第七章 链接高考7 带电粒子(或带电体)在电场中的综合问题-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（老教材，人教版）

链接高考7　带电粒子(或带电体)在电场中的综合问题 [必备知识·填一填] [知识点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． [知识点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．具体方法常有两种： 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． (2)利用某些能量的减少等于另一些能量的增加列方程． 3．两个结论 (1)若带电粒子只在电场力作用下运动，其动能和电势能之和　保持不变　. (2)若带电粒子只在重力和电场力作用下运动，其机械能和电势能之和　保持不变　. 考点一　带电粒子在交变电场中的运动 [考点解读] 1．常见的交变电场 常见的交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等． 2．常见的题目类型 (1)粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解)． (2)粒子做往返运动(一般分段研究)． (3)粒子做偏转运动(一般分解研究)． 3．解答带电粒子在交变电场中运动的思维方法 (1)注重全面分析(分析受力特点和运动规律)，抓住粒子的运动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． (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)注意对称性和周期性变化关系的应用． [典题例析] [典例1]　(多选)如图甲所示，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示．t＝0时刻，质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0～时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出．微粒运动过程中未与金属板接触．重力加速度的大小为g.关于微粒在0～T时间内运动的描述，正确的是(　　) A．末速度大小为v0 B．末速度沿水平方向 C．重力势能减少了mgd D．克服电场力做功为mgd [解析]　BC　[因0～内，微粒匀速运动，则qE0＝mg，在～时间内，粒子只受重力作用，做平抛运动，在t＝T时刻的竖直速度vy1＝，水平速度为v0，在～T时间内，粒子满足2qE0－mg＝ma，解得a＝g，方向向上，在t＝T时刻，粒子的竖直速度减小到零，水平速度为v0，选项A错误，B正确．微粒的重力势能减小了Ep＝mg·＝mgd，选项C正确；从射入到射出，由动能定理得mgd－W电＝0，可知克服电场力做功为mgd，选项D错误．] [迁移题组] [迁移1]　粒子做直线运动　 1．如图(a)所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处．若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上．则t0可能属于的时间段是(　　 ) A．0＜t0＜　　　　　 B.＜t0＜ C.＜t0＜T D．T＜t0＜ 解析：B　[设粒子的速度方向、位移方向向右为正．依题意知，粒子的速度方向时而为正，时而为负，最终打在A板上时位移为负，速度方向为负．分别作出t0＝0、、、时粒子运动的v－t图象，如图所示．由于v－t图线与时间轴所围面积表示粒子通过的位移，则由图象知，0＜t0＜与＜t0＜T时粒子在一个周期内的总位移大于零，＜t0＜时粒子在一个周期内的总位移小于零；t0＞T时情况类似．若粒子最终打在A板上，则需粒子在每个周期内的总位移应小于零，对照各项可知B正确．] [迁移2]　粒子做偏转运动　 2．如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，电容器板长和板间距离均为L＝10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L＝10 cm，在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示．(每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电压是不变的)求： (1)在t＝0.06 s时刻，电子打在荧光屏上的何处． (2)荧光