第八章 专题六 带电体的力电综合问题-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（浙江专用）

专题六　带电体的力电综合问题 基础梳理 解决力、电综合问题的一般思路 特别提示:带电体在电场中的重力问题。 (1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。 (2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力。 夯实考点 [例1] 在真空中水平放置平行板电容器,两极板间有一个带电油滴,电容器两极板间距为d,当平行板电容器的电压为U0时,油滴保持静止状态,如图所示。当给电容器突然充电使其电压增加ΔU1时,油滴开始向上运动,经时间Δt后,电容器突然放电使其电压减少ΔU2,又经过时间Δt,油滴恰好回到原来位置。假设油滴在运动过程中没有失去电荷,充电和放电的过程均很短暂,这段时间内油滴的位移可忽略不计,重力加速度为g。求: (1)带电油滴所带电荷量与质量的比值; 带电体在电场中的直线运动 [例1] 在真空中水平放置平行板电容器,两极板间有一个带电油滴,电容器两极板间距为d,当平行板电容器的电压为U0时,油滴保持静止状态,如图所示。当给电容器突然充电使其电压增加ΔU1时,油滴开始向上运动,经时间Δt后,电容器突然放电使其电压减少ΔU2,又经过时间Δt,油滴恰好回到原来位置。假设油滴在运动过程中没有失去电荷,充电和放电的过程均很短暂,这段时间内油滴的位移可忽略不计,重力加速度为g。求: (2)第一个Δt与第二个Δt时间内油滴运动的加速度大小之比; 答案:(2)1∶3 [例1] 在真空中水平放置平行板电容器,两极板间有一个带电油滴,电容器两极板间距为d,当平行板电容器的电压为U0时,油滴保持静止状态,如图所示。当给电容器突然充电使其电压增加ΔU1时,油滴开始向上运动,经时间Δt后,电容器突然放电使其电压减少ΔU2,又经过时间Δt,油滴恰好回到原来位置。假设油滴在运动过程中没有失去电荷,充电和放电的过程均很短暂,这段时间内油滴的位移可忽略不计,重力加速度为g。求: (3)ΔU1与ΔU2之比。 答案:(3)1∶4 D 考向1:用力的独立作用原理处理带电体运动 带电体在重力场和电场中的运动 B [例2] 如图所示,在水平向右的匀强电场中,质量为m的带电小球,以初速度v从M点竖直向上运动,通过N点时,速度大小为2v,方向与电场方向相反,则小球从M运动到N的过程中(　 　) (1)小球的初速度大小v0; (2)电场强度E的大小; 14 (3)小球落地时的动能Ek。 答案:(3)mgh 16 考向2:用等效场力的观点处理带电体运动 [例3] (2022·全国甲卷)(多选)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P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P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 BD 解析:由题意可知,小球所受电场力与重力的合力指向右下,与水平方向成45°角,小球向左射出后做匀变速曲线运动,当其水平速度与竖直速度大小相等时,即速度方向与小球所受合力方向垂直时,小球克服合力做的功最大,此时动能最小,而此时小球仍具有水平向左的分速度,电场力仍对其做负功,其电势能继续增大,选项A、C错误;小球在电场力方向上的加速度大小ax=g,竖直方向上加速度大小ay=g,当小球水平速度减为零时,克服电场力做的功最大,小球的电势能最大,由匀变速运动规律有v0=gt,此时小球竖直方向的速度vy=gt=v0,所以此时小球的动能等于初始动能,由能量守恒定律可知,小球重力势能的减少量等于小球电势能的增加量,又由功能关系知重力做的功等于小球重力势能的减少量,选项B、D正确。 [变式3] 如图所示,光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接,在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场。现有一质量为m、电荷量为+q的小球从水平轨道上A点由静止释放,小球运动到C点离开半圆轨道后,经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方,如图所示,小球可视为质点,小球运动到C点之前电荷量保持不变,经过C点后电荷量立即变为零)。已知A、B间距离为2R,重力加速度为g,在上述运动过程中,求: (1)电场强度E的大小; [变式3] 如图所示,光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接,在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场。现有一质量为m、电荷量为+q的小球从水平轨道上A点由静止释放,小球运动到C点离开半圆轨道后,经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方,如图所示