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1、专题九专题九 电场电场专题九电场专题九电场2021/8/11 星期三1主干知识整合主干知识整合专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 一、两个定律一、两个定律1 1电电荷守恒定律荷守恒定律电电荷荷既既不不能能产产生生，也也不不能能消消灭灭，只只能能从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体，或或从从物物体体的的一一部部分分转转移移到到另另一一部部分分，在在转转移移过过程程中中电电荷的荷的_不不变变2 2库仑库仑定律定律(1)(1)内内容容：真真空空中中两两个个点点电电荷荷之之间间相相互互作作用用力力，跟跟它它们们_成成正正比比，跟跟它它们们_成成反反比比，作作用力的方向在它用力的方向
2、在它们们的的连线连线上上总总量量电电荷量的乘荷量的乘积积距离的二次方距离的二次方2021/8/11 星期三2专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 (2)公公式式：F(其其中中k为为静静电电力力常常量量，k k9.0109 Nm2/C2)(3)说说明明：库库仑仑定定律律在在空空气气中中也也近近似似成成立立；适适用用于于点点电电荷荷(即即带带电电体体的的形形状状和和大大小小对对相相互互作作用用力力的的影影响响可可以以忽忽略略不不计计，这这一一点点与与万万有有引引力力很很相相似似，但但又又有有所所不不同同：对对质质量量均均匀匀分分布布的的球球，无无论论两两球球相相距距多多近近，r都都等等于于球球心
3、心距距；而而对对带带电电导导体体球球，距距离离近近了以后，了以后，电电荷会重新分布，不能再用球心荷会重新分布，不能再用球心间间距代替距代替r)二、电场核心概念二、电场核心概念1电场电场强强度与度与电场电场力力(1)定定义义：放放入入电电场场中中某某点点的的电电荷荷所所受受的的电电场场力力F跟跟它它的的电电荷荷量量q的比的比值值，叫做，叫做该该点的点的电场电场强强度，度，简简称称场场强强2021/8/11 星期三3专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 (2)定定义义式式：E适适用用于于任任何何电电场场，其其中中q为为试试探探电电荷荷的的电电荷量荷量(3)电电场场强强度度是是矢矢量量，规规定定其
4、其方方向向与与_电电荷荷在在该该点点受受的的电电场场力方向相同力方向相同(4)电场电场中中场场强强分布情况可由分布情况可由电场线电场线来形象描述来形象描述2电场电场力做功与力做功与电势电势能能(1)定定义义：电电荷荷在在电电场场中中由由电电荷荷和和电电场场的的相相对对位位置置所所决决定定的的能称能称为电势为电势能能(2)相相对对性性，即即电电势势能能数数值值大大小小与与电电势势零零点点选选取取有有关关；系系统统性，指性，指电势电势能是能是电电荷与荷与电场电场所共有的所共有的正正2021/8/11 星期三4(3)电电场场力力做做功功与与电电势势能能的的关关系系：电电场场力力对对电电荷荷做做正正功
5、功，电电荷荷的的电电势势能能_；电电场场力力对对电电荷荷做做负负功功，电电荷荷的的电电势势能能_3电势电势与与电势电势差差(1)定定义义：放放入入电电场场中中某某点点的的电电荷荷具具有有的的电电势势能能跟跟它它的的电电荷量荷量q的比的比值值，叫做，叫做该该点的点的电势电势(2)定定义义式：式：专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 减少减少增加增加2021/8/11 星期三5(3)说说明明：电电势势为为标标量量，但但有有高高低低之之分分，按按规规定定：正正电电荷荷在在电电场场中中某某点点具具有有的的电电势势能能越越大大，该该点点电电势势越越高高；电电势势的的值值与与零零电电势势的的选选取取有有
