第2章 专题提升课4 带电体在电场中运动的综合问题（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦带电体在电场中运动的综合问题，涵盖直线运动、类抛体运动、圆周运动等核心内容，通过运动状态分析导入，衔接电场力、牛顿定律等前序知识，搭建从基础规律到复杂问题的学习支架。 其亮点在于以分类题型为载体，结合动能定理、等效重力场等方法，通过例题解析培养科学思维中的模型建构与科学推理能力，如圆周运动中等效“最高点”分析。助力学生深化运动与相互作用观念，提升解题能力，教师可直接用于专题教学，提高课堂效率。

专题提升课4　带电体在电场中运动的综合问题 1 专题深度剖析 1 随堂巩固落实 2 内 容 索 引 专题深度剖析 PART 01 第一部分 3 1．粒子运动状态分析 在解决电场中粒子运动问题时，首先要对粒子的运动状态进行分析。根据题目的描述，判断粒子是在匀强电场中做直线运动，还是做曲线运动。对于直线运动，要明确粒子初速度和加速度的方向；对于曲线运动，要确定粒子所受电场力的方向和初速度的方向。 返回导航 2．牛顿第二定律的应用 对于粒子在电场中的运动问题，通常需要应用牛顿第二定律进行求解。通过分析粒子的受力情况，建立力和加速度的关系式，进而求解粒子的运动规律。 返回导航 3．动能定理与功能关系 动能定理和功能关系是解决电场中粒子运动问题的重要工具。通过分析粒子的动能变化，结合力做功的情况，可以求解粒子的速度、位移等物理量。同时要注意区分保守力和非保守力做功的情况，掌握电场力做功与电势能变化的关系。 返回导航 4．等效重力场的分析 解决电场(复合场)中的圆周运动问题，关键是分析向心力的来源，向心力有可能由重力和静电力的合力提供，也有可能由重力或静电力单独提供。有时可以把复合场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动，找出等效“最高点”和“最低点”。 返回导航 角度1　带电体在电场中的直线运动 　　 (多选)一质量为m的带电液滴以竖直向下的初速度v0进入某电场中，由于电场力和重力的作用，液滴沿竖直方向下落一段距离h后，速度变为0。已知重力加速度为g，在此过程中，以下判断正确的是(　　) √ √ 返回导航 [解析]　由于液滴沿竖直方向下落一段距离后速度变为0，表明液滴做减速运动，加速度方向向上，则电场力方向向上，电场力方向与电场强度方向相同，即液滴一定带正电，故A错误； 根据功的定义式可知，重力做功WG＝mgh，故B错误； 返回导航 角度2　带电体在电场中的类抛体运动 　　　如图所示，一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60°；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°，不计重力。A、B两点间的电势差为(　　) √ 返回导航 返回导航 　　　如图所示，电荷量为－e、质量为m的电子从A点沿与电场垂直的方向进入匀强电场，初速度为v0，A、B间的水平距离为l, 当它通过电场中B点时，速度与电场强度方向成150°角，不计电子所受的重力，求： 返回导航 (1)电子从A运动到B所用的时间； 返回导航 (2)A、B两点间的电势差。 返回导航 角度3　带电体在电场中的圆周运动 　　　如图所示，竖直平面内有水平向右的匀强电场，电场强度的大小为E，场中有一根长为L的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系着质量为m的带正电小球，初始时小球静止于电场中的A点，此时细线与竖直方向夹角θ＝37°。已知重力加速度大小为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 返回导航 (1)求O、A两点间电势差UOA。 返回导航 (2)求小球的带电量q。 返回导航 (3)现给小球一个方向与细线垂直的初速度，让小球恰能绕O点在竖直平面内做完整的圆周运动，求小球运动的最小速度vmin。 返回导航 返回导航 (1)物块运动到C点时轨道对它的弹力大小； [答案]　11 N 返回导航 (2)物块从D点离开轨道后到落到水平面过程中的水平位移； 返回导航 返回导航 (3)物块在上升过程中的最大速度。 返回导航 随堂巩固落实 PART 02 第二部分 24 √ 1．(电场中的类抛体运动)(多选)如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m可看成质点的带电小球以初速度v从M点竖直向上抛出，通过N点时，速度大小为v，方向与电场方向相反。若MN连线与水平方向夹角为45°，则小球从M点运动到N点的过程中(　　) A．小球的动能先减小再增大 B．小球的机械能先增大再减小 C．小球所受重力大小一定等于静电力大小 D．小球的电势能一定逐渐增大 √ 返回导航 解析：由题意可知，静电力对小球做正功，则小球的电势能一直减小，除了重力之外的其他力对小球做正功，则小球的机械能一直增大，故B、D错误； 根据几何关系知，小球竖直方向速度减为零的位移和水平方向速度增加到v的位移相等，根据位移—速度公式v2＝2ax可得竖直方向的加速度和水平方向的加速度相等，可得ay＝ax，又may＝mg，max＝qE，可得mg＝qE，故C正确； 返回导航 根据动能定理可得Ek－Ek0＝－mgy＋qEx，则Ek＝－mgy＋qEx＋Ek0，小球在竖直方向做初速度为v的匀减速直线运动，在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，开始重力做的负功大于静电力做的正功，竖直方向速度和水平方向速度相等后，静电力做的正功大于重力所做负功，所以动能先减小后增大，故A正确。 返回导航 2．(电场中的圆周运动)(多选)如图所示，在竖直平面内固定的圆形绝缘轨道的圆心为O、半径为R、内壁光滑，该区域存在与圆形轨道平面平行且沿水平方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q带正电的小球(可视为质点)静止于轨道上的A点，O、A连线与竖直方向的夹角θ＝37°。若在A点给小球一沿轨道切线方向的初速度v，小球在轨道内侧恰好做完整的圆周运动。已知重力加速度大小为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则(　　) √ √ √ 返回导航 返回导航 返回导航 3．(电场中的圆周运动)(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(　　) 返回导航 √ √ 返回导航 返回导航 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，由受力分析可知小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端点时机械能最小，故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，静电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，故D错误。 返回导航 4．(电场中的直线运动)如图所示，将质量m＝4×10－2 kg、带电量q＝6×10－6 C的小球放在光滑的水平面上，由A点静止释放运动到B点，AB的距离L＝1.5 m，空间存在着方向水平向左、大小E＝1.5×104 N/C的匀强电场。求： (1)小球的带电性质； 解析：由A点静止释放运动到B点，由受力分析可知，小球受到电场力方向水平向右，与电场强度的方向相反，因此小球带负电。 答案：负电 返回导航 (2)带电小球的加速度大小； 解析：根据牛顿第二定律qE＝ma，解得a＝2.25 m/s2。 答案：2.25 m/s2　 返回导航 (3)从A到B电场力所做的功。 解析：带电小球做初速度为零的匀加速直线运动，从A到B电场力所做的功W＝qEL＝0.135 J。 答案：0.135 J 返回导航 可得物块落到水平面所用时间t＝　＝0.2 s 水平方向只受电场力，做匀减速直线运动，加速度 a＝＝－10 m/s2 根据位移公式x＝vDt＋at2 联立解得物块从D点离开轨道后到落到水平面过程中的水平位移x＝ m。 $