浙江专用2020版高考物理二轮复习专题一第4讲电学中的曲线运动课件.pptx

1、第4讲电学中的曲线运动,网络构建,备考策略,1.掌握解决电学中曲线运动的一个宗旨是将电学问题力学化。 2.解题思路：画出粒子的运动草图结合几何关系找到相应的物理量。,带电粒子(或带电体)在电场中的曲线运动,带电体在匀强电场中的圆周运动,【典例1】 (2019浙江省选考科目考试绍兴市适应性试卷)如图1所示，在xOy平面内竖直固定一个“9字型”轨道，圆形部分的半径R0.2 m，圆心位于C点；直线轨道AB与圆形部分相切于B点，其长度L3R，CB连线与竖直方向的夹角为53；在x0区域有范围很大的匀强电场，场强大小E5104 N/C，方向沿x轴正方向。现在A点处由静止释放质量m0.1 kg、带电荷量q2

2、105C的小物块(可看作质点)，已知sin 530.8，不计物块与“9字型”轨道的摩擦，g取 10 m/s2。求：,图1,(1)物块滑到圆周轨道最低点O处时受到的支持力大小； (2)物块在圆周轨道上速度最大的位置P；(可用PC连线与竖直方向夹角表示) (3)物块在圆周轨道上运动一圈后，从O点滑出(轨道BO与BO段错开且靠近)，其后的水平面上铺设了一种特殊的材料，材料不同位置处的动摩擦因数满足0.2x(x为所在处的横坐标值)，物块在材料面上滑行过程的最大动能是多少？,(3)分析知，在水平面上a0时，即qEmg0，,解得1代入0.2x，解得x0.8 m(速度最大) 据动能定理W电WfEkmEkO

3、其中W电qEx0.8 J，,答案(1)6.6 N(2)45(3)0.88 J,带电体在匀强电场中的曲线运动,【典例2】 (2019浙江临安选考模拟)如图2所示，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量均为m，电荷量分别为q和q(q0)的带电小球M、N先后以向右的相同初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：,图2,(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比

4、； (2)A点距电场上边界的高度； (3)该电场的电场强度大小。,解析(1)设小球M、N在A点水平射出时的初速度大小为v0，则它们进入电场时的水平速度仍然为v0。M、N在电场中运动的时间t相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位移分别为s1和s2。由题给条件和运动学公式得v0at0,(3)设电场强度的大小为E，小球M进入电场后做直线运动，,设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理得,1.(2019浙江桐乡四校联考)(多选)在竖直向上的匀强电场中，有两个质量相等、带异种电荷的小球A、B(均可视为质点)处在同一水平面上。现将两球以相同的水平速度v

5、0向右抛出，最后落到水平地面上，运动轨迹如图3所示，两球之间的静电力和空气阻力均不考虑，则(),图3,A.A球带正电，B球带负电 B.A球比B球先落地 C.在下落过程中，A球的电势能减少，B球的电势能增加 D.两球从抛出到各自落地的过程中，A球的速率变化量比B球的小,答案AD,图4,(1)小球到达B点时的速度大小vB； (2)小球从A点运动到C点所用的时间t和B、C两点间的水平距离x； (3)圆弧轨道的半径R。,解析(1)小球沿杆下滑过程中受到的滑动摩擦力大小fqE1 则小球沿杆下滑的加速度大小,小球离开B点后在匀强电场E2中的受力分析如图所示，则,qE2cos 374 N，恰好与重力mg4

6、N平衡 小球在匀强电场E2中做类平抛运动，则有,小球从A点运动到C点所用的时间tt1t2,小球从C点运动到D点的过程中，根据机械能守恒定律有,注：先联立求解vD，后求解R，会使计算更简单。,带电粒子在匀强磁场中的圆周运动,带电粒子在相邻匀强磁场中的圆周运动,图5,(3)如图乙，由几何关系可知，运动轨迹在F点与接收器相内切时，运动轨迹的圆心恰好在E点，根据几何关系可知，由O点进入时，粒子的速度方向与x轴负方向的夹角为60。 进入时G点纵坐标yGRRsin 301.5R,带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界、极值问题,【典例2】 (2019浙江省浙南名校联盟高三上学期期末联考物理试题)如图6所示为一

