《2017-2018学年高中物理 第一章 静电场 习题课 带电粒子在电场中运动的几种题型课件 新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第一章 静电场 习题课 带电粒子在电场中运动的几种题型课件 新人教版选修3-1（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课:带电粒子在电场中运动的几种题型,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,带电粒子在交变电场中的运动 电荷量q=+510-12 C、质量m=510-12 kg的带电粒子,静止在空间足够大的匀强电场中,电场强度大小和方向随时间变化的规律如图所示。忽略带电粒子的重力。求以下四种情况下,6 s时带电粒子的位移为多大?粒子的速度多大? (1)如果在t=0时刻释放带电粒子。 (2)如果在t=0.5 s时刻释放带电粒子。 (3)如果在t=0时刻给粒子以垂直电场方向的初速度v0=1 m/s。 (4)如果在t=0.5 s时刻给粒子以垂直电场方向的初速度v0=1 m/s。,探究一,探究二,
2、问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,1.带电粒子在交变电场中受到的电场力是一个变力,运动过程一般较为复杂,运动情境可能有以下三种: (1)做定向运动;(2)以某位置为中心做往复运动;(3)做偏转运动。 2.带电粒子在交变电场中运动问题的分析方法 (1)当空间存在交变电场时,粒子所受电场力方向将随着电场方向的改变而改变,粒子的运动性质也具有周期性。 (2)研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究,并辅以v-t图象特别注意带电粒子进入交变电场时的时刻及交变电场的周期。 分析过程是关
3、键,抓住特性繁易简;分段处理定方略,图象一出尽展现。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,【例题1】(多选)带正电的微粒放在电场中,电场强度的大小和方向随时间变化的规律如图所示。带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动,则下列说法中正确的是() A.微粒在01 s内的加速度与12 s内的加速度相同 B.微粒将沿着一条直线运动 C.微粒做往复运动 D.微粒在第1 s内的位移与第3 s内的位移相同 解析:设粒子的速度方向、位移方向向右为正,作出粒子的v-t图象如图所示。由图可知B、D选项正确。 答案:BD,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,归纳总结在画速度
4、图象时,要注意以下几点: (1)带电粒子进入电场的时刻。 (2)图线与坐标轴围成的面积表示位移,且在横轴上方所围成的面积为正,在横轴下方所围成的面积为负。 (3)注意对称和周期性变化关系的应用。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,带电粒子在电场中的圆周运动 如图所示,长为L的绝缘细线系一质量为m、电荷量为q的小球,细线的另一端固定在O点,由于空间存在水平向右的电场,小球静止时细线与竖直方向的夹角为37。当给小球一定的初速度时,小球可绕 O 点在竖直平面内做圆周运动。重力加速度为g。请思考下列问题: (1)小球所受的静电力为多大? (2)小球做圆周运动时,在哪个位置速度最小
5、?在哪个位置速度最大? (3)在小球静止处给小球一个多大的初速度v0,小球刚好能在竖直平面内绕O做圆周运动?,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,用“等效重力场”分析复合场问题 物体仅在重力场中的运动是最常见、最基本的运动,但是对处在匀强电场中的宏观物体而言,它的周围不仅有重力场,还有匀强电场,同时研究这两种场对物体运动的影响,问题就会变得复杂一些。此时,若能将重力场与电场合二为一,用一个全新的“复合场”(可形象称之为“等效重力场”)来代替,不仅能起到“柳暗花明”的效果,同时也是一种思想的体现。 若要灵活应用这种处理方
6、法,必须首先搞清“等效重力场”中的部分概念与复合之前的相关概念之间的关系。具体对应如下: 等效重力场重力场、电场叠加而成的复合场 等效重力重力、电场力的合力 等效重力加速度等效重力与物体质量的比值,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,等效“最低点”物体自由时能处于稳定平衡状态的位置 等效“最高点”物体圆周运动时与等效“最低点”关于圆心对称的位置 等效重力势能等效重力大小与物体沿等效重力场方向“高度”的乘积,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,【例题2】如图所示,半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,电场强度为E的匀强电场与环面平行。一电荷量为+q、质
7、量为m的小球穿在环上,可沿环做无摩擦的圆周运动,若小球经A点时,速度vA的方向恰与电场垂直,且圆环与小球间沿水平方向无力的作用,求: (1)速度vA的大小。 (2)小球运动到与A点对称的B点时,对环在水平方向的作用力的大小。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,归纳总结解决电场(复合场)中的圆周运动问题,关键是分析向心力的来源,指向圆心的力提供向心力,向心力的提供有可能是重力和电场力的合力,也有可能是单独的重力或电场力。明确向心力的来源,灵活应用等效法、叠加法等分析解决问题。,探究一,探究二,1,2,3,4,当堂检测,
8、1.(带电粒子在交变电场中的运动)(多选)如图甲所示,平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),两板间距离足够大。当两板间加上如图乙所示的交变电压后,选项中的图象,反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是(),探究一,探究二,1,2,3,当堂检测,探究一,探究二,1,2,3,当堂检测,2.(带电粒子在交变电场中的运动)在空间有正方向水平向右、大小按如图所示的图线变化的电场,位于电场中A点的电子在t=0时速度为零,在t=1 s时,电子离开A点的距离大小为l。那么在t=2 s时,电子将处在() A.A点 B.A点左方l处 C.A点右方2l处 D.A点左方2l处 解
9、析:第1 s内电场方向向右,电子受到的电场力方向向左,电子向左做匀加速直线运动,位移为l,第2 s内电子受到的电场力方向向右,由于电子此时有向左的速度,因而电子继续向左做匀减速直线运动,根据运动的对称性,位移也是l,t=2 s时总位移为2l,向左。 答案:D,探究一,探究二,1,2,3,当堂检测,3.(带电粒子在电场中的圆周运动)如图所示,半径为R的光滑圆环竖直置于电场强度为E的水平方向的匀强电场中,质量为m、带电荷量为+q的空心小球穿在环上,当小球从顶点A由静止开始下滑到与圆心O等高的位置B时,求小球对环的压力。,探究一,探究二,1,2,3,当堂检测,解析:小球从A运动到B的过程中,重力做正功,电场力做正功,动能增加,由动能定理有mgR+EqR= 在B点小球受到重力G、电场力F和环对小球的弹力F1三个力的作用,沿半径方向指向圆心的合力提供向心力,则F1-Eq= 联立以上两式可得F1=2mg+3Eq 小球对环的作用力与环对小球的作用力为作用力与反作用力,两者等大反向,即小球对环的压力F1=2mg+3Eq,方向水平向右。 答案:2mg+3Eq,方向水平向右,
