(浙江專用)2020版高考物理復(fù)習(xí)專題一第4講電學(xué)中的曲線運(yùn)動課件

第4講電學(xué)中的曲線運(yùn)動第4講電學(xué)中的曲線運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建備考策略1.掌握解決電學(xué)中曲線運(yùn)動的一個(gè)宗旨是將電學(xué)問題力學(xué)化。2.解題思路：畫出粒子的運(yùn)動草圖結(jié)合幾何關(guān)系找到相應(yīng)的物理量。備考策略1.掌握解決電學(xué)中曲線運(yùn)動的一個(gè)宗旨是將電學(xué)問題力學(xué)帶電粒子(或帶電體)在電場中的曲線運(yùn)動帶電體在勻強(qiáng)電場中的圓周運(yùn)動【典例1】

(2019·浙江省選考科目考試紹興市適應(yīng)性試卷)如圖1所示，在xOy平面內(nèi)豎直固定一個(gè)“9字型”軌道，圓形部分的半徑R＝0.2m，圓心位于C點(diǎn)；直線軌道AB與圓形部分相切于B點(diǎn)，其長度L＝3R，CB連線與豎直方向的夾角為53°；在x>0區(qū)域有范圍很大的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E＝5×104N/C，方向沿x軸正方向?，F(xiàn)在A點(diǎn)處由靜止釋放質(zhì)量m＝0.1kg、帶電荷量q＝＋2×10－5C的小物塊(可看作質(zhì)點(diǎn))，已知sin53°＝0.8，不計(jì)物塊與“9字型”軌道的摩擦，g取

10m/s2。求：帶電粒子(或帶電體)在電場中的曲線運(yùn)動帶電體在勻強(qiáng)電場中的圓圖1(1)物塊滑到圓周軌道最低點(diǎn)O處時(shí)受到的支持力大?。?2)物塊在圓周軌道上速度最大的位置P；(可用PC連線與豎直方向夾角表示)(3)物塊在圓周軌道上運(yùn)動一圈后，從O′點(diǎn)滑出(軌道B′O′與BO段錯開且靠近)，其后的水平面上鋪設(shè)了一種特殊的材料，材料不同位置處的動摩擦因數(shù)滿足μ＝0.2＋x(x為所在處的橫坐標(biāo)值)，物塊在材料面上滑行過程的最大動能是多少？圖1(1)物塊滑到圓周軌道最低點(diǎn)O處時(shí)受到的支持力大??；(3)分析知，在水平面上a＝0時(shí)，即qE－μmg＝0，解得μ＝1代入μ＝0.2＋x，解得x＝0.8m(速度最大)據(jù)動能定理W電－Wf＝Ekm－EkO其中W電＝qE·x＝0.8J，答案(1)6.6N

(2)45°

(3)0.88J(3)分析知，在水平面上a＝0時(shí)，即qE－μmg＝0，解得μ帶電體在勻強(qiáng)電場中的曲線運(yùn)動【典例2】

(2019·浙江臨安選考模擬)如圖2所示，兩水平面(虛線)之間的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場。自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量均為m，電荷量分別為q和－q(q>0)的帶電小球M、N先后以向右的相同初速度沿平行于電場的方向射出。小球在重力作用下進(jìn)入電場區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開。已知N離開電場時(shí)的速度方向豎直向下；M在電場中做直線運(yùn)動，剛離開電場時(shí)的動能為N剛離開電場時(shí)的動能的1.5倍。不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g。求：圖2帶電體在勻強(qiáng)電場中的曲線運(yùn)動【典例2】(2019·浙江臨安(1)M與N在電場中沿水平方向的位移之比；(2)A點(diǎn)距電場上邊界的高度；(3)該電場的電場強(qiáng)度大小。解析(1)設(shè)小球M、N在A點(diǎn)水平射出時(shí)的初速度大小為v0，則它們進(jìn)入電場時(shí)的水平速度仍然為v0。M、N在電場中運(yùn)動的時(shí)間t相等，電場力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向，大小均為a，在電場中沿水平方向的位移分別為s1和s2。由題給條件和運(yùn)動學(xué)公式得v0－at＝0①(1)M與N在電場中沿水平方向的位移之比；解析(1)設(shè)小球(3)設(shè)電場強(qiáng)度的大小為E，小球M進(jìn)入電場后做直線運(yùn)動，(3)設(shè)電場強(qiáng)度的大小為E，小球M進(jìn)入電場后做直線運(yùn)動，設(shè)M、N離開電場時(shí)的動能分別為Ek1、Ek2，由動能定理得設(shè)M、N離開電場時(shí)的動能分別為Ek1、Ek2，由動能定理得1.(2019·浙江桐鄉(xiāng)四校聯(lián)考)(多選)在豎直向上的勻強(qiáng)電場中，有兩個(gè)質(zhì)量相等、帶異種電荷的小球A、B(均可視為質(zhì)點(diǎn))處在同一水平面上?，F(xiàn)將兩球以相同的水平速度v0向右拋出，最后落到水平地面上，運(yùn)動軌跡如圖3所示，兩球之間的靜電力和空氣阻力均不考慮，則(

