《2019年高考物理一轮复习 第七章 静电场 专题强化九 带电粒子（带电体）在电场中运动的综合问题课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理一轮复习 第七章 静电场 专题强化九 带电粒子（带电体）在电场中运动的综合问题课件.ppt（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题强化九带电粒子(带电体)在电场中运动的综合问题第七章静电场专题解读1.本专题是动力学和能量观点在带电粒子(带电体)在电场中运动的综合运用，高考常以计算题出现.2.学好本专题，可以加深对动力学和能量知识的理解，能灵活应用受力分析、运动分析特别是曲线运动(平抛运动、圆周运动)的方法与技巧，熟练应用能量观点解题.3.用到的知识：受力分析、运动分析、能量观点.内容索引命题点一示波管的工作原理命题点二带电粒子在交变电场中的运动课时作业命题点三电场中的力电综合问题1命题点一示波管的工作原理1.如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压，则电子枪射出的电子束沿直线运动，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑2
2、.YY上加的是待显示的信号电压XX上是机器自身产生的锯齿形电压，叫做扫描电压，若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象. (如图) 【例1】如图所示为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力
3、(2)求电子从偏转电场射出时的侧移量；答案答案(1)求电子穿过A板时速度的大小；解析分析题眼题眼题眼题组阶题组阶梯突破梯突破1.(多选)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示.如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的A.极板X应带正电 B.极板X应带正电C.极板Y应带正电 D.极板Y应带正电答案分析题眼发射电子，带负电2.图(a)为示波管的原理图.如果在电极YY之间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到图形是答案(a)2命题点二带电粒子在交变电场中的运动1.常见的交变电场常见的产生交变电场的电压波
4、形有方形波、锯齿波、正弦波等.2.常见的题目类型(1)粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解).(2)粒子做往返运动(一般分段研究).(3)粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究).3.思维方法(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)注意对称性和周期性变化关系的应用. 如图(a)所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带
5、正电粒子被固定在两板的正中间P处.若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上.则t0可能属于的时间段是【例2】答案解析因电场随时间变化，交变电场中带电粒子所受到电场力出现周期性变化，导致运动过程出现多个阶段，分段分析是常见的解题思路.若要分析运动的每个细节，一般采用牛顿运动定律的观点分析，借助速度图象能更全面直观地把握运动过程，处理起来比较方便.方法感悟方法感悟题组阶题组阶梯突破梯突破3.(多选)(2015山东理综20)如图甲，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示.t0时刻，质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0 时间内微粒匀速
6、运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出.微粒运动过程中未与金属板接触.重力加速度的大小为g.关于微粒在0T时间内运动的描述，正确的是A.末速度大小为 v0B.末速度沿水平方向C.重力势能减少了 mgdD.克服电场力做功为mgd答案解析题眼抵消重力影响分析4.如图甲所示，A和B是真空中正对面积很大的平行金属板，O是一个可以连续产生粒子的粒子源，O到A、B的距离都是l.现在A、B之间加上电压，电压UAB随时间变化的规律如图乙所示.已知粒子源在交变电压的一个周期内可以均匀产生300个粒子，粒子质量为m、电荷量为q.这种粒子产生后，在电场力作用下从静止开始运动.设粒子一旦碰到金属板，它就附在金属板上不再
7、运动，且电荷量同时消失，不影响A、B板电势.不计粒子的重力，不考虑粒子之间的相互作用力.已知上述物理量l0.6 m，U01.2103 V，T1.2102 s，m51010 kg，q1.0107 C.(1)在t0时刻产生的粒子，会在什么时刻到达哪个极板？根据图乙可知，从t0时刻开始，A板电势高于B板电势，粒子向A板运动. 所以粒子从t0时刻开始，一直加速到达A板.设粒子到达A板的时间为t，答案解析(2)在t0到t 这段时间内哪个时刻产生的粒子刚好不能到达A板？4103 s答案解析(3)在t0到t 这段时间内产生的粒子有多少个可到达A板？100个答案解析3命题点三电场中的力电综合问题1.动力学的观
8、点(1)由于匀强电场中带电粒子所受电场力和重力都是恒力，可用正交分解法.(2)综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式，注意受力分析要全面，特别注意重力是否需要考虑的问题.2.能量的观点(1)运用动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有力做的功，判断选用分过程还是全过程使用动能定理.(2)运用能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现. 如图所示，在E103 V/m的竖直匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道QPN与一水平绝缘轨道MN在N点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径R40 cm，N为半圆形轨道最低点，P为QN圆弧的中点，一带负电q104 C的小滑块质量m10 g，与水
