2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí)微專題09用動(dòng)力學(xué)能量和動(dòng)量的觀點(diǎn)分析帶電體在電場中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案新人教版

1、微專題09 用動(dòng)力學(xué)、能量和動(dòng)量的觀點(diǎn)分析帶電體在電場中的運(yùn)動(dòng)力學(xué)中的vt圖象在電場中的應(yīng)用由已知的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的vt圖象分析電場性質(zhì)，此類題常用方法：(1)由vt圖象的斜率變化分析帶電粒子的加速度a的大小變化；(2)根據(jù)牛頓第二定律a，判斷場強(qiáng)E的大小變化；(3)根據(jù)vt圖象分析帶電粒子做加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而分析場強(qiáng)的方向；(4)由場強(qiáng)的大小和方向分析電場的其他性質(zhì)，如電場線、等勢面、電勢、電勢能的變化等 (2018新余模擬)(多選)如圖甲所示，在x軸上有兩個(gè)固定的點(diǎn)電荷Q1、Q2，其中Q1帶正電處于原點(diǎn)O.現(xiàn)有一個(gè)正點(diǎn)電荷q以一定的初速度沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)(只受電場力作用)，其vt圖象

2、如圖乙所示，q經(jīng)過a、b兩點(diǎn)時(shí)速度分別為va、vb.則以下判斷正確的是()甲乙AQ2帶負(fù)電且電荷量小于Q1Bb點(diǎn)的場強(qiáng)比a點(diǎn)的場強(qiáng)大Ca點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高Dq在a點(diǎn)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能解析：選AD根據(jù)vt圖象的斜率表示加速度，可知正點(diǎn)電荷q在b點(diǎn)的加速度為零，電荷在b點(diǎn)左側(cè)做減速運(yùn)動(dòng)，在b點(diǎn)右側(cè)做加速運(yùn)動(dòng)，則在b點(diǎn)受到兩點(diǎn)電荷的電場力平衡，可知Q2帶負(fù)電，根據(jù)點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式Ek得知Q2帶電荷量小于Q1，故A正確；正點(diǎn)電荷q在b點(diǎn)的加速度為零，受力為零，故b的場強(qiáng)為零，而a點(diǎn)的場強(qiáng)不為零，所以b點(diǎn)的場強(qiáng)比a點(diǎn)的場強(qiáng)小，故B錯(cuò)誤；該點(diǎn)電荷從a點(diǎn)到b點(diǎn)，做減速運(yùn)動(dòng)，電場力做負(fù)功，電勢能增大

3、，又因?yàn)樵撾姾蔀檎姾?，所以電勢升高，則b點(diǎn)電勢比a點(diǎn)電勢高，故C錯(cuò)誤；由C分析得，點(diǎn)電荷在a點(diǎn)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能，故D正確場強(qiáng)E(電勢)與位移x的圖象應(yīng)用在勻強(qiáng)電場中，靜電力做的功可由WqEx求得在非勻強(qiáng)電場中，根據(jù)微元思想有WqEx，同時(shí)W也可由Wq求得比較兩式可得qExq，即Ex，此式可理解為在Ex圖象中圖線與x軸所圍面積等于相距為x的兩點(diǎn)間的電勢差在x圖象中，圖象上各點(diǎn)處切線斜率的大小表示該點(diǎn)電場強(qiáng)度沿x軸方向分量的大小 (2018寧波八校聯(lián)考)(多選)真空中相距為3a的兩個(gè)點(diǎn)電荷M、N，分別固定于x軸上x10 和x23a的兩點(diǎn)上，在它們連線上各點(diǎn)場強(qiáng)隨x變化關(guān)系如圖所示，以下

4、判斷中正確的是()A點(diǎn)電荷M、N一定為異種電荷B點(diǎn)電荷M、N一定為同種電荷C點(diǎn)電荷M、N所帶電荷量的絕對(duì)值之比為41Dx2a處的電勢一定為零解析：選BC由它們連線上各點(diǎn)場強(qiáng)隨x變化關(guān)系可知，點(diǎn)電荷M、N一定為同種正電荷，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確由點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式和電場疊加原理可得點(diǎn)電荷M、N所帶電荷量的絕對(duì)值之比為41，選項(xiàng)C正確由于電勢是相對(duì)量，x2a處的電勢隨零電勢點(diǎn)的確定變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤電勢能Ep與位移x關(guān)系的綜合應(yīng)用此類問題借助vx或Epx關(guān)系圖象，在給出電勢能Ep或速度v在x軸上分布情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)解決這類問題的方法主要有兩種：一是將圖象還原為熟悉的情境模型；二是直接從vx和Epx圖