)圖3A.A球帶正電，B球帶負(fù)電B.A球比B球先落地C.在下落過程中，A球的電勢能減少，B球的電勢能增加D.兩球從拋出到各自落地的過程中，A球的速率變化量比B球的小1.(2019·浙江桐鄉(xiāng)四校聯(lián)考)(多選)在豎直向上的勻強(qiáng)電答案AD答案AD(浙江專用)2020版高考物理復(fù)習(xí)專題一第4講電學(xué)中的曲線運(yùn)動課件圖4(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB；(2)小球從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)所用的時(shí)間t和B、C兩點(diǎn)間的水平距離x；(3)圓弧軌道的半徑R。解析(1)小球沿桿下滑過程中受到的滑動摩擦力大小f＝μqE1則小球沿桿下滑的加速度大小圖4(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB；解析(1)小球沿桿小球離開B點(diǎn)后在勻強(qiáng)電場E2中的受力分析如圖所示，則qE2cos37°＝4N，恰好與重力mg＝4N平衡小球在勻強(qiáng)電場E2中做類平拋運(yùn)動，則有小球從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)所用的時(shí)間t＝t1＋t2小球離開B點(diǎn)后在勻強(qiáng)電場E2中的受力分析如圖所示，則qE2c小球從C點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)的過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有注：先聯(lián)立求解vD，后求解R，會使計(jì)算更簡單。小球從C點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)的過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有注：先聯(lián)立帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動帶電粒子在相鄰勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動帶電粒子在相鄰勻強(qiáng)磁場中的圓周圖5圖5(浙江專用)2020版高考物理復(fù)習(xí)專題一第4講電學(xué)中的曲線運(yùn)動課件(3)如圖乙，由幾何關(guān)系可知，運(yùn)動軌跡在F點(diǎn)與接收器相內(nèi)切時(shí)，運(yùn)動軌跡的圓心恰好在E點(diǎn)，根據(jù)幾何關(guān)系可知，由O點(diǎn)進(jìn)入時(shí)，粒子的速度方向與x軸負(fù)方向的夾角為60°。進(jìn)入時(shí)G點(diǎn)縱坐標(biāo)yG＝R＋Rsin30°＝1.5R(3)如圖乙，由幾何關(guān)系可知，運(yùn)動軌跡在F點(diǎn)與接收器相內(nèi)切時(shí)帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的臨界、極值問題【典例2】

(2019·浙江省浙南名校聯(lián)盟高三上學(xué)期期末聯(lián)考物理試題)如圖6所示為一種研究高能粒子在不同位置對撞的裝置。在關(guān)于y軸對稱間距為2d的MN、PQ邊界之間存在兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場，其中JK(JK在x軸上方)下方Ⅰ區(qū)域磁場垂直紙面向外，JK上方Ⅱ區(qū)域磁場垂直紙面向里，其磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B。直線加速器1與直線加速器2關(guān)于O點(diǎn)軸對稱，其中心軸位于x軸上，且末端剛好與MN、PQ的邊界對齊：質(zhì)量為m、電荷量為e的正、負(fù)電子通過直線加速器加速后同時(shí)以相同速率垂直MN、PQ邊界進(jìn)入磁場。為實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電子在Ⅱ區(qū)域的y軸上實(shí)現(xiàn)對心碰撞(速度方向剛好相反)，根據(jù)入射速度的變化，可調(diào)節(jié)JK邊界與x軸之間的距離h，不計(jì)粒子間的相互作用，不計(jì)正、負(fù)電子的重力，求：帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的臨界、極值問題【典例2】(2(1)哪個(gè)直線加速器加速的是正電子；(2)正、負(fù)電子同時(shí)以相同速率v1進(jìn)入磁場，僅經(jīng)過JK邊界一次，然后在Ⅱ區(qū)域發(fā)生對心碰撞，試通過計(jì)算求出v1的最小值；圖6(1)哪個(gè)直線加速器加速的是正電子；圖6解析(1)直線加速器2。(2)如圖所示d＝2Rsinθ，R(1－cosθ)＝h解析(1)直線加速器2。(2)如圖所示d＝2Rsinθ，(浙江專用)2020版高考物理復(fù)習(xí)專題一第4講電學(xué)中的曲線運(yùn)動課件1.帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的分析方法1.帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的分析方法2.求解臨界、極值問題的“兩思路”(1)以定理、定律為依據(jù)，求出所研究問題的一般規(guī)律和一般解的形式，然后再分析、討論臨界特殊規(guī)律和特殊解。(2)畫軌跡討論臨界狀態(tài)，找出臨界條件，從而通過臨界條件求出臨界值。

