《优生培训教案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《优生培训教案.doc（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第一章 静电场 高二物理优生培训教案 莫德智第一讲 静电感应与静电平衡2第二讲 带电粒子在电场中的运动5第三讲 电路的简化、计算与分析11第四讲、电学黑盒问题专题13第五讲 伏安法测电阻电路分析15第六讲、滑动变阻器专题17第七讲 测定电源的电动势和内阻19第八讲 带电粒子在磁场中的运动22第九讲 带电粒子在复合场中的运动26第一讲 静电感应与静电平衡教学目标1、知道静电平衡的导体性质，能根据电场线、静电平衡等电场知识分析静电平衡和静电屏蔽问题；知识要点1、静电感应现象：把金属导体放在电场E中，由于导体内自由电子受电场力的作用做定向运动，使导体上的电荷重新分布的现象叫做静电感应。2、静电平衡
2、：发生静电感应的导体，当导体内自由电荷移动后产生的附加电场E与外电场场强完全抵消时，自由电子定向移动停止（实际上是一种动态平衡），这时导体所处的状态称为静电平衡。3、处于静电平衡状态的导体的特点（1）导体内部场强处处为零，导体内无电场线；（2）导体所带净电荷全部分布在导体的外表面上；（3）导体是一个等势体，表面是一个等势面，导体内部及表面的电势相同；（4）导体表面上任一点的场强方向与该点的表面垂直；4、电荷如何做定向运动问题的分析用沿电场线方向电势降落，分析静电平衡破坏前各点的电势高低，在原有的静电平衡状态破坏而达到新的静电平衡状态过程中，导体中自由电子总是从电势低的位置向电势高的位置移动，达
3、到新的平衡状态后，净电荷总是分布在导体外表面。5、静电屏蔽：导体球壳(或金属网罩)内达到静电平衡后，内部场强处处为零，不受外部电场的影响，这种现象叫静电屏蔽（1）一个接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内带电体对腔外空间电场没有影响，这就是静电屏蔽。如下图中的B、C所示的情况。（2）空腔导体不接地时，腔外电场对腔内无影响，但腔内带电体对腔外空间将产生影响。P +P P ABC 典型例题1一验电器带有少量负电荷，然后拿一带电棒靠近验电器的金属球，发现金箔张角先减小至闭合，然后又张开，则带电棒带何种电荷？分析：带正电，原因是：靠近时，验电器金泊中的电子向上移动，张角变小，直到闭合；继续
4、靠近，下端将出现正电荷，张角又变大。2一个带正电的绝缘导体球A，靠近一中性的绝缘导体B，下列四图中是导体A、B上电荷分布示意图，其中错误的AAABBB（B）（A）（C）（D）+-+B-+-A+是（B C D）提示：B选项违反了电荷守恒定律；C选项两导体不可能均带异种电荷，否则电势就无高低可言，具体可用电势线判断电势的高低的办法；D选项A其电荷不可能仍均匀分布。+MN3带正电的金属球M和不带电的枕形导体N均用绝缘柱支撑着，如图所示，当M靠近N时，在N的两端将出现等量的异种电荷，则以下说法中正确的是（ D ）A用手接触N的左端，先移开手，然后移开带电体M，N将带正电B用手接触N的右端，先移开带电体
5、M，然后移开手，N将带负电C用手接触N中间无电荷的部分，先移开手，然后移开带电体M，N将不带电D无论用手接触N的什么位置，只要先移开手，然后移开带电体M，N都将带负电解：由于静电感应，N两端出现等量异种电荷，静电平衡时是一个等势体，有电场线从N的右端发出，终止于大地，当用手接触N时，不论接触何处，均有匀电荷从大地运动到N，最终N带负电。 【点评】解决静电平衡问题，首先应弄清静电平衡时电场线分布，空间各点电势高低，当破坏原来的平衡时，必有电荷移动，移动的方向是负电荷逆着电场线运动，达新的平衡时，要根据静电平衡的特点，确定最终状态。+BA4有一个带正电荷的金属球壳A，壳内有一不带电的金属球B，金属
6、球壳A上开一小孔，现将B球接地，B球静电平衡后电性如何? 解：当B 未接地时，B在A内无电场，A、B为等势体，当B接地后，电子向B流动，结果，UAUB，说明有电场线A发出，而终于B。5一个带正电的绝缘球壳A、顶点孔，两只带正电的金属小球B、C用金属线连接，C放在A处较远处，B与A的内表面接触后提悬在A内，如图静电平衡时下述说法正确的有：(B D )AB、C均不带电BB不带电，C带正电CC接地后，B不带电+BAC+DC接地后，B带负电，A的外表面正电荷减少。解：（1）当B与A都接触后，A、C属整体的外表面，故C带正电，B为内表面，不带电。（2）C接地后，B、C与地等势，平衡后，B、C必带负电，因
7、而UAUB=UC（3）由于B带负电，则A内表面必有正电荷，A外部正电荷减少第二讲 带电粒子在电场中的运动教学目标能运用动力学知识以及能量、动量观点解决带电粒子在电场中的加速和偏转问题知识要点1物体的运动规律物体的运动性质由物体的初速度和物体所受合外力决定若物体所受合外力与初速方向在一条直线上，则物体做直线运动其中：合外力方向与速度方向相同时物体加速运动；方向相反时物体减速运动若物体所受合外力方向与初速度方向不在同一直线上，则物体做曲线运动物体做曲线运动时，其运动轨迹相对初速方向向合外力一侧弯曲2带电粒子在电场中的运动V0V粒子在电场中加速：如图所示，若不计重力，粒子质量为，电量为，加速电压为U
