《人教高中物理选修31课件第1章习题课三带电体或带电粒子在电场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教高中物理选修31课件第1章习题课三带电体或带电粒子在电场中的运动（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课三带电体(或带电粒子)在电场中的运动,课堂探究,达标测评,课堂探究 核心导学要点探究,一、带电体(或带电粒子)在电场中的直线运动 1.做好受力分析.根据题设条件判断重力是否可以忽略. 2.做好运动分析.要明确带电体的运动过程、运动性质及运动轨迹等. 3.应用运动和力的关系,根据牛顿第二定律结合运动学公式求解.,【例1】如图所示,一带电荷量为+q、质量为m的小物块处于倾角为37的光滑斜面上,当整个装置置于一水平向右的匀强电场中小物块恰好静止,重力加速度为g,求: (1)电场强度的大小; (2)若将电场强度减小为原来的1/2,小物块的加速度是多大; (3)电场强度变化后,小物块下滑距离L时的
2、动能.,思路探究(1)小物块恰好静止时,小物块受力有何特点?可以用哪些方法处理小物块的受力? 答案:小物块所受力的合力为零,可以由正交分解或平行四边形定则来处理小物块的受力. (2)哪些力做功使小物块的动能发生了变化? 答案:小物块的重力和静电力做功改变其动能.,(3)电场强度变化后物块下滑距离L时,重力做正功,静电力做负功,由动能定理有:mgLsin 37-qELcos 37=Ek-0 得出动能Ek=0.3mgL.,规律方法 带电物体在电场中的运动类型和应用规律 (1)运动类型: 平衡问题. 运动问题:a.直线运动:有单向加速直线运动、单向减速直线运动、往复直线运动等. b.曲线运动:类平抛
3、运动、圆周运动、一般曲线运动. (2)应用规律:力的平衡条件,即F合=0或Fx=0,Fy=0.牛顿第二定律F合=ma或Fx=max,Fy=may.运动学公式,如匀变速直线运动速度公式、位移公式等.平抛运动知识、圆周运动知识等.,(教师备用) 例1-1:(多选)如图所示,竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场,在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球,P小球从紧靠左极板处由静止开始释放,Q小球从两板正中央由静止开始释放,两小球最后都能打在右极板上的同一点.则从开始释放到打到右极板的过程中( ) A.它们的运行时间tPtQ=11 B.它们的动能增加量之比EkPEkQ=41 C.它们的电势能减少量之比
4、EPEQ=21 D.它们的电荷量之比qPqQ=21,AD,2.带电体在合力的方向上分运动为匀变速直线运动,往往要由牛顿第二定律求加速度,还要与运动学公式综合运用解答问题.,【例2】 (2016西安市一中期中)如图所示,水平放置的平行板电容器与某一电源相连,它的极板长L=0.4 m,两板间距离d=410-3 m,有一束由相同带电微粒组成的粒子流以相同的速度v0从两板中央平行极板射入,开关S闭合前,两板不带电,由于重力作用微粒能落到下板的正中央,已知微粒质量为 m=410-5 kg,电荷量q=+110-8 C.(g=10 m/s2)求: (1)微粒入射速度v0为多少?,审题指导:,答案: (1)1
5、0 m/s,(2)闭合开关S,为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场,所加的电压U应取什么范围?,答案:(2)120 VU200 V,方法总结 (1)微粒打在极板上时,沿电场方向的分位移是定值,微粒能飞出电场时垂直于电场方向的分位移为定值. (2)刚好沿上极板边缘或下极板边缘射出的情况往往是临界状态.,(教师备用) 例2-1:如图所示,两个板长均为L的平板电极平行正对放置,两极板相距为d,极板之间的电势差为U,板间电场可以认为是匀强电场.一个带电粒子(质量为m,电荷量为+q)从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达负极板时恰好落在极板边缘.忽略重力和空气阻力的影响.求: (1
6、)该粒子的初速度v0的大小;,(2)该粒子落到下极板时的末动能Ek的大小; (3)若使粒子打在下极板的中间位置,粒子射入两极板的初速度应为多少.,三、带电体(或带电粒子)在交变电场中的运动 1.交变电场作用下粒子所受的静电力发生改变,从而影响粒子的运动性质;由于静电力周期性变化,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,特别注意带电粒子进入交变电场的时间及交变电场的周期.,【例3】一匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所示,在该匀强电场中,有一个带电粒子于t=0时刻由静止释放,若带电粒子只受静电力作用,则下列说法中正确的是( ) A.带电粒子只向一个方
7、向运动 B.02 s内,静电力所做的功等于零 C.4 s末带电粒子回到原出发点 D.2.54 s内,速度的改变等于零,D,思路探究(1)电场强度随时间变化,那么带电粒子的加速度是如何变化的?,(2)粒子的运动方向是否改变,是由哪个物理量的特点来判断的?粒子是否回到原点,又是由哪个物理量的特点来判断的? 答案:当速度为正值时,粒子的运动方向为正方向;当速度为负值时,粒子的运动方向为负方向.当位移为零时,粒子回到原出发点.,(2)解决交变电场问题,首先是确定加速度变化规律,然后是确定速度变化规律,画出v-t图像有利于理解和突破难点. (3)在交变电场中运动的粒子正、负方向的加速度保持的时间不一样,
