2020届二轮复习-专题一-第4讲-电学中的曲线运动-课件(43张)(浙江专用).pptx

1、2020届二轮复习-专题一-第4讲-电学中的曲线运动-课件(43张)(浙江专用)网络构建网络构建备考策略备考策略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。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。结合几何关系找到相应的物理量。带电粒子带电粒子(或带电体或带电体)在电场中的曲线运动在电场中的曲线运动带电体在匀强电场中的圆周运动带电体在匀强电场中的圆周运动【典例【典例1】(2019浙江省选考科目考试绍兴市适应性试卷浙江省选考科目考试绍兴市适应性试卷)如图如图1所示，在所示，在xOy平面

2、平面内竖直固定一个内竖直固定一个“9字型字型”轨道，圆形部分的半径轨道，圆形部分的半径R0.2 m，圆心位于，圆心位于C点；直点；直线轨道线轨道AB与圆形部分相切于与圆形部分相切于B点，其长度点，其长度L3R，CB连线与竖直方向的夹角为连线与竖直方向的夹角为53；在；在x0区域有范围很大的匀强电场，场强大小区域有范围很大的匀强电场，场强大小E5104 N/C，方向沿，方向沿x轴轴正方向。现在正方向。现在A点处由静止释放质量点处由静止释放质量m0.1 kg、带电荷量、带电荷量q2105C的小物的小物块块(可看作质点可看作质点)，已知，已知sin 530.8，不计物块与，不计物块与“9字型字型”轨

3、道的摩擦，轨道的摩擦，g取取10 m/s2。求：。求：图图1(1)物块滑到圆周轨道最低点物块滑到圆周轨道最低点O处时受到的支持力大小；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物块在圆周轨道上速度最大的位置P；(可用可用PC连线与竖直方向夹角表示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，从物块在圆周轨道上运动一圈后，从O点滑出点滑出(轨道轨道BO与与BO段错开且靠近段错开且靠近)，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为所在处的横坐标值)，

4、物块在材料面上滑行过程的最大动能是多少？，物块在材料面上滑行过程的最大动能是多少？(3)分析知，在水平面上分析知，在水平面上a0时，即时，即qEmg0，解得解得1代入代入0.2x，解得，解得x0.8 m(速度最大速度最大)据动能定理据动能定理W电电WfEkmEkO其中其中W电电qEx0.8 J，答案答案(1)6.6 N(2)45(3)0.88 J带电体在匀强电场中的曲线运动带电体在匀强电场中的曲线运动【典例【典例2】(2019浙江临安选考模拟浙江临安选考模拟)如图如图2所示，两水平面所示，两水平面(虚线虚线)之间的距离为之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自，其间的区域存在方

5、向水平向右的匀强电场。自该区域上方的该区域上方的A点将质量均为点将质量均为m，电荷量分别为，电荷量分别为q和和q(q0)的带的带电小球电小球M、N先后以向右的相同初速度沿平行于电场的方向射出。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。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。已知已知N离开电场时的速度方向竖直向下；离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的刚离开电场时的动能的1.5倍。不计空倍。不计空气阻力，重力加速度大小为气阻力，重

6、力加速度大小为g。求：。求：(1)M与与N在电场中沿水平方向的位移之比；在电场中沿水平方向的位移之比；(2)A点距电场上边界的高度；点距电场上边界的高度；(3)该电场的电场强度大小。该电场的电场强度大小。解析解析(1)设小球设小球M、N在在A点水平射出时的初速度大小为点水平射出时的初速度大小为v0，则它们进入电场时，则它们进入电场时的水平速度仍然为的水平速度仍然为v0。M、N在电场中运动的时间在电场中运动的时间t相等，电场力作用下产生的加相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位移分别为，在电场中沿水平方向的位移分别为s1和和s2。由题

7、。由题给条件和运动学公式得给条件和运动学公式得v0at0(3)设电场强度的大小为设电场强度的大小为E，小球，小球M进入电场后做直线运动，进入电场后做直线运动，设设M、N离开电场时的动能分别为离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理得，由动能定理得1.(2019浙江桐乡四校联考浙江桐乡四校联考)(多选多选)在竖直向上的匀强电场中，有两在竖直向上的匀强电场中，有两个质量相等、带异种电荷的小球个质量相等、带异种电荷的小球A、B(均可视为质点均可视为质点)处在同一处在同一水平面上。现将两球以相同的水平速度水平面上。现将两球以相同的水平速度v0向右抛出，最后落到水向右抛出，最后落到水平地面上，运