5、象的面積、斜率的意義入手對(duì)于靜電力做功，從力的角度看有WFx，從能的角度看有WEp，比較兩式有FxEp，即F.Epx關(guān)系圖象切線的斜率反映靜電力的大小，也間接反映了由電場強(qiáng)度E的大小 (2018長沙模擬)(多選)一帶負(fù)電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運(yùn)動(dòng)，其電勢能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中0x2段是對(duì)稱的曲線，x2x3段是直線，則下列說法正確的是()Ax1處電場強(qiáng)度最大Bx2x3段是勻強(qiáng)電場Cx1、x2、x3處電勢1、2、3的關(guān)系為123D粒子在0x2段做勻變速運(yùn)動(dòng)，在x2x3段做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：選BC因?yàn)閳D象的斜率可以反映電場強(qiáng)度大小，所以在x1處電場強(qiáng)度最小，A錯(cuò)誤；x2x3

6、段為直線，斜率恒定，所以該段為勻強(qiáng)電場，B正確；粒子帶負(fù)電，0x1階段，電場力做正功，即逆著電場線方向到達(dá)x1處，之后電場力做負(fù)功，順著電場線從x1依次到達(dá)x2、x3，而沿電場線方向電勢降低，故有123，C正確；圖象的斜率可以反映電場強(qiáng)度大小，所以粒子在0x2段做變加速直線運(yùn)動(dòng)，在x2x3段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤用能量和動(dòng)量觀點(diǎn)分析力電綜合問題帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題，其研究方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)相同，同樣遵循運(yùn)動(dòng)的合成與分解、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒定律等規(guī)律處理問題的要點(diǎn)是注意區(qū)分不同的物理過程，弄清在不同的物理過程中物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(平衡、加速

7、或減速，是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng))，并選用相應(yīng)的物理規(guī)律在解決問題時(shí)，主要可以從三條線索展開：其一，力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系根據(jù)帶電粒子受力情況，用牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等這條線索通常適用于在恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的情況其二，功和能的關(guān)系根據(jù)電場力對(duì)帶電粒子做功，引起帶電粒子的能量發(fā)生變化，利用動(dòng)能定理研究全過程中能的轉(zhuǎn)化，研究帶電粒子的速度變化、位移等這條線索不但適用于勻強(qiáng)電場，也適用于非勻強(qiáng)電場其三，動(dòng)量關(guān)系，當(dāng)遇到帶電體在電場中的碰撞問題時(shí)，往往要用動(dòng)量守恒定律分析 如圖所示，兩個(gè)形狀、大小相同的金屬小球A、B(均可視為質(zhì)點(diǎn))，A球質(zhì)量為1.5 kg，B球質(zhì)量

8、為0.5 kg，開始A球不帶電，靜止在高h(yuǎn)0.88 m的光滑絕緣平臺(tái)上，B球帶0.3 C的正電，用長L1 m的絕緣細(xì)線懸掛在平臺(tái)上方，懸點(diǎn)O與平臺(tái)的高度也為L，整個(gè)裝置放在豎直向下的勻強(qiáng)電場中，場大小E10 N/C現(xiàn)將細(xì)線拉開角度60后，由靜止釋放B球，B球擺至最低點(diǎn)與A球發(fā)生對(duì)心碰撞，碰撞時(shí)無機(jī)械能損失，且碰撞后兩球電量相等，不計(jì)空氣阻力及A、B球間的靜電力作用，取g10 m/s2，求：(1)B球擺至最低點(diǎn)時(shí)的速率及細(xì)線對(duì)小球的拉力；(2)A球從離開平臺(tái)至著地的過程中水平位移的大小解析：(1)對(duì)B球：從靜止釋放至擺到最低點(diǎn)過程中，根據(jù)動(dòng)能定理，有mBgL(1cos )qEL(1cos )mv2代入數(shù)據(jù)，解得B球在最低點(diǎn)的速率v4 m/s由T(qEmg)m得T16 N(2)B球與A球碰撞過程中，兩球所組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，碰撞時(shí)無機(jī)械能損失有mBvmBv1mAv2mBv2mBvmAv聯(lián)立、，解得B球速率v12 m/sA球速度