专题：带电体在电场和重力场中的运动 导学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

专题：带电体在电场和重力场中的运动

[学习目标]　

1.会应用运动和力、功和能的关系分析带电粒子(体)在电场和重力场中的运动问题及平衡问题。

 

一、 带电物体在匀强电场和重力场中的直线运动

【知识整理】

1.做直线运动的条件

(1)合外力为零，物体做匀速直线运动。

(2)合外力不为零，但合外力的方向与运动方向在同一直线上，物体做匀变速直线运动。

2.处理方法

(1)动力学方法——牛顿运动定律、运动学公式。

(2)功、能量方法——动能定理、能量守恒定律。

【例题】

1．科学家设计了一种“量子浮萍”实验：在真空环境中，将一个带电的圆形石墨烯薄片放置在竖直向下的匀强电场中，石墨烯薄片恰好能静止悬浮。若将电场方向改为水平向右（大小不变），则该石墨烯薄片将（　　）

A．仍静止悬浮 B．做匀速直线运动

C．做匀变速曲线运动 D．做匀变速直线运动

2．如图，光滑绝缘斜面倾角处于匀强电场中，电场方向平行于斜面向上。质量、电荷量的带电小球，恰能沿斜面匀速下滑（，，）。求：

(1)小球所受电场力F的大小；

(2)电场强度E的大小。

 

二、 带电物体在匀强电场和重力场中的圆周运动

【例题】

 

3．如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，一根长为L的绝缘细线，一端固定在O点，另一端

系一质量为m的带正电小球，电荷量大小为q。现将细线拉直至水平，小球静止释放，可运动至与竖直方向夹角为θ的最大摆角处，则该电场的场强E为（　　）

 

A． B．

C． D．

 

4．如图所示，在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为E；有一个质量为m的带负电小球，用长度为L的绝缘轻细绳悬挂起来；当细绳向左偏离竖直方向的角度时，带电小球恰好静止。若将小球向左拉到细绳水平后静止释放，经过一段时间小球到达竖直最低点。重力加速度大小为g，不计空气阻力。（，）

(1)求小球所带的电荷量q的大小；

(2)求小球到达竖直最低点时速度大小和绳子拉力的大小。

 

三、 带电物体在匀强电场和重力场中的一般运动

【例题】

5．如图所示，竖直放置的平行板电容器内有水平向右的匀强电场，竖直平面内有A、B两点，A、B两点的连线与水平方向成45度角，一带电小球从A点以水平速度v0抛出，一段时间后小球竖直向下通过B点，不计空气阻力。小球在由A到B的运动过程中，判断正确的是（　　）

A．小球带正电 B．电势能一直减小 C．动能先减小后增大 D．机械能增加

6．如图，水平地面上方存在方向水平向右的匀强电场，若在地面上方某一点将一个质量为、带电量为的带正电的小球由静止释放，小球的运动轨迹与竖直方向夹角为。、为水平地面上的两点，现将该小球（看作质点）从点以初速度竖直向上抛出，运动的最高点为点，最后落回到地面上的点，不计空气阻力，，。求：

(1)匀强电场的电场强度大小；

(2)小球到达点时的速度大小；

(3)两点之间的电势差。

 

四、 带电物体在非匀强电场和重力场中的直线运动

【例题】

7．如图所示，两个等量异种电荷A、B固定在同一水平线上，一内壁光滑绝缘直管竖直放置，管与A、B连线交于C点，C点在中点O的左侧，一个带正电小球在管内P点由静止释放，小球沿管向下运动．小球直径比管的内径略小，不计小球大小，则小球从P点运动到C点过程中（    ）

 

A．小球的机械能不断增大

B．小球的电势能不断增大

C．小球增加的电势能等于减少的重力势能

D．小球增加的电势能小于减少的机械能

8．如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的负点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点。现有一质量为m、电荷量为q、套在杆上的带正电小球（可视为质点）从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为2。求：

(1)小球滑到C点时的速度大小；

(2)A、C两点间的电势差。