8、动轨迹如图平地面上，运动轨迹如图3所示，两球之间的静电力和空气阻力所示，两球之间的静电力和空气阻力均不考虑，则均不考虑，则()A.A球带正电，球带正电，B球带负电球带负电B.A球比球比B球先落地球先落地C.在下落过程中，在下落过程中，A球的电势能减少，球的电势能减少，B球的电势能增加球的电势能增加D.两球从抛出到各自落地的过程中，两球从抛出到各自落地的过程中，A球的速率变化量比球的速率变化量比B球的小球的小答案答案AD(1)小球到达小球到达B点时的速度大小点时的速度大小vB；(2)小球从小球从A点运动到点运动到C点所用的时间点所用的时间t和和B、C两点间的水平距离两点间的水平距离x；(3)圆弧

9、轨道的半径圆弧轨道的半径R。解析解析(1)小球沿杆下滑过程中受到的滑动摩擦力大小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则小球沿杆下滑的加速度大小小球离开小球离开B点后在匀强电场点后在匀强电场E2中的受力分析如图所示，则中的受力分析如图所示，则qE2cos 374 N，恰好与重力，恰好与重力mg4 N平衡平衡小球在匀强电场小球在匀强电场E2中做类平抛运动，则有中做类平抛运动，则有小球从小球从A点运动到点运动到C点所用的时间点所用的时间tt1t2小球从小球从C点运动到点运动到D点的过程中，根据机械能守恒定律有点的过程中，根据机械能守恒定律有注：先联立求解注：先联立

10、求解vD，后求解，后求解R，会使计算更简单。，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带电粒子在相邻匀强磁场中的圆周运动图图5(3)如图乙，由几何关系可知，运动轨迹在如图乙，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点与接收器相内切时，运动轨迹的圆心恰好在在E点，根据几何关系可知，由点，根据几何关系可知，由O点进入时，粒子的速度方向与点进入时，粒子的速度方向与x轴负方向的夹角为轴负方向的夹角为60。进入时进入时G点纵坐标点纵坐标yGRRsin 301.5R带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界、极值问题带

11、电粒子在有界匀强磁场中运动的临界、极值问题【典例【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浙江省浙南名校联盟高三上学期期末联考物理试题)如图如图6所示所示为一种研究高能粒子在不同位置对撞的装置。在关于为一种研究高能粒子在不同位置对撞的装置。在关于y轴对称间距为轴对称间距为2d的的MN、PQ边界之间存在两个有界匀强磁场，其中边界之间存在两个有界匀强磁场，其中JK(JK在在x轴上方轴上方)下方下方区域磁场垂区域磁场垂直纸面向外，直纸面向外，JK上方上方区域磁场垂直纸面向里，其磁感应强度均为区域磁场垂直纸面向里，其磁感应强度均为B。直线加。直线加速器速器1与直线加速器与直线加速

12、器2关于关于O点轴对称，其中心轴位于点轴对称，其中心轴位于x轴上，且末端刚好与轴上，且末端刚好与MN、PQ的边界对齐：质量为的边界对齐：质量为m、电荷量为、电荷量为e的正、负电子通过直线加速器加速后同的正、负电子通过直线加速器加速后同时以相同速率垂直时以相同速率垂直MN、PQ边界进入磁场。为实现正、负电子在边界进入磁场。为实现正、负电子在区域的区域的y轴轴上实现对心碰撞上实现对心碰撞(速度方向刚好相反速度方向刚好相反)，根据入射速度的变化，可调节，根据入射速度的变化，可调节JK边界与边界与x轴之间的距离轴之间的距离h，不计粒子间的相互作用，不计正、负电子的重力，求：，不计粒子间的相互作用，不计

13、正、负电子的重力，求：(1)哪个直线加速器加速的是正电子；哪个直线加速器加速的是正电子；(2)正、负电子同时以相同速率正、负电子同时以相同速率v1进入磁场，仅经过进入磁场，仅经过JK边界一次，然后在边界一次，然后在区域发生区域发生对心碰撞，试通过计算求出对心碰撞，试通过计算求出v1的最小值；的最小值；图图6解析解析(1)直线加速器直线加速器2。(2)如图所示如图所示d2Rsin，R(1cos)h1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法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、极值问题的求解临界、极值问题的“两思路两思路”(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

