37 第8章 素养提升课(7) 带电粒子(体)在电场中运动的综合问题（PPT课件）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

素养提升课(七)　带电粒子(体)在电场中运动的综合问题 第八章 静电场 内容索引 提升点一　带电粒子在交变电场中的运动 提升点二　带电微粒在“等效重力场”中的运动 提升点三　电场中的力电综合问题 课时精练(三十七)　带电粒子(体)在电场中运动的综合问题 01 提升点一　带电粒子在交变电场中的运动 (多维细研类) 【重难诠释】 1．常见的交变电场类型 电压(或场强)波形：正弦波、矩形波、锯齿波等。 2．交变电场中常见的运动类型及分析思路 运动类型 分析思路 粒子做单向直线运动 一般对整段或分段研究，应用牛顿运动定律结合运动学公式求解 粒子做有往返的直线运动 一般分段研究，应用牛顿运动定律结合运动学公式或者动能定理、动量定理等求解 粒子做偏转运动 一般根据交变电场特点分段研究，应用牛顿运动定律结合运动学公式或者动能定理等求解。 【典例精析】 A.只有满足t＝nT(n＝0，1，2，3…)时刻飞入P板小孔的电子在板间运动的时间才最长 D．若仅将两板距离变成原来的两倍，则t＝0时刻从P板小孔飞入的电子到达Q板时的速度仍为零 √ √ √ 考向2　带电粒子在交变电场中的偏转运动 例2 (多选)(2022·山东烟台市质检)如图甲所示，长为8d、间距为d的平行金属板水平放置，O点有一粒子源，能持续水平向右发射初速度为v0、电荷量为＋q、质量为m的粒子。在两板间存在如图乙所示的交变电场，取竖直向下为正方向，不计粒子重力。以下判断正确的是 √ √ 【针对训练】 1．【带电粒子在交变电场中的直线运动】 匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所 示，当t＝0时，在此匀强电场中由静止释放一个 带电粒子(带正电)，设带电粒子只受静电力的作 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末带电粒子的速度不为零 D．0～3 s内，静电力做的总功为零 √ √ √ 返回 02 提升点二　带电微粒在“等效重力场”中的运动 (多维细研类) 【重难诠释】 1．等效思维方法的概述 等效思维方法是将一个复杂的物理问题等效为一个熟知的物理模型或问题的方法。对于这类问题，若采用常规方法求解，过程复杂、运算量大。若采用等效法求解，则能避开复杂的运算，过程比较简捷。 2．“等效重力”及“等效重力加速度” 【典例精析】 考向2　带电体在“等效重力场”中的圆周运动问题 “等效重力场”中圆周运动的等效“最高点”与“最低点”的确定方法 下图中虚线圆周所示带电物体在“等效重力场”中做圆周运动的轨迹，过其圆心作“等效重力”的作用线： 1．沿着“等效重力”的反向延长线交于圆周上的那个点即为圆周运动的等效“最高点”。 2．沿着“等效重力”的方向延长交于圆周上的那个点为即等效“最低点”。 例4 (多选)如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是 C．小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小 D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先减小后增大 √ √ 小球的机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端时机械能最小，选项C错误；小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，电场力先做正功，后做负功，再做正功，则其电势能先减小后增大，再减小，选项D错误。故选AB。] 【针对训练】 1．【带电体在“等效重力场”中的偏转问题】 (多选)(2022·全国甲卷)地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的小球自电场中Р点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能的零点均取在Р点。则射出后 A．小球的动能最小时，其电势能最大 B．小球的动能等于初始动能时，其电势能最大 C．小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时，其动能最大 D．从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量 √ √ A．小球在轨道上运动时，动能最小的位置电势能最大 B．小球在轨道上运动时，机械能最大的位置一定在M点 C．小球过Q、P点受轨道弹力大小的差值为6mg D．小球过Q、P点受轨道弹力大小的差值为7.5mg √ √ 返回 03 提升点三　电场中的力电综合问题 (重难共研类) 【重难诠释】 电场中的力电综合问题，是指带电物体受到重力、电场力等共同作用下的运动问题，解决该类问题，在正确受力分析的基础上，要正确建立带电物体在电场中的运动模型，并且与力学中的运动模型进行类比，根据其运动特点灵活应用动力学观点、能量观