6、关关，通通常常取取无无穷穷远远处处电电势势为为零零，实实际际应应用用中中常常取取大地大地电势为电势为零零(4)电电场场中中A、B间间电电势势的的差差值值称称为为电电势势差差，记记作作UABAB，电势电势差与零差与零电势电势点的点的选选取无关取无关(5)电场电场力做功与力做功与电势电势差的关系：差的关系：WqUAB.(6)电电势势与与场场强强无无直直接接关关系系：场场强强大大(或或小小)的的地地方方电电势势不不一一定定大大(或或小小)，零零电电势势可可由由人人为为选选取取，而而场场强强是是否否为为零零则则由由电电场场本本身决定身决定专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 2021/8/11 星期
7、三64电场线电场线与等与等势势面面(1)电电场场线线始始于于正正电电荷荷(或或无无穷穷远远)，终终于于负负电电荷荷(或或无无穷穷远远)，两条，两条电场线电场线不能相交；不能相交；(2)电电场场线线越越密密的的地地方方表表示示场场强强越越大大，电电场场线线上上每每一一点点的的切切线线方向表示方向表示该该点的点的场场强强方向；方向；(3)沿着沿着电场线电场线方向，方向，电势电势越来越低；越来越低；(4)电电场场线线越越密密的的地地方方等等差差等等势势面面也也越越密密，所所以以等等差差等等势势面面越密的地方表示越密的地方表示场场强强_；(5)电电场场线线与与通通过过该该处处的的等等势势面面垂垂直直，
8、即即场场强强方方向向与与通通过过该该处处的等的等势势面垂直且由高等面垂直且由高等势势面指向低等面指向低等势势面面专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 越大越大2021/8/11 星期三7单单个个点点电电荷荷电电场场特特征征电电 场场线线电电场场线线为为直直线线；正正点点电电荷荷电电场场中中电电场场线线起起于于正正电电荷荷，终终止止于于无无穷穷远远；负负点点电电荷荷电电场场中中电电场场线线起起于无于无穷远穷远，终终止于止于负电负电荷荷场场强强以以点点电电荷荷为为球球心心的的球球面面上上各各点点的的场场强强大大小小，方向不同；方向不同；离点离点电电荷越荷越远远，场场强强 电势电势以以点点电电荷荷
9、为为球球心心的的球球面面是是等等势势面面；正正点点电电荷荷电电场场中中离离点点电电荷荷越越远远，电电势势越越低低；负负点点电电荷荷电电场场中中离点离点电电荷越荷越远远，电势电势 三、典型三、典型电场电场特征特征掌掌握握好好各各种种典典型型电电场场电电场场线线的的分分布布情情况况及及其其场场强强、电电势势的的特特点是解决点是解决电场问题电场问题的前提，的前提，详见详见下表下表.专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 相等相等越小越小越高越高2021/8/11 星期三8单单个点个点电电荷荷电场电场特征特征等等势势面面以以点点电电荷荷为为球球心心的的一一簇簇簇簇球球面面；离离点点电电荷越近，等差等荷
10、越近，等差等势势面面 专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 越密越密等量等量同种同种电电荷荷电场电场特征特征等等量量同同种种负负点点电电荷荷电电场场线线大部分是曲大部分是曲线线，起于无，起于无穷远穷远，终终止于止于负电负电荷；荷；两两电电荷荷连线连线上的上的电场线电场线是直是直线线电势电势取取无无穷穷远远电电势势为为零零，则则等等量量同同种种负负电电荷荷生生成成的的电电场场中各点中各点电势电势均均为负值为负值连连 线线上上场场强强连连线线中中点点场场强强为为零零，关关于于中中点点对对称称的的任任意意两两点点场场强强大大小小_，方方向向相相反反，且且都都是是背背离离中中点点；顺顺着着连连线线由
