2026届高考物理一轮复习课件：专题强化十五带电粒子(带电体)在电场中运动的综合问题

专题强化十五　带电粒子(带电体)在电场中运动的 综合问题第八章　静电场考点1考点二　电场中的力、电综合问题考点一　带电粒子在交变电场中的运动考点三　带电粒子在重力场和电场中的圆周运动1.常见的交变电场 常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等。2.利用速度—时间图像分析带电粒子的运动时，必须注意“五点” (1)带电粒子进入电场的时刻。 (2)速度—时间图像的切线斜率表示加速度。 (3)图线与时间轴围成的面积表示位移，且在时间轴上方所围成的面积为正，在时间轴下方所围成的面积为负。 (4)注意对称性和周期性变化关系的应用。 (5)图线与时间轴有交点，表示此时速度改变方向。对运动很复杂、不容易画出速度—时间图像的问题，还应逐段分析求解。考点一　带电粒子在交变电场中的运动题型　　带电粒子在交变电场中的直线运动例1 (2025·江苏苏州期末)如图甲所示，某多级直线加速器由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，序号为奇数和偶数的圆筒分别与图乙所示交流电源两极相连。t=0时，位于金属圆板(序号为0)中央的电子，由静止开始加速。电子通过圆筒间隙的时间不计，且忽略相对论效应，则(　　)D  题型　　带电粒子在交变电场中的偏转 (1)乙粒子离开电场的时刻; 答案　T　(2)乙粒子的比荷;    (3)甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比。 答案　1∶21.(2024·江苏淮安期末)如图所示，长为3L、间距为2L的两平行金属板水平放置，两板与开关S、直流电源相连。闭合开关S，质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以速度v0从上极板边缘水平射入，恰能从下极板边缘飞出，粒子受到的重力和空气阻力均忽略不计，已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。      1.动力学的观点 (1)由于匀强电场中带电粒子(体)所受静电力和重力都是恒力，可用正交分解法。 (2)综合运用牛顿运动定律和运动学公式，注意受力分析和运动分析，特别注意重力是否需要考虑的问题。一般来说，除明显暗示外，带电小球、液滴的重力不能忽略，电子、质子等带电粒子的重力可以忽略。考点二　电场中的力、电综合问题2.能量的观点 (1)运用动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有力做的功，判断是对分过程还是对全过程运用动能定理。 (2)运用能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现。3.动量的观点 (1)运用动量定理，要注意动量定理的表达式是矢量式，在一维情况下，各个矢量必须选同一个正方向。 (2)运用动量守恒定律，要注意动量守恒定律的表达式是矢量式，需选取正方向。例3 (2025·江苏连云港期中)如图所示，光滑绝缘的水平面上方空间内存在足够大、方向水平向右、电场强度为E的匀强电场。水平面上小物块A、B质量均为m、相距为L，其中A带正电，电荷量为q，B不带电，某时刻同时由静止释放A、B，此后A与B之间的碰撞均为弹性正碰，且碰撞过程中无电荷转移，碰撞时间忽略不计。求:(1)第1次碰撞后B的速度;   (2)第2次碰撞与第3次碰撞之间的时间间隔;   (3)第n次碰撞到第n+1次碰撞过程中静电力对A做的功。 答案　4nqEL2.(2025·江苏苏锡常镇一模)一质量为m、带电荷量为-q(q>0)的小球从水平放置的带正电+Q圆环的轴线处A点由静止释放，A、A'关于O点对称，下列判断正确的是(　　)CA.小球在O点处动能最大B.小球在O点的加速度最大C.小球在O点的电势能最小D.小球可能在A、A'间往复运动解析　小球从A点到O点的运动中，受到向下的重力和静电力，重力和静电力对小球做正功，小球的动能增大，在O点时，电场强度为零，小球所受静电力为零，此时只受重力，小球的动能继续增大，因此小球在O点处的动能不是最大，A错误;小球从A点到O点的运动中，受到向下的重力和静电力，其合力大于重力，则加速度大于重力加速度，小球在O点时只受重力，加速度等于重力加速度，因此小球在O点的加速度不是最大，B错误;小球从A点到O点的运动中，静电力对小球做正功，电势能减小，小球穿过O点后，所受静电力方向向上，静电力做负功，电势能增大，因此小球在O点的电势能最小，C正确;若小球只受静电力作用，因A、A'关于O点对称，则小球可能在A、A'间往复运动，但小球受静电力作用的同时又受重力作用，重力方向一直向下，因此小球不可能在A、A'间往复运动，D错误。 考点三　带电粒子在重力场和电场中的圆周运动2.举例例4 (2024·江苏五市学情调查)如图，一半径为R的光滑绝缘半圆弧轨道固定在竖直平面内，其下端与光滑绝缘水平面相切于B点，整个空间存在水平向右的匀强电场。一质量为m、带电荷量为q的小球从A点以某一初速度向左运动，经过P点时恰好对圆弧轨道没有压力。已知轨道上的M点与圆心O等高，OP与竖直方向夹角为37°，重力加速度大小为g，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求:(1)电场强度的大小;解析　根据题意可知，小球经过P点时恰好对圆弧轨道没有压力，静电力和重力的合力提供向心力，且合力指向圆心，如图所示，   (2)带电小球分别经过P、C点时的速度大小; (3)带电小球经过M点时受到圆弧轨道的压力。  提升素养能力2A级　基础对点练D对点练1　带电粒子在交变电场中的运动1. (2024·湖南长沙期末)某电场的电场强度E随时间t变化规律的图像如图所示。当t=0时，在该电场中某位置由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受静电力作用，则下列说法中正确的是(　　)A.带电粒子将始终向同一个方向运动B.0~2 s内静电力对带电粒子的冲量为0C.2 s末带电粒子回到原出发点D.0~2 s内，静电力做的总功不为零 B对点练2　电场中的力、电综合问题2.(2025·江苏南京期末)在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且AB=2BC，如图所示，重力加速度为g，由此可知(　　)A.小球带正电B.静电力大小为3mgC.小球从A到B与从B到C的运动时间相等D.小球从A到B与从B到C的动量变化量相同 D对点练3　带电粒子在重力场和电场中的圆周运动3.(2024·江苏无锡锡山高中期中)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，给小球一个初速度让恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g，则小球运动过程中绳子的最大拉力为(　　)  4.(2024·江苏泰州期末)如图甲所示，边长为l的正方形ABCD区域内存在平行于纸面竖直方向的匀强电场，在CD边右侧3l处平行CD放置荧光屏，O1O2是通过正方形中心O1和荧光屏中心O2的轴线。电子由静止经加速电压加速后以一定速度沿轴线连续射入电场。整个系统置于真空中，不计电子重力，已知电子电荷量为e、质量为m。B级　综合提升练