2019版高考物理二轮复习讲义:第二部分 第一板块 第3讲 吃透“三场特性”探秘复合场中的运动问题(含解析)
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1、第 3 讲 Error!考法学法带电粒子在复合场中的运动问题是历年高考的热点,考查的难度从易到难都有。考查的题型既有选择题,又有计算题。考查的主要内容包括:带电粒子在组合场中的运动;带电粒子( 体)在叠加场中的运动。该部分内容主要解决的是选择题中的带电粒子在复合场中的运动问题。用到的思想方法有:比值定义法;假设法; 合成法;正交分解法;临界、极值问题的分析方法; 等效思想; 分解思想。提 能 点 一 对 电 场 、重 力 场 的 综 合 考 查 重 难 增 分 类 考 点讲 练 结 合 过 关 研一题 多选如图所示,一质量为 m 的带电小球用长为 L 不可伸长的绝缘细线悬挂于 O 点,在 O
2、点下方存在一个水平向右、场强为 E 的匀强电场,小球静止时细线与竖直方向成 45角,不计空气阻力,重力加速度为 g,则下列说法正确的是( )A若剪断细线,小球将做曲线运动B小球带负电,且电荷量为mgEC若突然将电场方向变为水平向左,小球在最低点速率为 2gLD若突然将电场方向变为水平向左,小球一定能运动到 O 点右侧等高处解析 若剪断细线,小球在恒力作用下将做直线运动,选项 A 错误;对小球受力分析,由平衡条件可知小球带负电,且 qEmg tan 45,解得 q ,选项 B 正确;将电场mgE方向变为水平向左,小球从 题 图 所 示 位 置 运 动 到 最 低 点 , 由 动 能 定理有 mg
3、L(1cos 45)EqLsin 45 mv2,解得 v ,选项 C 正确;将电场方向变为水平向左,小球运动到12 2gLO 点右侧与初始位置等高处时速度最大,则小球一定能运动到 O 点右侧等高处,选项 D 正确。答案 BCD悟一法 解决电场力做功问题时的注意点1利用电场线的特点、等势面的特点来分析电场力做功情况。2应用公式 WABqU AB计算时, WAB、q、U AB一般都要带正、负号计算。通一类 1.在竖直平面内有水平向右、场强为 E 的匀强电场,在匀强电场中有一根长为 L 的绝缘细线,一端固定在 O 点,另一端系一质量为 m 的带电小球,它静止时位于 A 点,此时细线与竖直方向成 37
4、角,如图所示。现对小球施加一沿与细线方向垂直的瞬时冲量,小球能绕 O 点在竖直平面内做完整的圆周运动。下列对小球运动的分析正确的是(不考虑空气阻力,细线不会缠绕在 O 点上)( )A小球运动到 C 点时动能最小B小球运动到 C 点时细线拉力最小C小球运动到 Q 点时动能最大D小球运动到 B 点时机械能最大解析:选 D 由题意可知,小球所受的电场力与重力的合力沿 OA 方向,小球从 A 点开始无论向哪运动,合力对小球都做负功,小球动能将减小,所以运动到 A 点时动能最大,C 错误;小球运动到与 A 点关于圆心对称的点时动能最小,在该点时细线的拉力最小,A、B 错误;小球在运动过程中,运动到 B
5、点时电场力做功最多,因此机械能最大,D 正确。2.如图所示,平行板电容器水平放置,两极板间电场强度大小为E,中间用一光滑绝缘细杆垂直连接,杆上套有带正电荷的小球和绝缘弹簧,小球压在弹簧上,但与弹簧不拴接,开始时对小球施加一竖直向下的外力,将小球压至某位置使小球保持静止。撤去外力后小球从静止开始向上运动,上升 h 时恰好与弹簧分离,分离时小球的速度为 v,小球上升过程不会撞击到上极板,已知小球的质量为 m、带电荷量为 q,重力加速度为 g,下列说法正确的是( )A与弹簧分离时小球的动能为 mghqEhB从开始运动到与弹簧分离,小球增加的机械能为 mghqEhC从开始运动到与弹簧分离,小球减少的电
6、势能为qEhD撤去外力时弹簧的弹性势能为 mv2(qEmg)h12解析:选 D 根据动能定理可知,合外力对小球所做的功等于小球动能的变化量,所以小球与弹簧分离时的动能为 EkqEhmgh E p,A 错误;从开始运动到与弹簧分离,小球增加的机械能为 Emgh mv2qEhE p,B 错误;小球减少的电势能为 qEh,故 C12错误;从撤去外力到小球与弹簧分离,由动能定理可知,E pqEhmgh mv2,所以 Ep12mv2(qE mg )h,D 正确。123多选 如图所示,一光滑绝缘斜面的直角点 A 处固定一带电量为q、质量为 m 的绝缘小球甲,另一质量也为 m、带电量也为q 的小球乙置于斜面
7、顶点 B 处,已知斜面长为 L,BCA30。现把小球乙从 B 处由静止自由释放,小球乙能沿斜面从 B 处运动到斜面底端 C 处(静电力常量为 k,重力加速度为 g),下列结论正确的是 ( )A小球到达斜面中点 D 处时的速度大小为 gL2B小球运动到斜面底端 C 处时,对斜面的压力大小为 mg32 2kq23L2C小球从 B 处运动到 C 处时减少的重力势能等于增加的动能D小球从 B 处运动到 C 处电势能先增加后减少解析:选 ABD 由题意知,小球乙运动到 D 处时,由几何关系知ADAB,所以有 D B,即 UDB D B0,由动能定理得:mg sin 30qU DB mv20,解得:v ,
8、A 正确;小球运动到L2 12 gL2C 处时,受力分析如图所示,由平衡条件得:F NF 库 sin 30mgcos 30,F 库 ,联立解得:F N mg ,B 正确;小球从 B 处运动到 C 处重力势能减少,kq2Lcos 302 32 2kq23L2电势能减少,动能增加,减少的重力势能与电势能之和等于增加的动能,C 错误;小球从B 处运动到 C 处,先靠近 A 处后远离 A 处,电场力先做负功后做正功,电势能先增加后减少,D 正确。提 能 点 二 对 电 场 、磁 场 、重 力 场 的 综 合 考 查 多 维 探 究 类 考 点精 细 精 研 过 关 点点探明 题型 1 组合磁场中带电粒
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