知识点71：在电场中运动带电体的力与功能关系的问题 基础版-2024届高考物理一轮复习讲义及对应练习

知识点71：在电场中运动带电体的力与功能关系的问题 【知识思维方法技巧】 （1）带电体在电场中运动的分析方法：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．电场力的特点：F＝Eq，正电荷受到的电场力与场强方向相同 （2）带电体动力学规律：牛顿运动定律结合运动学公式。能量规律：动能定理或能量守恒定律。其中电场力做功的特点：WAB＝FLABcosθ＝qUAB＝EpA－EpB。 （3）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。用能量守恒定律处理带电体的运动，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：若带电粒子只在静电力作用下运动，其动能和电势能之和保持不变。若带电粒子只在重力和静电力作用下运动，其机械能和电势能之和保持不变。 考点一：带电体在点电荷电场中的运动 题型一：带电体在绝缘水平轨道上的运动 【典例1基础题】 (多选)如图所示，在绝缘光滑水平面上固定两个等量同种电荷A、B，在AB连线上的P点由静止释放一带电滑块，则滑块会在A、B之间往复运动，则以下判断正确的是(　　)． A．滑块一定带的是与A、B异种的电荷 B．滑块一定带的是与A、B同种的电荷 C．滑块在由P向B运动过程中，电势能一定是先减小后增大 D．滑块的动能与电势能之和一定减小 题型二：带电体在绝缘斜面轨道上的运动 【典例2基础题】(多选)如图所示，斜面粗糙绝缘，A点处固定一点电荷甲，将一带电小物块乙从斜面上B点处由静止释放，乙沿斜面运动到C点时静止．则(　　) A．乙在B点的电势能一定大于在C点的电势能 B．甲、乙有可能带异种电荷 C．从B到C的过程中，乙可能做匀减速运动 D．从B到C的过程中，乙的机械能的损失量一定小于克服摩擦力做的功 【典例2基础题对应练习】（多选） 如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2(v2＜v1)．若小物体电荷量保持不变，OM＝ON，则(　 　) A．小物体上升的最大高度为 B．从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小 C．从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功 D．从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小 题型三：带电体在绝缘细杆上的运动 【典例3基础题】（多选）如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以电荷＋Q为圆心的某一圆周交于H、L两点，从圆心到K点的连线垂直于细杆。质量为m、带电荷量为－q(q≪Q)的有孔小球套在杆上，从F点由静止开始下滑。则带电小球从H点运动到L点的过程中，下列说法正确的是(　 　) A．到达K点的加速度是g B．整个过程中机械能守恒 C．电势能的变化量不为零 D．电场力先做正功后做负功 题型四：带电体在绝缘圆弧轨道中的运动 【典例4基础题】（多选）如图所示，在绝缘水平面上固定着一光滑绝缘的圆形槽，在某一过直径的直线上有O、A、D、B四点，其中O为圆心，D在圆上，半径OC垂直于OB。A点固定电荷量为Q的正电荷，B点固定一个未知电荷，使得圆周上各点电势相等。有一个质量为m，电荷量为－q的带电小球在滑槽中运动，在C点受的电场力指向圆心，根据题干和图示信息可知(　　 ) A．固定在B点的电荷带正电 B．固定在B点的电荷电荷量为Q C．小球在滑槽内做匀速圆周运动 D．C、D两点的电场强度大小相等 考点二：带电体在匀强电场中的运动 【知识思维方法技巧】 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加速和偏转的模型，能够从带电粒子的受力与运动的关系及功能关系两条途径进行分析与研究． 题型一：带电体在绝缘水平轨道上的运动 【典例1基础题】在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E＝6.0×105 N/C，方向与x轴正方向相同．在O点处放一个带电荷量q＝－5.0×10－8 C，质量m＝1.0×10－2 kg的绝缘物块．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.20，沿x轴正方向给物块一个初速度v0＝2.0 m/s，如图4所示．(g取10 m/s2)求： (1)物块向右运动的最大距离； (2)物块最终停止的位置． 题型二：带电体在绝缘斜面轨道上的运动 【典例2基础题】如图所示，长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中．一电荷量为＋q，质量为m的小球，以初速度v0