11、由一一端端到到另另一一端端，场场强强先先_再再_电势电势顺顺着着连线连线由一端到另一端由一端到另一端电势电势先升高再降低先升高再降低相等相等减小减小增大增大2021/8/11 星期三9等量等量同种同种电电荷荷电场电场特征特征等等量量同同种种负负点点电电荷荷中中垂垂线线上上场场强强中中点点场场强强为为零零，关关于于中中点点对对称称的的任任意意两两点点场场强强大大小小相相等等，方方向向相相反反，都都沿沿着着中中垂垂线线指指向向中中点；点；由中点至无由中点至无穷远处穷远处，场场强强先先再再 ，其中必定有一个位置，其中必定有一个位置场场强强为为 电电势势中中点点电电势势最最低低，由由中中点点至至无无穷
12、穷远远处处逐逐渐渐升升高高至至零零说说明明：等等量量同同种种正正点点电电荷荷电电场场特特征征此此处处从从略略，请请读读者者自自行行对对照照总结总结专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 减小减小零零增大增大2021/8/11 星期三10等等量量异异种种点点电电荷荷电电场场的的特征特征电电 场场线线大部分是曲大部分是曲线线，起于正，起于正电电荷，荷，终终止于止于负电负电荷；荷；两两电电荷荷连线连线上的上的电场线电场线是直是直线线电势电势中中垂垂面面与与无无穷穷远远处处电电势势相相等等；若若取取无无穷穷远远处处电电势势为为零零，则则正正电电荷荷与与中中垂垂面面间间各各点点电电势势为为正正值值，负负
13、电电荷与中垂面荷与中垂面间间各点各点电势为负值电势为负值连连 线线上上场场强强以以中中点点最最小小但但不不等等于于零零，关关于于中中点点对对称称的的任任意意两两点点场场强强大大小小相相等等，方方向向相相同同，都都是是由由正正电电荷荷指指向向负负电电荷荷；由由连连线线的的一一端端到到另另一一端，端，场场强强先先 再再 电势电势由由正正电电荷荷到到负负电电荷荷逐逐渐渐降降低低，中中点点电电势势为为零零(取无取无穷远处电势为穷远处电势为零零)专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 减小减小增大增大2021/8/11 星期三11等等 量量异异 种种点点电电荷荷 电电场场 的的特征特征连连 线线上上场场
14、强强以以中中点点最最大大，关关于于中中点点对对称称的的任任意意两两点点场场强强大大小小相相等等，方方向向相相同同，都都是是与与中中垂垂线线垂垂直直，由由正正电电荷荷指指向向负负电电荷荷；由由中中点点至至无无穷穷远远处处，场场强强逐逐渐渐 电势电势中垂中垂线线(面面)是一个等是一个等势线势线(面面)，电势为电势为零零专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 减小减小2021/8/11 星期三12带带电电粒粒子子电电场场中中运运动动的的问问题题大大都都以以力力学学知知识识为为主主线线，着着重重考考查查电电场场力力的的性性质质和和能能的的性性质质，以以及及考考生生的的理理解解能能力力和和综综合合分分析
15、析能能力力求求解解的的关关键键是是认认真真分分析析带带电电粒粒子子的的受受力力情情况况和和运运动动情情况况，建建立清晰的物理情景，然后由力学立清晰的物理情景，然后由力学规规律列式求解律列式求解1带电带电粒子在粒子在电场电场中加速中加速在在匀匀强强电电场场中中的的加加速速问问题题，一一般般属属于于物物体体受受恒恒力力(重重力力一一般般不不计计)作用运作用运动动的的问题问题处处理的方法有两种：理的方法有两种：(1)根据牛根据牛顿顿第二定律和运第二定律和运动动学公式学公式结结合求解；合求解；(2)根根据据动动能能定定理理和和电电场场力力做做功功，与与运运动动学学公公式式结结合合求求解解涉及基本公式主
16、要有：涉及基本公式主要有：专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 2021/8/11 星期三13专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 (3)在在非非匀匀强强电电场场中中的的加加速速问问题题：一一般般属属于于物物体体受受变变力力作作用用运运动动的的问问题题处处理理的的方方法法只只能能根根据据动动能能定定理理和和电电场场力力做做功功，与与运运动学公式结合求解涉及基本公式主要有：动学公式结合求解涉及基本公式主要有：2021/8/11 星期三14专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 2带电带电粒子在粒子在电场电场中偏中偏转转设设极板极板间间的的电压为电压为U，两极板，两极板间间的距离的距离为为d，
