高考物理二轮复习专题一力与运动第4讲电学中的曲线运动课件

第4讲 电学中的曲线运动 知识必备 1.带电粒子在匀强电场中的偏转 (1)运动动状态态分析 带电带电 粒子以速度v0垂直于电场线电场线 方向飞飞入匀强电场时电场时 ，受 到恒定的与初速度方向成90角的电场电场 力作用而做匀变变速曲线线 运动动(类类平抛运动动)。 如果电场电场 力的方向与速度方向不共线线，粒子将做匀变变速曲 线线运动动。 (2)分析处处理方法：用类类似平抛运动动的分析方法分解运动动。 沿初速度方向：做速度为为v0的匀速直线线运动动。 沿电场电场 力方向：做初速度为为零的匀加速直线线运动动。 2.带电粒子在匀强磁场中的运动 备考策略 1.带电粒子在电场中的偏转 带电带电 粒子在匀强电场电场 中做匀变变速曲线线运动动，一般是类类平抛 运动动，要应应用运动动的合成与分解的方法求解；借助画出的 运动动示意图寻图寻 找几何关系或题题目中的隐隐含关系。 2.带电粒子在匀强磁场中的运动 解答时时要从受力分析和运动动分析入手，根据洛伦兹伦兹 力产产生的 条件、大小的计计算、方向的判定、永不做功等特点以及带电带电 粒子在匀强磁场场中做圆圆周运动动的规规律列式，并善于运用几何 关系来解题题。 带电粒子在电场中的曲线运动 【真题示例1】 (2016全国卷，15)如图图1，P是固定的点电电荷 ，虚线线是以P为圆为圆 心的两个圆圆。带电带电 粒子Q在P的电场电场 中运 动动，运动轨动轨 迹与两圆圆在同一平面内，a、b、c为轨为轨 迹上的三 个点。若Q仅仅受P的电场电场 力作用，其在a、b、c点的加速度大 小分别为别为 aa、ab、ac，速度大小分别为别为 va、vb、vc，则则( ) 图图1 A.aaabac，vavcvb B.aaabac，vbvcva C.abacaa，vbvcva D.abacaa，vavcvb 答案 D 【真题示例2】 (2017全国卷，25)如图图2，两水平面(虚线线)之间间 的距离为为H，其间间的区域存在方向水平向右的匀强电场电场 。自该该 区域上方的A点将质质量均为为m，电电荷量分别为别为 q和q(q0)的带带 电电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场电场 的方向射出。 小球在重力作用下进进入电场电场 区域，并从该该区域的下边边界离开 。已知N离开电场时电场时 的速度方向竖竖直向下；M在电场电场 中做直线线 运动动，刚刚离开电场时电场时 的动动能为为N刚刚离开电场时电场时 的动动能的1.5倍 。不计计空气阻力，重力加速度大小为为g。求： 图图2 (1)M与N在电场电场 中沿水平方向的位移之比； (2)A点距电场电场 上边边界的高度； (3)该电场该电场 的电场电场 强度大小。 真题感悟 1.高考考查特点 高考对本考点的考查重在应用动力学观点和动能定理分析 计算带电粒子在电场运动过程中的受力、做功及能量变化 。 2.常见误区及临考提醒 (1)电场线、等势面与运动轨迹结合点及题目中力的方向判断 。 (2)带电带电 粒子在电场电场 中做曲线线运动时动时 ，注意运动动合成与分解 方法的应应用，且能够够运用几何图图形、函数图图象解决物理问题问题 。2017年全国卷第25题题第(1)问问使用速度时间图时间图 象就可以 在一分钟钟内解题题。 预测1 带电粒子(或带电体)在电场中的曲线运 动 预测2带电粒子在匀强电场中的偏转 预测3带电粒子在交变电场 中的运动 1.(2017广西三校联考)如图图3所示，在竖竖直方向上的匀强电场电场 中 ，从倾倾角为为的斜面上的M点水平抛出一个带负电带负电 小球，小球 的初速度为为v0，最后小球落在斜面上的N点，在已知、v0和小 球所受的电场电场 力大小F及重力加速度g的条件下，不计计空气阻 力，则则下列的判断正确的是( ) 图图3 A.由图图可知小球所受的重力大小一定大于电场电场 力 B.可求出小球落到N点时时重力的功率 C.可求出小球落到N点时时速度的大小和方向 D.