8、，初速为V0，加速后的速度为v，则有：粒子在电场中偏转：o如图所示，若不计重力，粒子质量为m，电量为q，初速度与电场垂直，电容器两极板间的偏转电压为U，两板长为L，距离为d，在水平方向，有：x0 t在竖直方向，有：yat2，其中a当粒子离开电场时，运动时间：偏转距离：偏转角：粒子离开电场时，末速度方向与初速度方向的夹角tan若将粒子离开电场时的末速度反向延长，与入射线相交于一点O，则O点与极板右端的距离L为：L即粒子“好象”是从入射线中点射出的一样若粒子先经加速电压U1加速，再垂直进入电压为U2的偏转电场，则：偏转距离 且qU1故即偏转距离与粒子质量、电量无关偏转角正切也与粒子的质量、电量无关
9、典型例题1如图中A、B表示真空中相距为d的两平等金属板，加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场，图乙表示周期性的交变电压波形。在A、B两板上加上图乙所示的交变电压，电子（质量为m，电量为e）从B板进入电场由静止开始在电场力作用下运动。AB甲0t/su/VT/2T3T/2乙（1）电子在t=0、，时刻进入电场，能否到达A板？（2）现有连续不断的电子进入电场（初速度可认为是零），发现只有在每个周期的前内电子方能打在A板上，试求电子到达A板的速度范围。解：（1）如果t=0时刻进入电场，电子向右加速运动后，向右减速运动，由动量定理知速度减为零；接着再向右由静止向右加速运动，重复以上过程。因此不论d为多
10、少，电子一直向右运动，必能到达A板。如果时刻进入电场，若d足够大，经分析可知电子在时刻进入电场时，它先向右匀加速运动，接着向右匀减速运动而停止；再就是向左匀加速运动，再向左匀减速运动停止，回到初始位置。一个周期结束时，前进的距离S等于后退的距离S。要使电子能打到A极板，必需满足dS而，据上面分析，应满足：即：，只要满足此式，电子就能到达A板。如果电子如果从时刻进入电场，向右加速后，接着向右减速运动，速度减速为零。再就是向左加速，向左减速，速度减为零，完成一个周期，发现前进的距离要大于向左后退的距离。无论d为多少，电子一定能打到A板上。如果电子如果从时刻进入电场，先向右加速度，接着向右减速运动，
11、速度减为零，再就是就是向左加速，向左减速，实际上已经从B向左飞出去了。如果板间距离较短，可达A板，条件是：，即：（2）从(1)的分析可知， 时刻进入电场的粒子达到A板的速度恰好为零，t=0时刻和时刻进入的电子在电场中运动的vt图象，如图所示，由于t=0时刻进人电场的粒子加速时间最长，故到达A板的速度最大。设两极板间距离为d，则0tv 若t=0时刻进入的电子，在T/2内加速的距离为显然超过了两板的距离d，说明电子一直加速，到达A的速度应， 因此，带电粒子到达A板可能的速度范围为 【点评】解这类问题的方法是，取加速时间与减速时间相等，将时间分成许多段，逐段进行分析，比较前进位移和后退位移大小（前T
12、/4内进入，前进的距离大于后退的距离，在后T/4内进入，前进距离小于后退距离），就能判断粒子各时刻的位置了。2如图所示为示波管平面图，电子从灯丝K发出（初速度为零），经电压U1加速后垂直进入电压为U2的电场中进行偏转，偏转电极板长L1，两板距离为d，偏转极板右边缘距荧光屏为L2，电子质量为m，电荷量为e，求：（1）电子穿过A板时的速度大小（2）电子从偏转电场射出时的侧移量。（3）P点到O点的距离（不计电子的重力）。【解析】（1）电子加速后的速度设为V0，由动能定理可得：，得：（2）电子垂直进行偏转电场后作类平抛运动，水平方向做匀速运动：竖直方向做初速度为零的匀加速运动：（3）电子出偏转电场时的
13、偏转角为：电子飞出偏转电场到荧光屏是作匀速直线运动，设y2=O1P故P到O的距离为：方法二：利用“入射点速度方向和出射点速度反向延长线交点一定在金属板的L/2处”求解，【点评】不论带电粒子的m，q如何，只要经过同一加速电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出电场的偏距离y和偏转角都是相同的。当带电粒子在电场中做匀变速直线运动时，一般用牛顿定律结合运动学公式处理，若不涉及时间问题时则应用动能定理较为简捷。0t/su/V0.010.02（甲）Oy/cmx/cm(乙)3、在上题图中，如果U1=100V，d=04cm，L1=2cm，L2=4cm，m=0911030kg，e=161019C，偏转极板加上的是下图中的正弦交流电， (1)试求在一个周期内，荧光屏上无光斑的时间范围。(2)试图乙中画出电子打在荧光屏上的轨迹图。解：（1）电子射入电偏转电场的速度为电子穿过极板的时间为：发现远小于偏转电压的周期，因此电子在穿过偏转电场时可认为两极板电压不变。由上题可知，y1的最大值为，可由下式算出最大偏转电压为U0得：从甲图知，t为：及的电压超过8V，无电子打开屏上。故所求时间范围是：及（2）在荧光屏上离O的距离为则y的最大值ym是：则在屏上的轨迹为一沿y轴的直段，y的范围是10cm10cmEABqEmgFO4如图所示，在水平向右的匀强电场