17、极板，极板长长度度为为L.(1)运运动动状状态态分分析析：带带电电粒粒子子垂垂直直于于匀匀强强电电场场的的场场强强方方向向进进入入电电场场后后，受受到到恒恒定定的的电电场场力力作作用用，且且与与初初速速度度方方向向垂垂直直，因因而而做匀做匀变变速曲速曲线线运运动动，即，即类类平抛运平抛运动动(2)运运动动特点分析：特点分析：在在垂垂直直电电场场方方向向做做匀匀速速直直线线运运动动，涉涉及及基基本本公公式式主主要要有有：vxv0 xv0t在在平平行行电电场场方方向向，做做初初速速度度为为零零的的匀匀加加速速直直线线运运动动涉涉及及基本公式主要有：基本公式主要有：vyat2021/8/11 星期三
18、15专题九专题九 主干知识整合主干知识整合 通通过电场过电场区的区的时间时间：粒子通粒子通过电场过电场区的区的侧侧移距离：移距离：y粒子通粒子通过电场过电场区偏区偏转转角：角：tan带带电电粒粒子子从从极极板板的的中中线线射射入入匀匀强强电电场场，其其出出射射时时速速度度方方向向的的反反向向延延长长线线交交于于入入射射线线的的中中点点所所以以侧侧移移距距离离也也可可表表示示为为：y2021/8/11 星期三16要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究探究点一电场力的性质和能的性质探究点一电场力的性质和能的性质电电场场对对放放入入其其中中的的电电荷荷有有电电场场力力的的作作
19、用用，电电场场力力是是一一种种性性质质力力，与与其其他他性性质质的的力力一一样样具具有有力力的的基基本本特特征征对对于于电电场场中中涉涉及及电电场场力力的的问问题题，与与前前面面力力学学问问题题的的处处理理方方法法一一致致，但但要要注注意意电场电场力的方向由力的方向由电电荷荷电电性和性和电场电场方向两个因素决定方向两个因素决定电电势势能能是是区区别别于于其其他他能能量量的的一一种种能能量量形形式式，在在涉涉及及电电势势能能的的问问题题中中要要注注意意两两点点：第第一一，电电势势能能变变化化的的量量度度电电场场力力做做功；第二，注意能量守恒定律的灵活功；第二，注意能量守恒定律的灵活应应用用202
20、1/8/11 星期三17专题九专题九 要点热点探究要点热点探究例例1 1如如图图391所所示示，在在真真空空中中的的A、B两两点点分分别别放放置置等等量量异异种种点点电电荷荷，在在A、B两两点点间间取取一一正正五五角角星星形形路路径径abcdefghija，五五角角星星的的中中心心与与A、B的的中中点点重重合合，其其中中af连连线线与与AB连连线线垂垂直直现现将将一一电电子子沿沿该该路路径径逆逆时时针针移移动动一一周周，下下列列判判断正确的是断正确的是()2021/8/11 星期三18专题九专题九 要点热点探究要点热点探究Ae点和点和g点的点的电场电场强强度相同度相同Ba点和点和f点的点的电势
21、电势相等相等C电电子从子从g点到点到f点再到点再到e点点过过程中，程中，电势电势能先减小再增大能先减小再增大D电电子子从从f点点到到e点点再再到到d点点过过程程中中，电电场场力力先先做做正正功功后后做做负负功功【点点拨拨】(1)等等量量异异种种点点电电荷荷形形成成的的电电场场中中各各点点场场强强情情况况如如何何？(2)等等量量异异种种点点电电荷荷形形成成的的电电场场中中各各点点电电势势情情况况如如何何？等势面如何分布？等势面如何分布？2021/8/11 星期三19专题九专题九 要点热点探究要点热点探究例例1B【解解析析】电电场场强强度度是是矢矢量量，e点点和和g点点对对称称，电电场场强强度度大
