《高三物理一轮复习 第6章第5课时 带电粒子在电场中的运动二课件 鲁科》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理一轮复习 第6章第5课时 带电粒子在电场中的运动二课件 鲁科（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五课时带电粒子在电场中的运动(二),1知道粒子重力的取舍问题，能合理选择规律(力的平衡、牛顿运动定律、功能关系、能量守恒等)解决带电粒子在电场、重力场中的运动问题 2能解决带电粒子在交变电场中的运动情况,1带电粒子重力是否忽略问题 (1)基本粒子：如电子、质子、离子等在没有明确指出或暗示下，重力一般忽略不计 (2)宏观颗粒：如带电油滴、带电尘埃、带电小球等在没有明确指出或暗示下，重力一般不能忽略 2带电粒子在复合场和交变电场中的运动 确定粒子的受力情况，分析其运动过程(轨迹是直线还是曲线，加速度是否变化等)然后选择恰当的规律解题(如动能定理、能量守恒定律、运动的合成与分解等),(对应学生用书
2、第8485页),1如图所示，水平固定的小圆盘A，其带电荷量为Q，电势为零，从圆盘中心处O静止释放一个质量为m，带电荷量为q的小球，由于电场的作用，小球竖直上升的高度可达圆盘中心竖直线上的c点，Oc距离为h，而到圆盘中心竖直线上的b点时，小球速度最大，因此可知Q所形成的电场中，可以确定的物理量是(D) b点场强c点场强b点电势c点电势 A B C D,3如图所示，有三个质量相等、分别带正电、负电和不带电的粒子从两水平放置的金属板左侧中央以相同的水平初速度v0先后射入电场中，最后分别打在正极板的C、B、A处，则(D) A三种粒子在电场中运动的时间相同 B三种粒子在电场中的加速度为aAEkBEkA
3、D落在C处的粒子带正电，落在B处的粒子不带电，落在A处的粒子带负电,带电粒子在复合场中运动问题的处理方法 1动力学的观点 (1)正交分解法：处理这种运动的基本思想与处理偏转运动是类似的，可以将此复杂的运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动，而这两个直线运动的规律我们是可以掌握的，然后再按运动合成的观点去求出复杂运动的有关物理量,2用功、能的观点 (1)从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时，在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上，再考虑应用恰当的规律解题如果选用动能定理，要分清有几个力做功，做正功还是负功，是恒力做功还是变力做功，以及初、末状态的动能 (2)如果选用能量守恒定律解题
4、，要分清有多少种形式的能参与转化，哪种形式的能增加，哪种形式的能减少，并注意电场力做功与路径无关,思路点拨：小球受重力和电场力作用，水平方向上在电场力作用下做匀减速运动，竖直方向上在重力作用下做自由落体运动无碰撞地通过管子，说明小球运动到管口时，水平速度恰为零,在处理曲线运动时，往往运用运动的分解与合成，将复杂的运动分解为两个相互垂直方向上的简单运动对于复杂的曲线运动，只要分析初、末状态及外力做功情况，可以用功能关系求解,针对训练11：如图所示，光滑绝缘水平轨道AB与半径为R的光滑绝缘圆形轨道BCD平滑连接，圆形轨道竖直放置，空间存在水平向右的匀强电场，场强为E，今有一质量为m的带电荷量为q的
5、滑块，所受电场力大小等于重力，滑块在A点由静止释放，若它能沿圆轨道运动到与圆心等高的D点，则AB至少多长？,带电粒子在交变电场中的运动问题 1带电粒子在交变电场中的直线运动，是带电粒子进入电场时的方向跟电场方向平行时，带电粒子在交变电场力的作用下，做加速、减速交替的直线运动通常用动力学知识分析求解 2带电粒子在交变电场中的偏转，是带电粒子进入电场时的方向跟电场方向垂直时，带电粒子在交变电场力的作用下，做类似平抛的运动一般根据交变电场的特点进行分段研究 3根据外界交变电压变化的规律，画出相应的粒子速度随时间变化的图象，利用vt图象对粒子的运动进行讨论，既直观方便，思维强度又小，是求解该类问题的首
