高中物理人教选修3-1 第七章 从教材走向高考.doc

高考热点——带电体在电场中的平衡与运动问题
【教材原题】(人教版选修3－1·P15·T6)
【迁移深化3】改变电场方向
用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为1.0×10－2 kg，所带电荷量为＋2.0×10－8 C。现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与铅垂线成30°夹角(图1.3－12)。求这个匀强电场的电场强度。
图1.3－12
3.(多选)在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且AB＝2BC，如图2所示。由此可见(　　)
图2
A.电场力为2mg
B．小球带负电
C．小球从A到B与从B到C的运动时间相等
D．小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等
【迁移深化1】剪断轻绳
1.在上题将轻绳剪断，小球怎样运动？3 s末小球的速度大小是多少？
【迁移深化2】水平抛出小球
【迁移深化4】“一球”→换为“两球”
2.一质量为m、带电荷量为＋q的小球从距地面高h处以一定初速度水平抛出。在距抛出点水平距离
4.(2017·全国卷Ⅱ，25)如图3所示，两水平面(虚线)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。自该区域上方的
L处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管。管上口距地面，为使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域加一个场强方向水平向左的匀强电场，如图1所示，求：
图1
(1)小球的初速度v0和电场强度E的大小；
(2)小球落地时的动能Ek。
A点将质量均为m，电荷量分别为q和－q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的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。已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：
图3
(1)M与N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；
(3)该电场的电场强度大小。
【教材原题】
解析　小球受到重力mg、电场力F，轻绳拉力FT的作用处于平衡状态，它的受力情况如图所示，则
＝＝tan 30°
E＝tan 30°＝× N/C≈2.9×106 N/C
答案　2.9×106 N/C
【迁移深化】
1．解析　剪断轻绳后，小球将沿绳子的方向向右下方做匀加速直线运动。设小球水平方向、竖直方向上的速度大小分别为vx、vy。
则vx＝t＝t＝10 m/s
vy＝gt＝30 m/s
3 s末的速度大小
v＝＝20 m/s≈34.6 m/s
答案　小球沿轻绳拉力的反向作初速度为零的匀加速直线运动　34.6 m/s
2．解析　(1)电场中运动的带电小球，在水平方向上
v0＝t①
竖直方向上＝②
又v＝L③
联立①②③式得v0＝2L，E＝。
(2)从抛出到落地由动能定理得
mgh－EqL＝Ek－mv④
联立③④解得小球落地时动能Ek＝mgh
答案　(1)2L　　(2)mgh
3．BD　[由A→B和由B→C过程中水平方向为匀