2014年高三物理总复习必修部分课件 第六章 章末整合(新人教)

(1)求粒子穿过界面 MN 时偏离中心线 RO 的距离多 远？到达 PS 界面时离 D 点多远？ (2)在图上粗略画出粒子运动的轨迹．
[解析] (1)粒子穿过界面 MN 时偏离中心线 RO 的距 离(侧向位移) 1 2 qU L 2 y＝ at ＝ ( ) 2 2md v0 10－10×300 0.08 2 ＝ ×( )m － 2×10 20×0.08 2×106 ＝0.03m＝3cm 带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动，其轨迹与 PS 线交于 E，设 E 到中心线的距离为 Y.
(2)设带电体运动到圆弧形轨道 B 端时受轨道的支持力 为 FN，根据牛顿第二定律有：FN－mg＝mvB 2/R 解得： FN＝mg＋mvB 2/R＝5.0N 根据牛顿第三定律可知，带电体对圆弧形轨道 B 端的 压力大小 F′＝5.0N.
(3)因电场力做功与路径无关，所以带电体沿圆弧形轨 道运动过程中，电场力所做的功 W 电＝qER＝0.32J 设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功为 1 W 摩 ，对此过程根据动能定理有：W 电＋W 摩－mgR＝0－ 2 mv B 2 解得：W 摩＝－0.72J.
[总结评述] 解答此类问题应从以下两方面入手： (1)对复杂过程要善于分阶段分析，联系力学中的物理 模型，从受力情况、运动情况、能量转化等角度去研究． (2)经常把电场与牛顿定律、动能定理、功能关系、运 动学知识、电路知识等综合起来，把力学中处理问题的方 法迁移到电场中去．
[答案] (1)8.0m/s2,4.0m/s (2)5.0N (3)0.32J，－0.72J
3.如图所示，两平行金属板 A、B 长 L＝8cm，两板 间距离 d＝8cm，A 板比 B 板电势高 300V.一带正电的粒子电 荷量为 q＝10－ 10C， 质量 m＝10－ 20kg， 沿电场中心线 RO 垂直 电场线飞入电场，初速度 v 0＝2×106m/s.粒子飞出平行板电 场后经过界面 MN、PS 间的无电场区域后，进入固定在 O 点 的点电荷 Q 形成的电场区域，(设界面 PS 右边点电荷的电场 分布不受界面的影响)．已知两界面 MN、PS 相距为 12cm， D 是中心线 RO 与界面 PS 的交点，O 点在中心线上，距离界 面 PS 为 9cm，粒子穿过界面 PS 最后垂直打在放置于中心线 上的荧光屏 bc 上．(静电力常量 k＝9.0×109N· 2/C2) m
2．匀强电场中电场强度和电势差在数值上的关系：E U ＝ 或 U＝E· d d 说明：①上式只适用于匀强电场； ②式中 U 为电场中两点的电势差，d 为两点沿场强方 向间的距离(即两点所在等势面间的距离)； ③电场强度的单位 1 N/C＝1V/m.
1.在匀强电场中建立 一个直角坐标系，如图所示， 从坐标原点沿＋y 方向前进 0.346m 到 A 点 ， 电 势 降 低 34.6V；从坐标原点沿－x 方向 前进 0.2m 到 B 点，电势升高 34.6V，求匀强电场的场强大小 和方向．(取 3＝1.73)
[答案]
220V/m，方向与 x 轴正方向成 30° 角．
[总结评述]
本题除考查利用匀强电场电势分布的特
点确定场强方向之外，进一步考查由场强与电势差的关系 求场强大小．
二、带电物体在电场中运动的题型及解题策略 1．常见的题型有：(1)平衡问题；(2)加速问题；(3)偏 转问题．
2．解答策略 (1)用正交分解法处理带电粒子的复杂运动 用正交分解法处理带电粒子的复杂运动，可以将复杂 运动分解为两个相互正交的比较简单的直线运动，而这两 个直线运动规律我们是可以掌握的，并且这种研究物理问 题的思想我们也是熟知的，然后再按运动合成的观点去求 出有关的物理量．
[解析] 令 O 点电势 φO＝0，则 φA＝－34.6V，φB＝ 34.6V， 再作点 B 关于点 O 的对称点 B′， 因为 BO＝OB′， 则 φB′＝－34.6V.连接 AB′，并作其垂线 OE，则从 O→E 的方向即场强方向 OB′ 1 3 tanθ＝ ＝ ＝ OA 1.73 3 UOB′ UOB′ E＝ ＝ ＝220V/m. d OB′sin60°
12×10－ 2 则 Y＝ vy＋y v0 10－10×300 0.12 0.08 ＝ × －20 6× 6m＋0.03m 2×10 10 ×0.08 2×10 ＝0.12m＝12cm
(2)第一段是抛物线，第二段是直线，第三段是曲线， 轨迹如图所示．
[答案] (1)3cm
12cm
(2)图见解析图
章末整合
一、匀强电场中电势差和电场强度的关系
1．匀强电场中电势差和电场强度在方向上的关系 由图可知，由 A 点沿 AB、AC、AD、AF 路径电势均 降落，且 UAB＝UAC＝UAF，其中 AB 路径电势降落最快(单 位长度上的电势差最大)，由此可知电势降落最快的方向是 电场强度的方向．
2．如图所示，水平绝 缘光滑轨道 AB 的 B 端与处于竖 直平面内的四分之一圆弧形粗糙 绝缘轨道 BC 平滑连接，圆弧的半径 R＝0.40m.在轨道所在空间 存在水平向右的匀强电场，电场强度 E＝1.0×104N/C.现有一质 量 m＝0.10kg 的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与 B 端距离 x＝1.0m 的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运 动，当运动到圆弧形轨道的 C 端时，速度恰好为零，已知带电 体所带电荷 q＝8.0×10 5C，取 g＝10m/s2，求：
－
(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到 B 端时的速度大小； (2)带电体运动到圆弧形轨道的 B 端时对圆弧轨道的压 力大小； (3)带电体沿圆弧形轨道运动过程中，电场力和摩擦力 对带电体所做的功各是多少．
[解析] 为 a，
(1)设带电体在水平轨道上运动的加速度大小
根据牛顿第二定律有：qE＝ma 解得：a＝qE/m＝8.0m/s2 设带电体运动到 B 端时的速度大小为 vB, 则 vB 2＝2ax， 解得： vB＝ 2ax＝4.0m/s
(2)用能量观点处理带电体在电场中的运动 对于受变力作用的带电体的运动，必须借助于能量的 观点去处理，用能量观点处理也更简捷，具体的方法通常 有两种：
①用动能定理处理，思维顺序一般为： a．明确研究对象的物理过程； b．分析物体在所研究的过程中的受力情况，弄清哪些 力做功，做正功还是做负功； c．弄清所研究的过程的初、末两个状态的动能； d．根据动能定理列出方程求解．
②用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理． b．从某些能量的减少等于另一些能量的增加列方程．
(3)用等效法处理带电体在叠加电场中的运动 各种性质的场与实物的根本区别之一是场具有叠加 性． 即几个场可以同时占据同一空间， 从而形成叠加场． 对 于叠加场中的力学问题，可以根据力的独立作用原理分别 研究每一种场对物体的作用效果，将叠加场等效为一个简 单场，然后与重力场中的力学问题进行类比，利用力学的 问题进行分析和解答．