《（步步高）（浙江专用）2015高考物理大一轮复习 第六章 专题六带电粒子在电场中运动综合问题的分析课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（步步高）（浙江专用）2015高考物理大一轮复习 第六章 专题六带电粒子在电场中运动综合问题的分析课件（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 静电场 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 课堂探究 学科素养培养 考点一 带电粒子在交变电场中的运动 1 注重全面分析 ( 分析受力特点和运动规律 ) ，抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件 2 分析时从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系 3 此类题型一般有三种情况：一是粒子做单向直线运动 ( 一般用牛顿运动定律求解 ) ，二是粒子做往返运动 ( 一般分段研究 ) ，三是粒子做偏转运动 ( 一般根据交变电场
2、的特点分段研究 ) 课堂探究 课堂探究 学科素养培养 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 【例 1 】 一电荷量为 q ( q 0) 、质量为 t 0 时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图 1 所示不计重力求在 t 0 到 t T 的时间间隔内， ( 1) 粒子位移的大小和方向； ( 2 ) 粒子沿初始电场反方向运动的时间 解法一： (1 ) 带电粒子在 0 423 T 时间间隔内做匀变速运动，设加速度分别为 牛顿第二定律得 a1 22 T 时间间隔内运动的加速度 时间图象如图甲所示，对应的速度 时间图象如图乙所示 课堂探究 图 1 课堂探究 学科素养培养 专题六 带电粒子在电场
3、中运动综合问题的分析 【例 1 】 一电荷量为 q ( q 0) 、质量为 t 0 时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图 1 所示不计重力求在 t 0 到 t T 的时间间隔内， ( 1) 粒子位移的大小和方向； ( 2 ) 粒子沿初始电场反方向运动的时间 ( 2) 由图乙可知，粒子在 t38T 到 t58T 内沿初始电场的反方向运动，其运动时间 t 为 t58T 38T 其中 v 1 a 1 T4 T4 电粒子在 t 0到 t T 时间内的位移为 x 联立以上各式得 x 16 图 1 课堂探究 学科素养培养 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 【例 1 】 一电荷量为 q (
4、q 0) 、质量为 t 0 时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图 1 所示不计重力求在 t 0 到 t T 的时间间隔内， (1) 粒子位移的大小和方向； ( 2 ) 粒子沿初始电场反方向运动的时间 解法二： (1 ) 带电粒子在 0 423 T 时间间隔内做匀变速运动，设加速度分别为 a 1 、a 2 、 a 3 、 a 4 ，由牛顿第二定律得 ， 2 2 ， 设带电粒子在 ttt3 T4、t T 时的速度分别为 v 1 、 v 2 、 v 3 、v 4 ，则 v 1 a 1v 2 v 1 a 2 v 2 a 3v 4 v 3 a 4 图 1 课堂探究 学科素养培养 专题六 带电粒子在
5、电场中运动综合问题的分析 【例 1 】 一电荷量为 q ( q 0) 、质量为 t 0 时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图 1 所示不计重力求在 t 0 到 t T 的时间间隔内， (1) 粒子位移的大小和方向； ( 2 ) 粒子沿初始电场反方向运动的时间 设带电粒子在 t 0 到 t T 时间内的位移为 x ，有 x (v 12v 1 v 22v 2 v 32v 3 v 42)x m，方向沿初始电场正方向 课堂探究 图 1 (2 ) 由电场的变化规律知， t经过时间 t 1 粒子速度减为零 0 v 1 a 2 t 1 解得 t 1 学科素养培养 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的
6、分析 【例 1 】 一电荷量为 q ( q 0) 、质量为 t 0 时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图 1 所示不计重力求在 t 0 到 t T 的时间间隔内， (1) 粒子位移的大小和方向； ( 2 ) 粒子沿初始电场反方向运动的时间 图 1 粒子从 t经过时间 t 2 速度变为零 0 v 2 a 3 t 2 解得 t 2 0 到 t T 内粒子沿初始电场反方向运动的时间 t 为 t (t 1 ) t 2 解得 t 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 课堂探究 学科素养培养 当电压周期性变化时，由 E 场强度 E 也周期性变化，由F 电场力 F 周期性变化，由 a a 与电压