7、种研究高能粒子在不同位置对撞的装置。在关于y轴对称间距为2d的MN、PQ边界之间存在两个有界匀强磁场，其中JK(JK在x轴上方)下方区域磁场垂直纸面向外，JK上方区域磁场垂直纸面向里，其磁感应强度均为B。直线加速器1与直线加速器2关于O点轴对称，其中心轴位于x轴上，且末端刚好与MN、PQ的边界对齐：质量为m、电荷量为e的正、负电子通过直线加速器加速后同时以相同速率垂直MN、PQ边界进入磁场。为实现正、负电子在区域的y轴上实现对心碰撞(速度方向刚好相反)，根据入射速度的变化，可调节JK边界与x轴之间的距离h，不计粒子间的相互作用，不计正、负电子的重力，求：,(1)哪个直线加速器加速的是正电子；

8、(2)正、负电子同时以相同速率v1进入磁场，仅经过JK边界一次，然后在区域发生对心碰撞，试通过计算求出v1的最小值；,图6,解析(1)直线加速器2。,(2)如图所示d2Rsin ，R(1cos )h,1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法,2.求解临界、极值问题的“两思路”,(1)以定理、定律为依据，求出所研究问题的一般规律和一般解的形式，然后再分析、讨论临界特殊规律和特殊解。 (2)画轨迹讨论临界状态，找出临界条件，从而通过临界条件求出临界值。,1.(2019浙江名校协作体模拟)(多选)如图7所示，在平行板电容器极板间有场强为E、方向竖直向下的匀强电场和磁感应强度为B1、方向水平向里的

9、匀强磁场。左右两挡板中间分别开有小孔S1、S2，在其右侧有一边长为L的正三角形磁场，磁感应强度为B2，磁场边界ac中点S3与小孔S1、S2正对。现有大量的带电荷量均为q、而质量和速率均可能不同的粒子从小孔S1水平射入电容器，其中速率为v0的粒子刚好能沿直线通过小孔S1、S2。粒子的重力及各粒子间的相互作用均可忽略不计。下列有关说法中正确的是(),图7,解析当正粒子向右进入复合场时，受到的电场力向下，洛伦兹力方向向上，如果大小相等，即qEqv0B1,设质量为m0的粒子的轨迹刚好与bc边相切，如图所示,故C错误；质量不同的粒子在磁场中运动的周期不同，所以在磁场中运动的时间不同，D错误。,答案AB,

10、2.(2019浙江奉化新高考适应性考试)(多选)如图8甲所示，绝缘轻质细绳一端固定在方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的O点，另一端连接带正电的小球，小球电荷量q6107 C，在图示坐标中，电场方向沿竖直方向，坐标原点O的电势为零。当小球以2 m/s的速率绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动时，细绳上的拉力刚好为零。在小球从最低点运动到最高点的过程中，轨迹上每点的电势随纵坐标y的变化关系如图乙所示，重力加速度g10 m/s2。则下列判断正确的是(),图8,A.匀强电场的场强大小为3.2106 V/m B.小球重力势能增加最多的过程中，电势能减少了2.4 J C.小球做顺时针方向的匀速圆周运动 D.

11、小球所受的洛伦兹力的大小为3 N,答案BD,图9,答案BD,破解选考压轴题策略“情境示意，一目了然”,认真阅读题目、分析题意、搞清题述物理状态及过程，并用简图(示意图、运动轨迹图、受力分析图、等效图等)将这些状态及过程表示出来，以展示题述物理情境、物理模型，使物理过程更为直观、物理特征更为明显，进而快速简便解题。,图10,(1)若加速电场的两极板间的电压U15106 V，求粒子刚进入环形磁场时的速率v0； (2)要使粒子能进入中间的圆形磁场区域，加速电场的两极板间的电压U2应满足什么条件？ (3)当加速电场的两极板间的电压为某一值时，粒子进入圆形磁场区域后恰能水平通过圆心O，之后返回到出发点P，求粒子从进入磁场到第一次回到Q点所用的时间t。,满分指导,模型1：粒子在电场中做匀加速直线运动 模型2：粒子在两磁场中均做匀速圆周运动,几何关系：O2O32O2Q2r2 QO3O230，QO2O360 OO3O2150,(2)粒子刚好不进入中间圆形磁场时的运动轨迹如图甲所示，圆心O1在M板上。 设此时粒子在磁场中运动的轨道半径为r1。,甲,根据图中的几