22、大小小相相等等，但但方方向向不不同同，A错错误误；a、f连连线线是是一一条条等等势势线线，二二者者电电势势相相等等，B正正确确；从从g点点到到f点点再再到到e点点过过程程中中，电电场场力力方方向向向向左左侧侧，电电场场力力一一直直做做负负功功，电电势势能能一一直直增增加加，C错错误误；电电子子从从f点到点到e点再到点再到d点过程中，电场力先做负功后做正功，点过程中，电场力先做负功后做正功，D错误错误2021/8/11 星期三20专题九专题九 要点热点探究要点热点探究【点点评评】关关于于电电场场力力的的性性质质和和能能的的性性质质的的相相关关规规律律必必须须在在理理解解的的基基础础上上熟熟记记相
23、相关关规规律律，才才能能快快速速准准确确解解答答此此类类问问题题涉涉及及电电场场力力做做功功问问题题，可可能能定定性性地地进进行行考考查查(如如上上面面例例1的的D选选项项)；也也可可能能定定量量要要求求计计算算(如如本本专专题题限限时时集集训训第第2、6、8题题等等)，要要准准确确掌掌握握电电场场力力做做功功的的基基本本途途径径：(1)在在匀匀强强电电场场中中可可由由功功的的定定义义式式WFscos来来定定量量计计算算；(2)通通过过结结论论“电电场场力力做做功功等等于于电电荷荷电电势势能能增增量量的的负负值值”来来计计算算，即即WE电电，如如例例1的的第第(3)问问；(3)用用WAB qU
24、AB来来计计算算，用用此此公公式式计计算算要要严严格格带带符符号号运运算算，q和和UAB要要代代入入其其正正负负值值符符号号，则则所所得得W的的正正、负负直直接接表表明明电电场场力力做做功功的的正正、负负；(4)在在涉涉及及能能量量转转化化的的分分析析时时，及及时时应应用用动动能能定定理列式并灵活进行变形是常用的技巧理列式并灵活进行变形是常用的技巧2021/8/11 星期三21专题九专题九 要点热点探究要点热点探究探究点二带电粒子在电场中的加速和偏转探究点二带电粒子在电场中的加速和偏转带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的直直线线运运动动主主要要有有以以下下几几种种形形式式：(1)带带电电粒粒子
25、子在在电电场场中中的的匀匀变变速速运运动动；(2)带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的非非匀匀变变速速运运动动；(3)带带电电粒粒子子在在交交变变电电场场中中的的运运动动具具体体可可从从动动力力学、动量、能量等多个角度来分析和求解学、动量、能量等多个角度来分析和求解带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的偏偏转转属属于于类类平平抛抛运运动动，所所以以要要及及时时应应用用运运动动的的合合成成与与分分解解的的方方法法求求解解，同同时时要要注注意意：(1)明明确确电电场场力力方方向向，确确定定带带电电粒粒子子到到底底向向哪哪个个方方向向偏偏转转；(2)借借助助画画出出的的运动示意图寻找几何关系或题目中的
26、隐含关系运动示意图寻找几何关系或题目中的隐含关系2021/8/11 星期三22专题九专题九 要点热点探究要点热点探究例例2 2图图392是是示示波波管管的的原原理理图图，它它由由电电子子枪枪、荧荧光光屏屏和和两两对对相相互互垂垂直直的的偏偏转转电电极极XX、YY组组成成偏偏转转电电极极的的极极板板都都是是边边长长为为l的的正正方方形形金金属属板板，每每对对电电极极的的两两个个极极板板间间距距都都为为d.电电极极YY的的右右端端与与荧荧光光屏屏之之间间的的距距离离为为L.这这些些部部件件处处在在同同一一个个真真空空管管中中电电子子枪枪中中的的金金属属丝丝加加热热后后可可以以逸逸出出电电子子，电电
27、子子经经加加速速电电极极间间电电场场加加速速后后进进入入偏偏转转电电极极间间，两两对对偏偏转转电电极极分分别别使使电电子子在在两两个个互互相相垂垂直直的的方方向向发发生生偏偏转转荧荧光光屏屏上上有有xOy直直角角坐坐标标系系，x轴轴与与电电极极XX的的金金属属板板垂垂直直(其其正正方方向向由由X指指向向X)，y轴轴与与电电极极YY的的金金属属板板垂垂直直(其正方向由其正方向由Y指向指向Y)2021/8/11 星期三23专题九专题九 要点热点探究要点热点探究已已知知电电子子的的电电量量为为e，质质量量为为m.可可忽忽略略电电子子刚刚离离开开金金属属丝丝时时的速度，并不的速度，并不计电计电子之子之
