第二章　专题强化5　带电粒子在电场和重力场中的运动（课件 学案 练习，共3份）粤教版（2019）必修 第三册

专题强化5　带电粒子在电场和重力场中的运动 [学习目标]　1.会应用运动和力、功和能的关系分析带电粒子在电场和重力场中的运动问题(重难点)。2.学会利用“等效法”解决带电粒子在电场和重力场中圆周运动的临界问题(重难点)。 一、带电粒子在电场和重力场中的直线运动 1．做直线运动的条件 (1)合外力为零，物体做匀速直线运动； (2)合外力不为零，但合外力的方向与运动方向在同一直线上，物体做匀变速直线运动。 2．处理带电粒子在电场和重力场中的直线运动的方法 (1)动力学方法———牛顿运动定律、运动学公式。 (2)功、能量方法———动能定理、能量守恒定律。 例1　(2023·云浮市高二月考)一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图所示，AB与电场线夹角θ＝30°，已知带电微粒的质量m＝1.0×10－7 kg，电荷量q＝1.0×10－10 C。A、B相距l＝20 cm。(g＝10 m/s2，结果均保留两位有效数字) (1)微粒在电场中做什么运动； (2)求电场强度的大小和方向； (3)要使微粒从A点运动到B点，微粒进入电场时的最小速度是多大。 二、带电粒子在电场和重力场中的曲线运动 例2　(2023·广州市实验中学高二开学考试)如图所示，匀强电场中相邻竖直等势线间距d＝10 cm，质量m＝0.1 kg、带电荷量为q＝－1×10－3 C的小球以初速度v0＝10 m/s抛出，初速度方向与水平线的夹角为45°，已知重力加速度g＝10 m/s2，求： (1)小球加速度的大小； (2)小球再次回到图中水平线时的速度大小和距抛出点的距离。 处理带电粒子在电场和重力场中一般曲线运动的方法 1．明确研究对象并对其进行受力分析。 2．利用运动的合成与分解把曲线运动转化为直线运动，然后利用牛顿运动定律、运动学公式进行处理。 3．涉及到功和能量的问题时常用功能关系等处理。 三、带电粒子在电场和重力场中的圆周运动 解决带电粒子在电场和重力场中的圆周运动问题的方法 1．首先分析带电体的受力情况进而确定向心力的来源。 2．用“等效法”的思想找出带电体在电场和重力场中的等效“最高点”和“最低点”。 (1)等效重力法 将重力与电场力进行合成，如图所示，则F合为等效重力场中的“等效重力”，F合的方向为“等效重力”的方向，即等效重力场中的“竖直向下”方向。a＝视为等效重力场中的“等效重力加速度”。 (2)几何最高点(最低点)与物理最高点(最低点) ①几何最高点(最低点)：是指图形中所画圆的最上(下)端，是符合人视觉习惯的最高点(最低点)。 ②物理最高点(最低点)：是指“等效重力F合”的反向延长线过圆心且与圆轨道的交点，即物体在圆周运动过程中速度最小(大)的点。 例3　(多选)(2024·深圳市高二月考)如图所示，在水平向右的匀强电场中，一内壁光滑、半径为R的固定绝缘圆轨道处在竖直平面内，AB为圆轨道的水平直径，CD为竖直直径。一个质量为m、电荷量为q的带正电小球从轨道的最低点获得一定的初速度v0后，能够在轨道内做圆周运动。已知重力加速度为g，匀强电场的电场强度E＝，不计空气阻力，下列说法中正确的是(　　) A．小球运动到D点时的动能最小 B．小球运动到B点时的机械能最大 C．若v0＝，小球恰好能够沿着轨道做圆周运动 D．若小球恰好能够在轨道内做圆周运动，则小球运动过程中对轨道的最大压力为12mg 在等效重力场中做圆周运动的小球，小球能做完整圆周运动的条件是能过物理最高点。 例4　(2023·河源市高二月考)竖直平面内一长为l的绝缘细线，上端固定，下端拴一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，处于如图所示水平向右的匀强电场中。先将小球拉至A点，使细线水平。然后由静止释放小球，当细线与水平方向夹角为120°时，小球能到达B点且速度恰好为零，重力加速度为g，求： (1)匀强电场A、B两点间的电势差UAB； (2)小球由A点到B点 ... ...