10.5 专题 带电粒子在复合场（重力场、电场）中的运动 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）中的运动（解析版） 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。 题型一：直线类运动 技巧总结 在匀强电场中，一个带电小球能沿直线从A点运动到B点： （1） 若小球做运动匀速直线运动，它们的合力需满足什么要求？那么受力情况如何？ （2） 若小球做运动匀加速直线运动，它们的合力需满足什么要求？那么受力情况如何？ （3） 若小球做运动匀减速直线运动，它们的合力需满足什么要求？那么受力情况如何？ 拓展延伸 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。 下面列举几个常见运动情况，带电体能够沿虚线从容器间穿出，情分析粒子的电性，并分析粒子的在做什么运动？ （1） （2） （3） （4） 跟踪训练 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、（多选）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 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 题型二：圆周类运动 技巧总结 重力场 小球所受合力大小和方向 小球静止时所处的位置 小球在什么位置速度最大？什么位置速度最小？ 小球做圆周运动的向心力来源？ 写出小球在速度最大时的动力学方程 写出小球在速度最小时的动力学方程 带正点小球 重力场和电场平行 小球所受合力大小和方向 小球静止时所处的位置 小球在什么位置速度最大？什么位置速度最小？ 小球做圆周运动的向心力来源？ 写出小球在速度最大时的动力学方程 写出小球在速度最小时的动力学方程 带正点小球 重力场与电场垂直 小球所受合力大小和方向 小球静止时所处的位置 小球在什么位置速度最大？什么位置速度最小？ 小球做圆周运动的向心力来源？ 写出小球在速度最大时的动力学方程 写出小球在速度最小时的动力学方程 跟踪训练 1.如图：质量为m,带电量为+q的小球在光滑绝缘的轨道内做圆周运动，匀强电场场强方向向左。回答下列问题： （1）若没有电场力则小球在什么位置速度最大？什么位置速度最小？ （2）若没有重力，仅受电场力，则小球在什么位置速度最大？什么位置速度最小？ （3）若重力与电场力的合力方向沿OD方向，则小球在什么位置速度最大？ 2、在水平向右、场强为E的匀强电场中，有一质量为m、带正电的小球，用长为L的绝缘细线悬挂于O点，当小球静止时，细线与竖直方向夹角为θ，小球位于B点，如图所示，现给小球一个垂直于悬线的初速度，小球恰能在竖直平面内做圆周运动，求： （1）小球的电荷量q； （2）小球在做圆周运动的过程中，速度最小值； （3）小球在做圆周运动的过程中，速度最大值。 3、一长为L的细线一端固定于O点，另一端拴一质量为m、带电荷量为的小球，处于如图所示的水平向右的匀强电场中。开始时，将细线与小球拉成水平伸直状态，小球静止在A点，释放后小球由静止开始向下摆动，当细线转动到O点左侧且与竖直方向夹角时，小球速度恰好为零，重力加速度大小为g，求： （1）匀强电场的电场强度大小E； （2）小球运动过程中的最大速度； （3）若想让小球做完整的圆周运动，则小球在A点释放瞬间至少要获得多大的竖直向下的初速度。 4．如图所示，位于竖直平面内的光滑绝缘的圆形轨道，处于竖直向下，场强大小为 的匀强电场中。有一质量为0.12kg、带负电的小球（可视为质点），电荷量大小为，小球在圆轨道内壁做圆周运动，当小球运动到最低点M时，速度大小为6m/s，与轨道压力恰好为零，重力加速度g取，求： (1)光滑绝缘圆形轨道的半径； (2)小球运动到最高点N时对轨道的压力大小与其重力大小的比值。 巩固练习题 一、选择题 1、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(