6、选方法,对于带电体在电场中的运动问题，无论是恒力作用，还是变力作用的情况，用能量观点处理都非常简捷因为：一方面这种处理方法只需考虑始末状态，不必分析中间过程；另一方面还由于能量是标量,【例2】 将如图所示的交变电压加在平行板电容器A、B两极板上，开始B板电势比A板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设A、B两极板间的距离足够大，下列说法正确的是() A电子一直向着A板运动 B电子一直向着B板运动 C电子先向A板运动，然后返回向B板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动 D电子先向B板运动，然后返回向A板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动,读题：开
7、始B板电势比A板电势高A、B板间的场强方向由B指向A电子受电场力方向由A指向B可得到电子开始向B板运动由电场的变化规律判断出电子的运动情况 画图：解答时，先根据电场的变化规律画出电子所受电场力(加速度)随时间的变化规律图象，再画出电子运动的速度随时间的变化规律，得到电子的运动情况(如图所示),答案：D.,(1)这类问题涉及力学和电学知识，但实际上是一个力学问题，解答这类题目时仍要从受力分析和运动分析入手，应用力学的基本规律定性定量讨论 (2)带电粒子在交变电场中运动时，其加速度、速度等均做周期性变化，借助图象来分析可直观展示物理过程，从而快捷地分析求解,针对训练21：(2011年浙江省宁波市模
8、拟)如图(a)所示，两个平行金属板P、Q竖直放置，两板间加上如图(b)所示的电压t0时，Q板比P板电势高5 V，此时在两板的正中央M点有一个电子，速度为零，电子在电场力作用下运动，使得电子的位置和速度随时间变化假设电子始终未与两板相碰在0t81010 s的时间内，这个电子处于M点的右侧，速度方向向左且大小逐渐减小的时间是() A0t21010 s B21010 st41010 s C41010 st61010 s D61010 st81010 s,解析：在021010 s时间内，电子向右做匀加速直线运动，A选项错；在21010 s41010 s时间内，电子受到一个等大反向的电场力，向右做加速度
9、等大的减速运动，减速至零，B选项错；在41010 s61010 s时间内，电子向左做匀加速直线运动，C选项错；61010 s81010 s内，电子向左做匀减速直线运动，减速至零，D选项正确 答案：D.,考点：带电粒子在复合场中的运动 【例题】 (综合题)如图所示，两带有等量异种电荷的平行金属板M、N竖直放置，M、N两板间的距离d0.5 m现将一质量为m1102kg、电荷量q4105C的带电小球从两极板上方A点以v04 m/s的初速度水平抛出，A点距离两板上端的高度h0.2 m，之后小球恰好从靠近M板上端处进入两板间，沿直线运动碰到N板上的B点，不计空气阻力，取g10 m/s2.设匀强电场只存在
10、于M、N之间求：(1)两极板间的电势差； (2)小球由A到B所用的总时间； (3)小球到达B点时的动能,答案：(1)2.5103 V(2)0.3 s(3)0.225 J,小球在复合场中的运动通常可采用运动的合成与分解的方法处理,【测控导航】,1在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动粒子从b点运动到d点的过程中(D) A先做匀加速运动，后做匀减速运动 B先从高电势到低电势，后从低电势到高电势 C电势能与机械能之和先增大，后减小 D电势能先减小，后增大 解析：粒子在从b点
11、到d点的过程中虽然是先加速后减速，但不是匀变速，故A错；由等量同种电荷的电场线可知，从b点到d点电势先升高后降低，故B错；此过程中，粒子只受电场力作用，故其机械能和电势能之和是不变的，故C错；粒子在从b点到d点的过程中，电场力先做正功再做负功，电势能先减少，后增加，故选D.,2某空间有一变化的电场，该电场的电场强度随时间的变化规律如图所示，电场的区域中有一点A，在该点一电子在t0时刻速度为零，t1 s时，电子离开A点左侧位移大小为d，则t2 s时电子位于A点哪一侧，离A多大距离处(C) A左侧，离A点d处 B右侧，离A点d处 C左侧，离A点2d处 D右侧，离A点2d处 解析：电子在第1 s内匀