14、的以定理、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。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。临界值。1.(2019浙江名校协作体模拟浙江名校协作体模拟)(多选多选)如图如图7所示，在平行板电容所示，在平行板电容器极板间有场强为器极板间有场强为E、方向竖直向下的匀强电场和磁感应强度、方向竖直向下的匀强电场和磁感应强度为为B1、方向水平向里的匀强磁场。左右两挡板中间分别开有、方向水平向里的匀强磁场。左右两挡板中间分别开有小孔小

15、孔S1、S2，在其右侧有一边长为，在其右侧有一边长为L的正三角形磁场，磁感应的正三角形磁场，磁感应强度为强度为B2，磁场边界，磁场边界ac中点中点S3与小孔与小孔S1、S2正对。现有大量的正对。现有大量的带电荷量均为带电荷量均为q、而质量和速率均可能不同的粒子从小孔、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。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列有关说法中正确的是()解析解析当正粒子向右进入复合场时，受

16、到的电场力向下，洛伦兹力方向向上，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，即如果大小相等，即qEqv0B1设质量为设质量为m0的粒子的轨迹刚好与的粒子的轨迹刚好与bc边相切，如图所示边相切，如图所示故故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，时间不同，D错误。错误。答案答案AB2.(2019浙江奉化新高考适应性考试浙江奉化新高考适应性考试)(多选多选)如图如图8甲所示，绝缘轻质细绳一端固定在方甲所示，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向相互

17、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，小球电荷点，另一端连接带正电的小球，小球电荷量量q6107 C，在图示坐标中，电场方向沿竖直方向，坐标原点，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。的电势为零。当小球以当小球以2 m/s的速率绕的速率绕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随纵坐标y的变化的变化关系如图乙所示，重力加速度关系如图乙所示，重力加速度g10 m/s2。则下列判断

18、正确的是。则下列判断正确的是()图图8A.匀强电场的场强大小为匀强电场的场强大小为3.2106 V/mB.小球重力势能增加最多的过程中，电势能减少了小球重力势能增加最多的过程中，电势能减少了2.4 JC.小球做顺时针方向的匀速圆周运动小球做顺时针方向的匀速圆周运动D.小球所受的洛伦兹力的大小为小球所受的洛伦兹力的大小为3 N答案答案BD答案答案BD破解选考压轴题策略破解选考压轴题策略“情境示意，一目了然情境示意，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、运示意图、运动轨迹图、受力分析图、等效图等动轨迹图、

19、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。解题。(1)若加速电场的两极板间的电压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，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应满足什么应满足什么条件？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

20、磁场区域后恰能水平通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过圆心O，之后返回到出发点，之后返回到出发点P，求粒子从进入磁场到第一次回到，求粒子从进入磁场到第一次回到Q点所用的时间点所用的时间t。满分指导满分指导模型模型1：粒子在电场中做匀加速直线运动：粒子在电场中做匀加速直线运动模型模型2：粒子在两磁场中均做匀速圆周运动：粒子在两磁场中均做匀速圆周运动几何关系：几何关系：O2O32O2Q2r2QO3O230，QO2O360OO3O2150(2)粒子刚好不进入中间圆形磁场时的运动轨迹如图甲粒子刚好不进入中间圆形磁场时的运动轨迹如图甲所示，圆心所示，圆心O1在

21、在M板上。板上。设此时粒子在磁场中运动的轨道半径为设此时粒子在磁场中运动的轨道半径为r1。根据图中的几何关系根据图中的几何关系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应满足应满足的条件为的条件为U21.25106 V。(3)依题意作出粒子的运动轨迹，如图乙所示。由于依题意作出粒子的运动轨迹，如图乙所示。由于O、O3、Q共共线，且粒子在两磁场中运动的轨迹半径线，且粒子在两磁场中运动的轨迹半径(设为设为r2)相同，故有相同，故有O2O32O2Q2r2，由此可判断，由此可判断QO3O230，QO2O360，进而判断进而判断OO3O2150粒子从进入磁场到第一次回到粒子从进入磁场到第一次回到Q点所用的时间点所用的时间