28、间间相互作用力及相互作用力及电电子所受重力的影响子所受重力的影响2021/8/11 星期三24专题九专题九 要点热点探究要点热点探究(1)若若加加速速电电极极的的电电压压为为U0，两两个个偏偏转转电电极极都都不不加加电电压压时时，电电子子束束将将沿沿直直线线运运动动，且且电电子子运运动动的的轨轨迹迹平平行行每每块块金金属属板板，并并最最终终打打在在xOy坐坐标标系系的的坐坐标标原原点点求求电电子子到到达达坐坐标标原原点点前前瞬瞬间间速速度度的大小；的大小；(2)若若再再在在偏偏转转电电极极YY之之间间加加恒恒定定电电压压U1，而而偏偏转转电电极极XX之之间间不不加加电电压压，求求电电子子打打在
29、在荧荧光光屏屏上上的的位位置置与与坐坐标标原原点点之之间间的的距距离；离；(3).若若偏偏转转电电极极XX之之间间的的电电压压变变化化规规律律如如图图393甲甲所所示示，YY之之间间的的电电压压变变化化规规律律如如图图乙乙所所示示由由于于电电子子的的速速度度较较大大，它它们们都都能能从从偏偏转转极极板板右右端端穿穿出出极极板板，且且此此过过程程中中可可认认为为偏偏转转极板极板间间的的电压电压不不变变请请在在图图丙中定性画出在丙中定性画出在荧荧光屏上看到的光屏上看到的图图形；形；2021/8/11 星期三25专题九专题九 要点热点探究要点热点探究.要要增增大大屏屏幕幕上上图图形形在在y方方向向的
30、的峰峰值值，若若只只改改变变加加速速电电极极的的电电压压U0、YY之之间间电电压压的的峰峰值值Uy、电电极极XX之之间间电电压压的的峰峰值值Ux三三个个量中的一个，量中的一个，请说请说出如何改出如何改变这变这个物理量才能达到目的个物理量才能达到目的2021/8/11 星期三26专题九专题九 要点热点探究要点热点探究【点点拨拨】(1)示示波波管管的的结结构构如如何何？(2)电电子子从从发发射射到到打打到到荧荧光光屏屏上上总总共共经经历历几几个个运运动动阶阶段段？每每个个运运动动阶阶段段可可以以分分解解为为几几个个分分运动？决定分运动的因素是什么？运动？决定分运动的因素是什么？(3)()如如图图所
31、示所示()减小减小U0或增大或增大Uy【解解析析】(1)电电子子经经过过加加速速电电场场后后做做匀匀速速直直线线运运动动，设设速速度度为为v，根据，根据动动能定理得能定理得解得解得2021/8/11 星期三27专题九专题九 要点热点探究要点热点探究(2)设电设电子在偏子在偏转电转电极极YY中的运中的运动时间为动时间为t1,沿垂直沿垂直电场电场方向方向电电子做匀速直子做匀速直线线运运动动，则则lvt1沿平行沿平行电场电场方向方向电电子做初速度子做初速度为为0的匀加速直的匀加速直线线运运动动，则则此此过过程中程中电电子的加速度大小子的加速度大小a电电子在子在y方向的速度方向的速度vyat1电电子子
32、在在偏偏转转电电场场外外做做匀匀速速直直线线运运动动，设设经经时时间间t2到到达达荧荧光光屏，屏，则则Lvt2y2vyt2电电子打在子打在荧荧光屏上的位置与坐光屏上的位置与坐标标原点之原点之间间的距离的距离yy1y2解得解得2021/8/11 星期三28专题九专题九 要点热点探究要点热点探究【点点评评】对对于于示示波波管管问问题题要要特特别别注注意意以以下下两两点点：(1)看看清清楚楚示示波波管管的的结结构构，清清楚楚其其两两个个偏偏转转电电压压的的具具体体作作用用；(2)要要善善于于从从运运动动的的合合成成与与分分解解的的角角度度理理解解和和分分析析电电子子的的运运动动情情况况，并并结结合合