2.求解臨界、極值問題的“兩思路”(1)以定理、定律為依據(jù)，1.(2019·浙江名校協(xié)作體模擬)(多選)如圖7所示，在平行板電容器極板間有場強(qiáng)為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1、方向水平向里的勻強(qiáng)磁場。左右兩擋板中間分別開有小孔S1、S2，在其右側(cè)有一邊長為L的正三角形磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，磁場邊界ac中點(diǎn)S3與小孔S1、S2正對?，F(xiàn)有大量的帶電荷量均為＋q、而質(zhì)量和速率均可能不同的粒子從小孔S1水平射入電容器，其中速率為v0的粒子剛好能沿直線通過小孔S1、S2。粒子的重力及各粒子間的相互作用均可忽略不計(jì)。下列有關(guān)說法中正確的是(

)圖71.(2019·浙江名校協(xié)作體模擬)(多選)如圖7所示，在平解析當(dāng)正粒子向右進(jìn)入復(fù)合場時(shí)，受到的電場力向下，洛倫茲力方向向上，如果大小相等，即qE＝qv0B1解析當(dāng)正粒子向右進(jìn)入復(fù)合場時(shí)，受到的電場力向下，洛倫茲力方設(shè)質(zhì)量為m0的粒子的軌跡剛好與bc邊相切，如圖所示故C錯誤；質(zhì)量不同的粒子在磁場中運(yùn)動的周期不同，所以在磁場中運(yùn)動的時(shí)間不同，D錯誤。答案AB設(shè)質(zhì)量為m0的粒子的軌跡剛好與bc邊相切，如圖所示故C錯誤；2.(2019·浙江奉化新高考適應(yīng)性考試)(多選)如圖8甲所示，絕緣輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在方向相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的O點(diǎn)，另一端連接帶正電的小球，小球電荷量q＝6×10－7C，在圖示坐標(biāo)中，電場方向沿豎直方向，坐標(biāo)原點(diǎn)O的電勢為零。當(dāng)小球以2m/s的速率繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，細(xì)繩上的拉力剛好為零。在小球從最低點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中，軌跡上每點(diǎn)的電勢φ隨縱坐標(biāo)y的變化關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g＝10m/s2。則下列判斷正確的是(

)圖82.(2019·浙江奉化新高考適應(yīng)性考試)(多選)如圖8甲所A.勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為3.2×106V/mB.小球重力勢能增加最多的過程中，電勢能減少了2.4JC.小球做順時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動D.小球所受的洛倫茲力的大小為3NA.勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為3.2×106V/m答案BD答案BD圖9圖9(浙江專用)2020版高考物理復(fù)習(xí)專題一第4講電學(xué)中的曲線運(yùn)動課件答案BD答案BD破解選考壓軸題策略①——“情境示意，一目了然”認(rèn)真閱讀題目、分析題意、搞清題述物理狀態(tài)及過程，并用簡圖(示意圖、運(yùn)動軌跡圖、受力分析圖、等效圖等)將這些狀態(tài)及過程表示出來，以展示題述物理情境、物理模型，使物理過程更為直觀、物理特征更為明顯，進(jìn)而快速簡便解題。破解選考壓軸題策略①——“情境示意，一目了然”認(rèn)真閱讀題目、圖10圖10(1)若加速電場的兩極板間的電壓U1＝5×106V，求粒子剛進(jìn)入環(huán)形磁場時(shí)的速率v0；(2)要使粒子能進(jìn)入中間的圓形磁場區(qū)域，加速電場的兩極板間的電壓U2應(yīng)滿足什么條件？(3)當(dāng)加速電場的兩極板間的電壓為某一值時(shí)，粒子進(jìn)入圓形磁場區(qū)域后恰能水平通過圓心O，之后返回到出發(fā)點(diǎn)P，求粒子從進(jìn)入磁場到第一次回到Q點(diǎn)所用的時(shí)間t。[滿分指導(dǎo)]模型1：粒子在電場中做勻加速直線運(yùn)動模型2：粒子在兩磁場中均做勻速圓周運(yùn)動(1)若加速電場的兩極板間的電壓U1＝5×106V，求粒子(浙江專用)2020版高考物理復(fù)習(xí)專題一第4講電學(xué)中的曲線運(yùn)動課件幾何關(guān)系：O2O3＝2O2Q＝2r2↓∠QO3O2＝30°，∠QO2O3＝60°↓∠OO3O2＝150°(2)粒子剛好不進(jìn)入中間圓形磁場時(shí)的運(yùn)動軌跡如圖甲所示，圓心O1在M板上。設(shè)此時(shí)粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑為r1。甲幾何關(guān)系：O2O3＝2O2Q＝2r2(2)粒子剛好不進(jìn)入中間根據(jù)圖中的幾何關(guān)系要使粒子能進(jìn)入中間的圓形磁場區(qū)域，加速電場的兩極板間的電壓U2應(yīng)