可求出小球从M点到N点的过过程中电势电势 能的变变化量 答案 C 2.(2017青海省西宁市四校高三上学期联考)如图图4所示，第一象 限中有沿x轴轴的正方向的匀强电场电场 ，第二象限中有沿y轴负轴负 方向 的匀强电场电场 ，两电场电场 的电场电场 强度大小相等。一个质质量为为m， 电电荷量为为q 的带电质带电质 点以初速度v0从x轴轴上P(L，0)点射入第 二象限，已知带电质带电质 点在第一和第二象限中都做直线线运动动， 并且能够连续够连续 两次通过过y轴轴上的同一个点Q(未画出)，重力加速 度g为为已知量。求： 图图4 (1)初速度v0与x轴轴正方向的夹夹角； (2)P、Q两点间间的电势电势 差UPQ； (3)带电质带电质 点在第一象限中运动动所用的时间时间 。 3.(2017山西临汾校级二模)如图图5甲所示，两平行金属板MN、 PQ的板长长和板间间距离相等，板间间存在如图图乙所示的随时间时间 周 期性变变化的电场电场 ，电场电场 方向与两板垂直，在t0时时刻，一不 计计重力的带电带电 粒子沿板间间中线线垂直电场电场 方向射入电场电场 ，粒子 射入电场时电场时 的速度为为v0，tT时时刻粒子刚刚好沿MN板右边缘边缘 射 出电场电场 。则则( ) 图图5 解析 粒子射入电场在水平方向上做匀速直线运动，在竖 直方向上前半个周期内先做匀加速直线运动，在后半个周 期内做匀减速直线运动，一个周期末竖直方向上的分速度 为零，可知粒子射出电场时的速度方向一定沿垂直电场方 答案 A 归纳总结 (1)带电体一般要考虑重力，而且电场力对带电体做功的特 点与重力相同，即都与路径无关。 (2)带电带电 粒子在电场电场 中做曲线线运动动(主要是类类平抛运动动， 圆圆周运动动)的分析方法与力学中的方法相同，只是对电场对电场 力的分析要更谨谨慎。 带电粒子在磁场中的曲线运动 【真题示例1】 (2017全国卷，18)如图图6，虚线线所示的圆圆形 区域内存在一垂直于纸纸面的匀强磁场场，P为为磁场边场边 界上的一 点，大量相同的带电带电 粒子以相同的速率经过经过 P点，在纸纸面内 沿不同的方向射入磁场场，若粒子射入速率为为v1，这这些粒子 在磁场边场边 界的出射点分布在六分之一圆圆周上；若粒子射入 速率为为v2，相应应的出射点分布在三分之一圆圆周上，不计计重 力及带电带电 粒子之间间的相互作用，则则v2v1 为为( ) 图图6 甲 乙 答案 C 【真题示例2】 (2017全国卷，24)如图图7，空间间存在方向垂直 于纸纸面(xOy平面)向里的磁场场。在x0 区域，磁感应应强度的大 小为为B0；x0区域，磁感应应强度的大小为为B0(常数1)。一 质质量为为m、电电荷量为为q(q0)的带电带电 粒子以速度v0从坐标标原点 O沿x轴轴正向射入磁场场，此时时开始计时计时 ，当粒子的速度方向再 次沿x轴轴正向时时，求(不计计重力) 图图7 (1)粒子运动动的时间时间 ； (2)粒子与O点间间的距离。 真题感悟 1.高考考查特点 带电粒子在匀强磁场中的运动模型是高考的热点模型之一 。在高考中，主要以选择题形式考查带电粒子在磁场中运 动的轨迹、半径和时间等，甚至还可能会考查粒子运动的 临界问题和极值问题(见专题三)。在处处理相关问题时问题时 ，除 了运用常规规的解题题思路，还应侧还应侧 重运用数学知识进识进 行分析 。 2.常见误区及临考提醒 预测1带电粒子在匀强磁场中的运动 预测2带电粒子在有界的匀强磁场中的运动 预测3带电粒子在两个不同磁场中的运动 图图8 答案 C 图图9 答案 AC 3.(多选)(2017山西质检)如图图10所示，分界线线MN上、下两侧侧 有垂直纸纸面的匀强磁场场，磁感应应强度分别为别为 B1和B2，一质质 量为为m、电电荷量为为q的带电带电 粒子(不计计重力)从O点出发发，以 一定的初速度v0沿纸纸面内垂直MN的方向向上射出，经时经时 间间t又回到出发发点O，形成了图图示的心形图图案。则则( ) 图图10 答案 BD 归纳总结 (1)解答有关运