步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 专题06力学三大观点的应用

步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 专题06力学三大观点的应用内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 带电粒子在电场中运动综合问题的分析考纲解读 力学观点综合分析带电粒子在复合场中的运动考点一带电粒子在电场中运动的实际应用示波管1构造及功能(如图 1 所示)图 1(1)电子枪：发射并加速电子(2)偏转电极 使电子束竖直偏转( 加信号电压)；偏转电极 使电子束水平偏转(加扫描电压)2工作原理偏转电极 加电压，电子打到屏幕中心；若只在 间加电压，电子只在 X 方向偏转；若只在 间加电压，电子只在 Y 方向偏转；若 扫描电压，信号电压，屏上会出现随信号而变化的图象例 1(2011安徽18) 图 2 为示波管的原理图，如果在电极 间所加的电压按图 3 甲所示的规 2、律变化，在电极 间所加的电压按图乙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()图 2光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 乙图 3解析由图甲及图乙知，当 板电势高，电子向 Y 偏，而此时 X板电势高，电子向 X板偏，所以选 示波管荧光屏上图线形状的判断方法示波管中的电子在 个偏转电极作用下，同时参与两个类平抛运动，一方面沿 向偏转，另一方面沿 向偏转，找出几个特殊点，即可确定荧光屏上的图形突破训练 1示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图 4所示如果在荧光屏上 P 点出现亮斑，那么示波管中的()图 4A极板 X 应带正电 B极板 X应带正电C极板 Y 应带正电 D 3、极板 Y应带正电答案据亮斑的位置，电子偏向 间，说明电子受到电场力作用发生了偏转，因此极板 X、极板 Y 均应带正电考点二带电粒子在交变电场中的运动1注重全面分析(分析受力特点和运动规律 )，抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件2分析时从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系3此类题型一般有三种情况：一是粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解) ，二是光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (一般分段研究 )，三是粒子做偏转运动(一般根据交变电场的特点分段研究)例 2 4、一电荷量为 q(q0)、质量为 m 的带电粒子在匀强电场的作用下，在 t0 时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图 5 所示不计重力求在 t0 到 tT 的时间间隔内，图 5(1)粒子位移的大小和方向；(2)粒子沿初始电场反方向运动的时间解析解法一：(1)带电粒子在 0 、 、 、 T 时间间隔内做匀变速运动，4 2 3a1、a 2、a 3、a 4，由牛顿第二定律得a12T 时间间隔内运动的加速度时间图象如图甲所示，对应的速度时间图象如图乙所示，其中光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 a 1 T4 电粒子在 t 0 到 tT 时间内的位移为x )由图乙可知，粒子在 t T 到 t T 5、内沿初始电场的反方向运动，其运动时间 t为38 58t T T58 38 1)带电粒子在 0 、 、 、 T 时间间隔内做匀变速运动，设加4 2 3a1、a 2、a 3、a 4，由牛顿第二定律得22设带电粒子在 t 、t 、t 、tT 时的速度分别为 v1、v 2、v 3、v 4，则2 3a 1v 1a 2v 2a 3v 3a 4t0 到 tT 时间内的位移为 x，有光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ( )4联立以上各式可得x ，方向沿初始电场正方向)由电场的变化规律知，t 时粒子开始减速，设经过时间 40v 1a 28粒子从 t 时开始减速，设经过时间 20v 2a 38t0 到 tT 6、 内粒子沿初始电场反方向运动的时间 t 为t( t 24答案(1) 向沿初始电场正方向(2)4当电压周期性变化时，由 E 知，电场强度 E 也周期性变化，由 F电场力 a 知加速度 a 与电压变化图象形状相同，画出 vt 图象则可以分破训练 2在金属板 A、B 间加上如图 6 乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压，其周期为 两板中央射入(如图甲所示)已知电子的质量为 m，电荷量为 e，不计电子的重力，求：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)若电子从 t0 时刻射入，在半个周期内恰好能从 A 板的边缘飞出，则电子飞出时速度的大小为多少。 (2)若电子从 t0 时刻射入，恰能平行于金 7、属板飞出，则金属板至少为多长。 (3)若电子恰能从两板中央平行于板飞出，电子应从哪一时刻射入。 两板间距至少为多大。 答案(1) (2) ) k (k0,1,2，)T 2 1)由动能定理得：e 2 12 20解得 v )t0 时刻射入的电子，在垂直于极板方向上做匀加速运动，向正极板方向偏转，半个周期后电场方向反向，则继续在该方向上做匀减速运动，再经过半个周期，电场方向上的速度减到零，实际速度等于初速度 行于极板，以后继续重复这样的运动要使电子恰能平行于金属板飞出，则在 向上至少运动一个周期，故极板长至少为 Lv 0T.(3)若要使电子从极板中央平行于极板飞出，则电子在电场方向上应先加速、再减速，反向 8、加速再减速，每段时间相同，一个周期后恰好回到 所以应在t k (k0,1,2 ，) 时射入2极板间距离要求满足在加速、减速阶段电子不打到极板上由牛顿第二定律有 a ( )2124 dT 合运用动力学观点和功能观点解决带电体在电场中的运动1动力学观点动力学观点是指用匀变速运动的公式来解决实际问题，一般有两种情况：(1)带电粒子初速度方向与电场线共线，则粒子做匀变速直线运动；(2)带电粒子的初速度方向垂直电场线，则粒子做匀变速曲线运动( 类平抛运动)当带电粒子在电场中做匀变速曲线运动时，一般要采用类平抛运动规律解决问题2功能观点：首先对带电体受力分析，再分析运动形式，然后根据具体情况选用相应公式计 9、算(1)若选用动能定理，则要分清有多少个力做功，是恒力做功还是变力做功，同时要明确初、末状态及运动过程中的动能的增量(2)若选用能量守恒定律，则要分清带电体在运动中共有多少种能量参与转化，哪些能量是增加的，哪些能量是减少的例 3如图 7 所示，A、B 为半径 R1 m 的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道，在四分之一圆弧区域内存在着 E110 6 V/m、竖直向上的匀强电场，有一质量 m1 电量 q105 C 的物体(可视为质点)，从 A 点的正上方距离 A 点 H 处由静止开始自由下落(不计空气阻力)，为长 L2 m、与物体间动摩擦因数为 粗糙绝缘水平面，为倾角 53且离地面 h0.8 m 的斜面 10、(取 g10 m/世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)若 H1 m，物体能沿轨道 达最低点 B，求它到达 B 点时对轨道的压力大小；(2)通过你的计算判断：是否存在某一 H 值，能使物体沿轨道 过最低点 B 后最终停在距离 B 点 0.8 m 处；(3)若高度 H 满足： mH1 m，请通过计算表示出物体从 C 处射出后打到的范围(已知 30.8，3要有具体的位置，不讨论物体反弹以后的情况)审题与关联解析(1)物体由初始位置运动到 B 点的过程中根据动能定理有 H) 点时由支持力 力、电场力的合力提供向心力 FNmgqEm ，解得 知物体对轨道的压力大小为 8 N，方向竖直向下(2)要 11、使物体沿轨道 达最低点 B，当支持力为 0 时，最低点有个最小速度 v，则qEmgv2 m/ ，由动能定理得： 以 x1 m 值，使物体沿着轨道 过最低点 B 后，停在距离 B 点 0.8 m 处(3)在斜面上距离 D 点 m 范围内( 如图 间区域)59在水平面上距离 D 点 0.2 m 范围内(如图 间区域)答案(1)8 N (2)不存在(3)在斜面上距离 D 点 m 范围内59在水平面上距离 D 点 0.2 m 范围内突破训练 3如图 8 所示，固定于竖直平面内的闭合绝缘轨道，、均为半径 R2.5 m 的半圆，水平， m，B 、C 之间的区域存在水平向右的有界匀强电场，场强 E610 5 V/m；质量为 m410 3 荷量为q110 8 C 的小环套在轨道上，小环与轨道 之间存在摩擦且动摩擦因数处处相同，小环与轨道其余部分的摩擦忽略不计，现使小环在 D 点获得某一初速度沿轨道向左运动，若小环在轨道上可以无限循环运动，且小环每次到达圆弧上的 A 点时，对圆轨道刚好均无压力求：图 8。