2025版高考物理一轮总复习考点突破第9章静电场专题强化11带电粒子或带电体在电场中运动的综合问题考点3应用力学三大观点解决力电综合问题

考点3应用力学三大观点解决力电综合问题(能力考点·深度研析)一、电场中的力、电综合问题的解题观点1．动力学的观点(1)由于匀强电场中带电粒子所受电场力和重力都是恒力，可用正交分解法。(2)综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式，注意受力分析要全面，特别注意重力是否需要考虑的问题。2．能量的观点(1)运用动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有力做的功，判断是对分过程还是对全过程使用动能定理。(2)运用能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现。3．动量的观点(1)运用动量定理，要注意动量定理的表达式是矢量式，在一维情况下，各个矢量必须选同一个正方向。(2)运用动量守恒定律，除了要注意动量守恒定律的表达式是矢量式，还要注意题目中是否在某方向上动量守恒。►考向1利用动力学观点求解力、电综合问题(2024·广东茂名月考)如图所示，有一长度L＝1m、质量M＝10kg的平板小车，静止在光滑的水平面上，在小车左端放置一质量m＝4kg的带正电小物块，电荷量q＝1.6×10－2C(始终保持不变)，小物块与小车间的摩擦因数μ＝0.25，现突然施加一个水平向右的匀强电场，要使物块在2s内能运动到小车的另一端，g取10m/s2。(1)所施加的匀强电场的电场强度多大？(2)若某时刻撤去电场，物块恰好不从小车右端滑下，则电场的作用时间多长？[解题导引][解析](1)由如图所示受力关系可知物块在电场力及摩擦力作用下向右做匀加速运动，小车在摩擦动力作用下向右做匀加速运动，由牛顿第二定律知qE－μmg＝ma1，μmg＝Ma2物块发生的位移x1＝eq\f(1,2)a1t2小车发生的位移x2＝eq\f(1,2)a2t2物块能滑到右端，有x1－x2＝L联立并代入数值得a1＝1.5m/s2，a2＝1m/s2，E＝1000N/C。(2)令电场的作用时间为t0，撤去电场时物块速度为v1，小车速度为v2，此后物块在摩擦力作用下做匀减速运动，运行时间t1到达小车右端物块做匀减速运动的加速度大小a3＝μg＝2.5m/s2物块恰好不从小车右端滑下说明此时两者速度相等，即v1－a3t1＝v2＋a2t1而v1＝a1t0，v2＝a2t0由两者位移关系知eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,0)＋a1t0·t1－eq\f(1,2)a3teq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)a2(t0＋t1)2＝L联立并代入数值得t0＝eq\f(\r(14),2)s。[答案](1)1000N/C(2)eq\f(\r(14),2)s力、电综合问题的处理方法力、电综合问题往往涉及共点力平衡、牛顿第二定律、平抛运动规律、动能定理、能量守恒定律等知识点，考查的知识点多，综合分析能力的要求高，试题难度较大，解答时要注意把握以下几点：(1)处理这类问题，首先要进行受力分析以及各力做功情况分析，再根据题意选择合适的规律列式求解。(2)对于带电小球在重力场和电场叠加区域内的运动，可以利用运动的合成与分解的方法，将小球的运动分解为水平和竖直两个方向上的分运动，再对两个分运动分别运用牛顿运动定律和匀变速直线运动规律解答。►考向2利用能量观点和动量观点分析力、电综合问题[解析](1)设乙到达最高点D时的速度为vD，乙离开D点首次到达水平轨道的时间为t，加速度为a，乙在水平轨道上的首次落点到B点的距离为x，乙离开D点后做类平抛运动，则2R＝eq\f(1,2)at2，x＝vDt根据牛顿第二定律有a＝eq\f(mg＋qE,m)乙过D点时有mg＋qE＋FN＝meq\f(v\o\al(2,D),R)(式中FN为乙在D点时轨道对乙的作用力大小)根据牛顿第三定律有FN＝FN′＝2.5mg联立解得x＝0.6m。(2)设碰后瞬间甲、乙两球的速度分别为v1、v2，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有eq\f(1,3)mv0＝eq\f(1,3)mv1＋mv2eq\f(1,2)×eq\f(1,3)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)×eq\f(1,3)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)联立解得v2＝eq\f(1,2)v0乙球从B到D的过程中，根据动能定理有－mg·2R－qE·2R＝eq\f(1