10.5带电粒子在电场中的运动之带电粒子在复合场（重力场、电场）中的直线运动 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

带电粒子在复合场（重力场、电场）中的直线运动 1、 知识回顾 1、 粒子种类 由于需要考虑重力，所以此类粒子一般包括带电小球、液滴、油滴、尘埃等。 2、 运动类型 （1） 匀速直线运动 要求：重力与电场力等大、反向 （2） 匀变速直线运动 要求：重力与电场力的合力方向与速度方向共线 ①合力方向与速度方向同向，粒子做匀加速直线运动 ②合力方向与速度方向同反，粒子做匀减速直线运动 3、 知识拓展 此类问题常常和电容器结合，从而容易造成与带电粒子偏转问题混淆，审题时需格外注意。下面列举几个常见运动情况： （1） 匀速直线运动 （2） 匀加速直线运动 （3） 匀减速直线运动 二、习题巩固 一、单选题 1、如图所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为的带电微粒，微粒恰能沿图示虚线由A向B做直线运动.那么( ) A.微粒带正、负电荷都有可能 B.微粒做匀减速直线运动 C.微粒做匀速直线运动 D.微粒做匀加速直线运动 2、如图，真空中只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为的带电微粒，恰能沿图示虚线由A向B做直线运动。那么( ) A.微粒带正电荷 B.微粒一定做匀减速直线运动 C.仅改变初速度的方向微粒仍做直线运动 D.运动中微粒的电势能保持不变 3、如图所示，一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下，从静止开始由b沿直线运动到d，且bd与竖直方向所夹的锐角为45°，则下列结论正确的是 ( ) A.此液滴可能带正电 B.液滴一定做匀加速直线运动 C.液滴的动能不变 D.液滴在d点的电势能大于在b点的电势能 4、真空中某竖直平面内存在一水平向右的匀强电场，一质量为m的带电微粒恰好能沿图示虚线(与水平方向成θ角)由A向B做直线运动，已知重力加速度为g，微粒的初速度为，则( ) A．微粒一定带正电 B．微粒一定做匀速直线运动 C．可求出匀强电场的电场强度 D．可求出微粒运动的加速度 二、多选题 5、如图所示，竖直平行金属板带等量异种电荷（A板带正电，B板带负电），一带电颗粒沿图中直线从A向B运动，则下列说法中正确的是( ) A.颗粒可能带正电 B.颗粒机械能减小 C.颗粒电势能减小 D.颗粒动能减小 6、如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子( ) A．电势能逐渐增加 B．所受重力与电场力平衡 C．动能逐渐增加 D．做匀变速直线运动 7、如图所示，水平放置的平行金属板充电后板间形成匀强电场，板间距离为d，一个带负电的液滴带电量大小为q，质量为m，从下板边缘射入电场，沿直线从上板边缘射出，则（ ） A．液滴做的是匀速直线运动 B．液滴做的是匀减直线运动 C．两板的电势差为mgd/q D．液滴的电势能减少了mgd 三、填空题 8、空间中有一个电场强度方向水平向右的匀强电场，在竖直平面内有一带电微粒沿着图中的虚线由A运动到B，带电微粒在A、B两处的速度和共线且同方向，但和的大小未知，空气阻力不计．由以上信息可知，该微粒带的是________电，由A到B该微粒机械能________（选填“增大”“减小”或“不变”）． 四、计算题 9、一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场，微粒沿直线AB运动，如图所示，AB与电场线夹角，已知带电微粒的质量,电荷量，AB相距L=20cm。（取）求： （1）说明微粒在电场中的运动性质，要求说明理由。 （2）电场强度的大小和方向。 （3）要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？ 参考答案 1、答案：B 解析：微粒做直线运动的条件是速度方向和合外力的方向在同一条直线上，只有微粒受到水平向左的电场力，则重力与电场力的合力的方向才能与速度方向相反且在同一条直线上，由此可知微粒所受的电场力的方向与场强方向相反，则微粒必带负电，且运动过程中微粒做匀减速直线运动，故ACD错误，B正确。 故选：B。 2、答案：B 解析：微粒做直线运动的条件是速度方向和合外力的方向在同一条直线上，只有微粒受到水平向左的静电力才能使得合力方向与速度方向在同一条直线上且相反，由此可知微粒所受的静电力的方向与场强方向相反，则微粒必带负电，且运动过程中微粒做匀减速直线运动，故A错误，B正确；仅改变初速度的方向微粒所受合力方向不变，则微粒做曲线运动，C错误；运动中静电力做负功，则微粒的电势能增加，D错误。 3、答案：B 解析：A.据题带电液滴沿直线从b运动到d，带电液滴所受重力与电场力的合力一定与其运动方向在同一直线上，