9、平轨道间的动摩擦因数0.15，位于N点右侧1.5 m的M处，g取10 m/s2，求：(1)要使小滑块恰能运动到半圆形轨道的最高点Q，则小滑块应以多大的初速度v0向左运动？(2)这样运动的小滑块通过P点时对轨道的压力是多大？【例3】答案解析分析7 m/s答案0.6 N题眼题眼题眼题组阶题组阶梯突破梯突破5.(多选)在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点，小球抛出时的动能为8 J，在M点的动能为6 J，不计空气的阻力，则下列判断正确的是A.小球水平位移x1与x2的比值为13B.小球水平位移x1与
10、x2的比值为14C.小球落到B点时的动能为32 JD.小球从A点运动到B点的过程中最小动能为6 J答案解析6.如图所示，在倾角37的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E4103 N/C，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板.质量m0.2 kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端以与挡板相碰前的速率返回.已知斜面的高度h0.24 m，滑块与斜面间的动摩擦因数0.3，滑块带电荷量q5.0104 C，取重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小；答案解析2.4 m/s(2)滑块在斜面上运动的总路程s
11、和系统产生的热量Q.答案解析1 m0.96 J滑块最终将静止在斜面底端，(mgqE)hFfs解得滑块在斜面上运动的总路程：s1 mQFfs0.96 J课时作业41.(多选)示波管的内部结构如图甲所示.如果偏转电极XX、YY之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心.如果在偏转电极XX之间和YY之间加上图丙所示的几种电压，荧光屏上可能会出现图乙中(a)、(b)所示的两种波形.则甲123456789A.若XX和YY分别加电压(3)和(1)，荧光屏上可以出现图乙中(a)所示波形B.若XX和YY分别加电压(4)和(1)，荧光屏上可以出现图乙中(a)所示波形C.若XX和YY分别加电压(3)和(2)，荧光屏
12、上可以出现图乙中(b)所示波形D.若XX和YY分别加电压(4)和(2)，荧光屏上可以出现图乙中(b)所示波形要使荧光屏上出现图乙中(a)所示波形，XX加扫描电压(3)，YY加正弦电压(1)，则A正确；要使荧光屏上出现图乙中(b)所示波形，XX加扫描电压(3)，YY加方波电压(2)，则C正确.答案解析1234567892.如图是示波管的原理图.它由电子枪、偏转电极(XX和YY)、荧光屏组成，管内抽成真空.给电子枪通电后，如果在偏转电极XX和YY上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点.(1)带电粒子在_区域是加速的，在_区域是偏转的.(2)若UYY0，UXX0，则粒子向_ _板偏移，若UYY
13、0，UXX0，则粒子向_ _板偏移.答案XY1234567893.将如图所示的交变电压加在平行板电容器A、B两板上，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 往复运动答案解析1234567894.一电荷量为q(q0)、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下，在t0时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图所
14、示.不计重力.求在t0到tT的时间间隔内：(1)粒子位移的大小和方向；答案解析123456789(2)粒子沿初始电场反方向运动的时间.答案解析1234567895.如图甲所示，两平行金属板间距为d，加上如图乙所示的电压，电压的最大值为U0，周期为T.现有一离子束，其中每个离子的质量为m、电荷量为q，从与两板等距处沿着与板平行的方向连续地射入两板间的电场中.设离子通过平行板所需的时间恰好为T(与电压变化周期相同)，且所有离子都能通过两板间的空间打在右端的荧光屏上，求离子击中荧光屏上的位置的范围(不计离子重力).答案解析1234567896.如图所示为静电力演示仪，两金属极板分别固定于绝缘支架上，
15、且正对平行放置.工作时两板分别接高压直流电源的正负极，表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属板中间，则A.乒乓球的左侧感应出负电荷B.乒乓球受到扰动后，会被吸在左极板上C.乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用D.用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，放开后乒乓 球会在两极板间来回碰撞答案解析1234567897.如图所示，O、A、B、C为一粗糙绝缘水平面上的三点，不计空气阻力，一电荷量为Q的点电荷固定在O点，现有一质量为m、电荷量为q的小金属块(可视为质点)，从A点由静止沿它们的连线向右运动，到B点时速度最大，其大小为vm，小金属块最后停止在C点.已知小金属块与水平面间的动摩擦因数为，AB
16、间距离为L，静电力常量为k，则A.在点电荷Q形成的电场中，A、B两点间的电势差为B.在小金属块由A向C运动的过程中，电势能先增大后减小C.OB间的距离为 D.从B到C的过程中，小金属块的动能全部转化为电势能答案解析1234567898.如图所示，一绝缘“”形杆由两段相互平行的足够长的水平直杆PQ、MN和一半径为R的光滑半圆环MAP组成，固定在竖直平面内，其中MN杆是光滑的，PQ杆是粗糙的.现将一质量为m的带正电荷的小环套在MN杆上，小环所受的电场力为重力的 .(1)若将小环由D点静止释放，则刚好能到达P点，求DM间的距离；答案解析4R小环刚好到达P点时，速度为零，对小环从D点到P点过程，由动能
17、定理qEx2mgR00，又由题意得qE mg，联立解得x4R.123456789(2)若将小环由M点右侧5R处静止释放，设小环与PQ杆间的动摩擦因数为，小环所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功.答案解析1234567899.如图所示，匀强电场方向与水平线间夹角30，方向斜向右上方，电场强度为E，质量为m的小球带负电，以初速度v0开始运动，初速度方向与电场方向一致.(1)若小球的带电荷量为q ，为使小球能做匀速直线运动，应对小球施加的恒力F1的大小和方向各如何？答案解析123456789(2)若小球的带电荷量为q ，为使小球能做直线运动，应对小球施加的最小恒力F2的大小和方向各如何？答案解析123456789