7、变化图象形状相同，画出 v t 图象则可以分析粒子运动特点 课堂探究 课堂探究 学科素养培养 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 【突破训练 1 】 在金属板 A 、 B 间加上如图 2乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压，其周期为 T 现有电子以平行于金属板的速度 如图甲所示 ) 已知电子的质量为 m ，电荷量为 e ，不计电子的重力，求： ( 1 ) 若电子从 t 0 时刻射入，在半个周期内恰好能从 A 板的边缘飞出，则电子飞出时速度的大小为多少？ ( 2 ) 若电子从 t 0 时刻射入，恰能平行于金属板飞出，则金属板至少为多长？ ( 3 ) 若电子恰能从两板中央平行于板飞出
8、，电子应从哪一时刻射入？两板间距至少为多大？ 解析 (1 ) 由动能定理得： e U 0212m 2m v 20 解得 v v 20 m 课堂探究 图 2 课堂探究 学科素养培养 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 (2) t 0 时刻射入的电子，在垂直于极板方向上做匀加速运动，向正极板方向偏转，半个周期后电场方向反向，则继续在该方向上做匀减速运动，再经过半个周期，电场方向上的速度减到零，实际速度等于初速度 行于极板，以后继续重复这样的运动 要使电子恰能平行于金属板飞出，则在 方向上至少运动一个周期，故极板长至少为 L 课堂探究 图 2 【突破训练 1 】 在金属板 A 、 B 间加上
9、如图 2乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压，其周期为 T 现有电子以平行于金属板的速度 如图甲所示 ) 已知电子的质量为 m ，电荷量为 e ，不计电子的重力，求： ( 1 ) 若电子从 t 0 时刻射入，在半个周期内恰好能从 A 板的边缘飞出，则电子飞出时速度的大小为多少？ ( 2 ) 若电子从 t 0 时刻射入，恰能平行于金属板飞出，则金属板至少为多长？ ( 3 ) 若电子恰能从两板中央平行于板飞出，电子应从哪一时刻射入？两板间距至少为多大？ 课堂探究 学科素养培养 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 (3 ) 若要使电子从极板中央平行于极板飞出，则电子在电场方向上应先加速
10、、再减速，反向加速再减速，每段时间相同，一个周期后恰好回到 线所以应在 t k k 0, 1, 2 ， ) 时射入 课堂探究 图 2 【突破训练 1 】 在金属板 A 、 B 间加上如图 2乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压，其周期为 T 现有电子以平行于金属板的速度 如图甲所示 ) 已知电子的质量为 m ，电荷量为 e ，不计电子的重力，求： ( 1 ) 若电子从 t 0 时刻射入，在半个周期内恰好能从 A 板的边缘飞出，则电子飞出时速度的大小为多少？ ( 2 ) 若电子从 t 0 时刻射入，恰能平行于金属板飞出，则金属板至少为多长？ ( 3 ) 若电子恰能从两板中央平行于板飞出，电
11、子应从哪一时刻射入？两板间距至少为多大？ 课堂探究 学科素养培养 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 极板间距离要求满足在加速、减速阶段电子不打到极板上 由牛顿第二定律有 a 加速阶段运动的距离 s 12d T 图 2 【突破训练 1 】 在金属板 A 、 B 间加上如图 2乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压，其周期为 T 现有电子以平行于金属板的速度 如图甲所示 ) 已知电子的质量为 m ，电荷量为 e ，不计电子的重力，求： ( 1 ) 若电子从 t 0 时刻射入，在半个周期内恰好能从 A 板的边缘飞出，则电子飞出时速度的大小为多少？ ( 2 ) 若电子从 t 0 时刻射入
12、，恰能平行于金属板飞出，则金属板至少为多长？ ( 3 ) 若电子恰能从两板中央平行于板飞出，电子应从哪一时刻射入？两板间距至少为多大？ 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 课堂探究 学科素养培养 课堂探究 考点二 带电体在复合场中的运动 1 . 各种性质的场与实物 ( 分子和原子的构成物质 ) 的根本区别之一是场具有叠加性，即几个场可以同时占据同一空间，从而形成复合场 . 对于复合场中的力学问题，可以根据力的独立作用原理分别研究每种场力对物体的作用效果，也可以同时研究几种场力共同作用的效果，将复合场等效为一个简单场，然后与重力场中的力学问题进行类比，利用力学的规律和方法进行分析与解答
13、. 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 课堂探究 学科素养培养 课堂探究 2. 解题方法 ( 1) 正交分解法：由于带电粒子在匀强电场中所受电场力和重力都是恒力，不受约束的粒子做的都是匀变速运动，因此可以采用正交分解法处理 . 将复杂的运动分解为两个互相垂直的直线运动，再根据运动合成的方法去求复杂运动的有关物理量 . ( 2) 等效 “ 重力 ” 法：将重力与电场力进行合成，合力 F 合 等效为“ 重力 ” ， a F 合 重力加速度 ” ， F 合 的方向等效为 “ 重力 ” 的方向 . 课堂探究 学科素养培养 专题六 带电粒子在电场中运动综合问题的分析 【 例 2 】 如图 3 所示 , 在竖直平面内固定的 圆形绝缘轨道的圆心 在 O 点 ,半径为 r ,内壁 光滑 , A 、 B 两点分别 是圆弧的
