.(2020·全国卷Ⅰ·25)在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示.质量为m，电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直.已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ＝60°.运动中粒子仅受电场力作用. (1)求电场强度的大小； (2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？ (3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？ 【必备知识】本题考查的知识点为动能定理、动量定理、类平抛的规律等。 【关键能力】本题主要考察的关键能力是：（1）模型构建能力：要求能根据题目所给信息，类平抛运动模型。（2）推理论证能力：根据动能定理、动量定理、类平抛的规律及圆的知识推理得出结论。 【例2】(2019·全国卷Ⅲ，24)空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P是电场中的两点。从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B。A不带电，B的电荷量为q(q>0)。A从O点发射时的速度大小为v0，到达P点所用时间为t；B从O点到达P点所用时间为。重力加速度为g，求： (1)电场强度的大小； (2)B运动到P点时的动能。 【必备知识】本题考查的知识点为牛顿运动定律、动能定理、平抛规律。 【关键能力】(1)理解能力：要求能根据小球在复合场中受力的特点分析带电小球的运动。 (2)推理论证能力：能正确应用牛顿运动定律、动能定理、平抛规律等对小球的运动过程分析并求解。 (3)模型构建能力：根据问题情境，建立平抛运动、类平抛运动模型。 【例3】(2017年普通高等学校招生全国统一考试新课标二卷)如图所示，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刚离开电场时动能的1.5倍．不计空气阻力，重力加速度大小为g.求： (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． 【必备知识】本题考查的知识点为牛顿运动定律、动能定理、运动学公式。 【关键能力】(1)理解能力：要求能根据小球在复合场中受力的特点分析带电小球的运动。 (2)推理论证能力：能正确应用两个小球的运动特点采用运动的合成与分解、牛顿运动定律、动能定理、运动学规律等对小球的运动过程分析并求解。 (3)模型构建能力：根据问题情境，建立匀变速直线运动、匀变速曲线运动模型。 【真题感悟】 1.带电粒子在电场中的运动 (1)分析方法：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速或减速，轨迹是直线还是曲线)，然后选用恰当的规律如牛顿运动定律、运动学公式、动能定理、能量守恒定律解题。 (2)受力特点：在讨论带电粒子或其他带电体的静止与运动问题时，重力是否要考虑，关键看重力与其他力相比较是否能忽略。一般来说，除明显暗示外，带电小球、液滴的重力不能忽略，电子、质子等带电粒子的重力可以忽略，一般可根据微粒的运动状态判断是否考虑重力作用。 2.用能量观点处理带电体的运动 对于受变力作用的带电体的运动，必须借助能量观点来处理。即使都是恒力作用的问题，用能量观点处理也常常更简捷。具体方法有： (1)用动能定理处理 思维顺序一般为： ①弄清研究对象，明确所研究的物理过程。 ②分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是负功。 ③弄清所研究过程的始、末状态(主要指动能)。 ④根据W＝ΔEk列出方程求解。 (2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理 列式的方法常有两种： ①利用初、末状态的能量相等(即E1＝E2)列方程。