33、图图示示建建立立立立体体空空间间图图景景掌掌握握好好示示波波管管原原理理是是准准确确理理解解应应用用示示波波器器的的前前提提和和基基础础，所所以以要要特特别别注注意意对对本本题题的的真真正正掌掌握握和理解和理解2021/8/11 星期三29专题九专题九 要点热点探究要点热点探究探究点三带电体在重力场和电场中的运动探究点三带电体在重力场和电场中的运动带带电电粒粒子子在在重重力力场场和和电电场场构构成成的的复复合合场场中中运运动动的的形形式式多多样样，可可做做直直线线运运动动、一一般般曲曲线线运运动动、圆圆周周运运动动等等；研研究究对对象象可可能能为为单单个个物物体体，也也可可能能是是物物体体系系
34、；研研究究方方法法与与力力学学综综合合题题的的分分析析方方法相近，只不过多了电场力和电势能的分析而已法相近，只不过多了电场力和电势能的分析而已2021/8/11 星期三30专题九专题九 要点热点探究要点热点探究例例3 3如如图图394所所示示，在在界界限限MN左左上上方方，存存在在斜斜向向左左下下与与水水平平方方向向夹夹角角为为45的的匀匀强强电电场场，场场强强大大小小E105 V/m.一一半半径径为为R0.8 m的的光光滑滑绝绝缘缘圆圆弧弧凹凹槽槽固固定定在在水水平平地地面面上上一一个个可可视视为为质质点点，质质量量m0.2 kg、电电荷荷量量大大小小q1105C的的带带正正电电金金属属物物
35、块块P从从槽槽顶顶端端A由由静静止止释释放放，从从槽槽底底端端B冲冲上上与与槽槽底底端端平平齐齐的的绝绝缘缘长长木木板板Q.长长木木板板Q足足够够长长且且置置于于光光滑滑水水平平地地面面上上，质质量量为为m1 kg.已已知知开开始始时时长长木木板板有有一一部部分分置置于于电电场场中中，图图中中C为为界界限限MN与与长长木木板板Q的的交交点点，B、C间间的的距距离离sBC0.6 m，物物块块P与与木板木板Q间间的的动动摩擦因数摩擦因数为为取取g10 m/s2，求：，求：2021/8/11 星期三31专题九专题九 要点热点探究要点热点探究(1)物物块块P从从A点滑到点滑到B时时速度的大小；速度的大
36、小；(2)物物块块P从从B点点滑滑上上木木板板Q后后到到离离开开电电场场过过程程所所经经历历的的时时间间；(3)物物块块P在木板在木板Q上滑上滑动动的的过过程中摩擦生的程中摩擦生的热热2021/8/11 星期三32专题九专题九 要点热点探究要点热点探究【点点拨拨】(1)金金属属块块由由A点点运运动动到到B点点的的过过程程，有有几几个个力力对对其其做做功功？各各自自做做功功多多少少？(2)金金属属块块由由B点点运运动动到到C点点的的过过程程受受力力情况如何？运情况如何？运动动情况如何？情况如何？例例3(1)4 m/s(2)0.2 s(3)0.85 J【解解析析】(1)A、B连连线线垂垂直直于于电
37、电场场线线，故故A、B两两点点电电势势相等相等金属金属块块P从从A运运动动到到B，电场电场力做功力做功为为零零 设设P刚刚冲上冲上Q板板时时的速度的速度为为v0，该过该过程由程由动动能定理有能定理有mgRv04 m/s2021/8/11 星期三33专题九专题九 要点热点探究要点热点探究(2)物物块块P从从B运运动动到到C出出电场电场的的过过程，由程，由题题意可知，意可知，F电电qE Nf(F电电cos45mg)1 N则则加速度大小加速度大小aP10 m/s2设设P在在C处处速度速度为为v1，由，由解得解得v12 m/s故故t0.2 s另解：由另解：由sBCv0t aPt2，解得，解得t06 s
38、或或t20.2 sP物物块块速速度度减减至至零零需需时时间间t0.4 svB，选项选项B错误错误；经过经过C点点时对时对A电电荷荷仍然仍然满满足足B电电荷荷过过C点后开始做离心运点后开始做离心运动动，满满足足则则vAvB，选选项项C错错误误；经经过过C点点时时对对A、B电电荷荷均均有此有此时时二者加速度相等，二者加速度相等，选项选项D错误错误2021/8/11 星期三39专题九专题九 教师备用习题教师备用习题【备备选选理理由由】本本题题将将库库仑仑定定律律与与圆圆周周运运动动、离离心心运运动动、向向心心运运动动的的动动力力学学分分析析结结合合起起来来，具具有有较较好好的的综综合合复复习习效效果果，同时拓展对库仑定律的理解同时拓展对库仑定律的理解2021/8/11 星期三402021/8/11 星期三41