12、加速，在第2 s内匀减速，第2 s末速度为零，两过程加速度大小相等，方向相反，由对称性可知，位移为2d.,3(2011年广东模拟)如图所示，质量为m的带电滑块，沿绝缘斜面匀速下滑当带电滑块滑到有着理想边界的方向竖直向下的匀强电场区域时，滑块的运动状态为(电场力小于重力)(C) A将减速下滑 B将加速下滑 C将继续匀速下滑 D上述三种情况都有可能发生 解析：滑块未进入电场区域时，匀速下滑，mgsin mgcos ，得sin cos ；滑块进入电场区域后，将受到竖直方向上的电场力qE，若滑块带正电，有(mgqE)sin (mgqE)cos ，若滑块带负电，有(mgqE)sin (mgqE)cos
13、，所以选项C正确,4如图所示，在光滑绝缘水平面上的a、b两点上固定两个带同种电荷的相同金属小球P、Q(均可视为点电荷)，P球所带的电荷量大于Q球所带的电荷量在ab连线上的c点释放一带电小滑块M，滑块由静止开始向右运动在滑块向右运动的过程中，下列说法错误的是(B) A滑块受到的电场力先减小后增大 B滑块的电势能一直减小 C滑块的动能先增大后减小 D在ab连线上必定有一点d，使得c、d两点间的电势差Ucd0 解析：P球所带的电荷量大于Q球所带的电荷量，因此电场强度为零的点N在ab连线的中点偏右位置，所以在滑块向右运动的过程中，滑块受到的电场力先向右减小到零，后向左增大，A正确；电场力先做正功后做负
14、功，滑块的动能先增大后减小，电势能先减小后增大，B错C正确；当从c点运动到d点时，电场力做的正功等于电场力做的负功，则WqUcd0，D正确,5如图所示，A、B均为半个绝缘正方体，质量均为m，在A、B内部各嵌入一个带电金属小球，A带电荷量为q，B带电荷量为q，且两个小球的球心连线垂直于A、B接触面A、B最初靠在竖直的粗糙墙上空间有水平向右的匀强电场，场强大小为E，重力加速度为g.现将A、B无初速度释放，下落过程中始终相对静止，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是(A) A两物块下落的加速度大小均为g B两物块下落的加速度应小于g CA、B之间接触面上的弹力为零 DB受到A的摩擦力作用，方向沿接触面
15、向下 解析：整体法将A、B及带电小球看作一个整体，所带电荷量为零，只受重力作用，下落加速度为g，选项A对、B错；隔离法以B为研究对象，其受重力、水平向左的电场力，因其下落加速度为g，所以B一定还受到垂直于接触面斜向下的A对B的弹力和沿接触面向上的A对B的摩擦力，选项C、D错,7(2010年东北地区模拟)一个带负电荷q、质量为m的小球，从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑，小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动现在竖直方向上加如图所示的匀强电场，若仍从A点由静止释放该小球，则(B) A小球不能过B点 B小球仍恰好能过B点 C小球能过B点，且在B点与轨道之间压力不为0 D以上说法
16、都不对,9如图所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45角的绝缘直杆AC，其下端(C端)距地面高度h0.8 m有一质量500 g的带电小环套在直杆上，正以某一速度，沿杆匀速下滑，小环离杆后正好通过C端的正下方P点处(g取10 m/s2)求： (1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向 (2)小环在直杆上匀速运动速度的大小v0. (3)小环运动到P点的动能,答案：(1)14.1 m/s2方向垂直于杆斜向右下方 (2)2 m/s(3)5 J,10(拓展探究题)如图(甲)所示，A、B为两块距离很近的平行金属板，板中央均有小孔一束电子以初动能Ek0120 eV，从A板上的小孔O不断地垂直于板射入A、B之间，在B板的右侧，有一对水平放置的极板M、N，M、N间有匀强电场， 极板长L2102 m，板间距离d4103 m；两极板所加电压为U220 V，现在A、B间加一个如图(乙)所示的变化电压U1，在t2 s时间内，A板电势高于B板，则在U1随时间变化的第一周期内： (