8、v-t图像也是不一样的,由v-t图像可以得出不同时间内的位移.,(教师备用) 例3-1:(2016成都七中期中)两块水平平行放置的导体板如图(甲)所示,大量电子(质量为m、电荷量为e)由静止开始经电压为U0的电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间.当两板均不带电时,这些电子通过两板之间的时间为3t0;当在两板间加如图(乙)所示的周期为2t0、恒为U0的周期性电压时,恰好能使所有电子均从两板间通过(不计电子重力).求: (1)画出电子在t=0时和t=t0时进入电场后沿静电力方向的速度vy随时间t变化的vy-t图像;,解析:(1)以静电力的方向为y轴正方向,画出电子在t=0时
9、和t=t0时进入电场后沿静电力方向的速度vy随时间t变化的vy-t图像分别如图(a)和图(b)所示,设两平行板之间的距离为d.,答案:(1)vy-t图像见解析,(2)这些电子通过两板之间后,侧向位移(垂直于入射速度方向上的位移)的最大值和最小值分别是多少?,四、带电体(或带电粒子)的圆周运动 1.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静电力的合力,也有可能是单独的重力或静电力. 2.有时可以把复合场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动,找出等效“最高点”和“最低点”.,【例4】 (2016汕头市金山中学月考)在水平方向的匀
10、强电场中,一不可伸长的长为L的不导电细丝一端连着一个质量为m、电荷量为+q的带电小球,另一端固定在O点,将小球拉起直至细线与场强方向平行,然后无初速度释放,则小球沿圆弧做往复运动.已知小球摆到最低点的另一侧与竖直方向成的最大角度为.求: (1)匀强电场的方向和大小; (2)小球经过最低点时细线对小球的拉力大小.,思路探究(1)若电场方向水平向左,带电小球会沿圆弧做往复运动吗?为什么? 答案:不会.电场方向水平向左时,静电力水平向左.静电力与重力的合力方向为左下方,带电小球将向左下方做匀加速直线运动,不会沿圆弧运动. (2)在带电小球沿圆弧运动过程中,运用动力学规律还是运用功能关系解答问题较为合
11、适?为什么? 答案:只能选用功能关系.因为带电小球所受的合力不断变化,加速度不断变化,无法使用运动学公式,只能运用功能关系求解.,方法总结 圆周运动物理规律的运用 (1)带电体做圆周运动时,一般运用动能定理将不同力的功联系起来,或运用动能定理求出不同位置的速度大小. (2)在圆周运动中的任何位置,都可由牛顿第二定律将受力与向心加速度联系起来,但要注意只有指向圆心的力才产生向心加速度.,(教师备用) 例4-1:如图所示,竖直平面内的光滑绝缘轨道由斜面部分AC和圆弧部分CB平滑连接,且圆弧轨道半径R=0.2 m,整个轨道处于竖直向下的匀强电场中,一个带正电的小球从斜轨道上高度h=0.8 m的A点由
12、静止释放,沿轨道滑下,已知小球的质量m=0.2 kg,电荷量q=110-5 C,小球到达轨道最低点C时速度为8 m/s,g取10 m/s2,求: (1)匀强电场的场强大小;,答案:(1)6105 N/C,(2)小球到达圆弧轨道最低点C时对轨道的压力.,答案: (2)72 N竖直向下,达标测评 随堂演练检测效果,1. (多选)如图所示,有一质量为m、带电荷量为q的油滴被置于竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中.设油滴是从两板中间位置并以初速度为零进入电场的,可以判定( ) A.油滴在电场中做抛物线运动 B.油滴在电场中做匀加速直线运动 C.油滴打在极板上的运动时间只取决于电场强度和两板间距离 D
13、.油滴打在极板上的运动时间不仅取决于电场强度和两板间距离,还取决于油滴的比荷,BD,2. 如图所示,一带负电的液滴从坐标原点O以速率v0射入水平的匀强电场中,v0的方向与电场方向成角,已知液滴质量为m,测得它在电场中运动到最高点P时的速率恰为v0,设P点的坐标为(xP,yP),则应有( ) A.xP0 C.xP=0 D.条件不足无法确定,A,3.在平行板电容器A,B两板上加上如图所示的交变电压,开始B板的电势比A板高,这时两板中间原来静止的电子在静电力作用下开始运动,设电子在运动中不与极板发生碰撞,则下述说法正确的是(不计电子重力)( ) A.电子一直向A板运动 B.电子一直向B板运动 C.电
14、子先向A板运动,然后向B板运动,再返回A板做周期性来回运动 D.电子先向B板运动,然后向A板运动,再返回B板做周期性来回运动,B,解析:电子先向B板做匀加速运动,然后向B板做匀减速运动,以后一直重复这两种运动,所以选项B正确.,4. 如图所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O,用一根长度为l= 0.4 m的绝缘细线把质量为m=0.2 kg、带有正电荷的金属小球悬挂在O点,小球静止在B点时细线与竖直方向的夹角为=37.现将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放,求: (1)小球运动通过最低点C时的速度大小;,答案:(1)1.4 m/s,(2)小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小.(g取10 m/s2,sin 37 =0.6,cos 37=0.8),答案: (2)3 N,点击进入课时训练,谢谢观赏！,
