高中物理電場與示波器習(xí)題課帶電粒子在電場中運動滬科PPT課件

1、內(nèi)容索引知識探究達標(biāo)檢測第1頁/共28頁1知識探究第2頁/共28頁一、帶電粒子在電場中的直線運動1.帶電粒子在電場中做直線運動(1)勻速直線運動：此時帶電粒子受到的合外力一定等于 ，即所受到的電場力與其他力 .(2)勻加速直線運動：帶電粒子受到的合外力與其初速度方向 .(3)勻減速直線運動：帶電粒子受到的合外力與其初速度方向 .2.討論帶電粒子在電場中做直線運動(加速或減速)的方法：(1)力和加速度方法牛頓運動定律、勻變速直線運動公式.(2)功和能方法動能定理；(3)能量方法能量守恒定律；零同向平衡反向第3頁/共28頁例例1如圖1所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量為m

2、、帶電荷量為q的小球在B板下方距離B板為H處，以初速度v0豎直向上運動，從B板小孔進入板間電場.(1)帶電小球在板間做何種運動？圖1答案解析見解析帶電小球在電場外只受重力的作用做勻減速直線運動，在電場中受重力和電場力作用做勻減速直線運動.第4頁/共28頁(2)欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢差為多少？答案解析見解析整個運動過程中重力和電場力做功，由動能定理得第5頁/共28頁二、帶電粒子在電場中的類平拋運動帶電粒子在電場中做類平拋運動涉及帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的運動規(guī)律，利用運動的合成與分解把曲線運動轉(zhuǎn)換為直線運動研究，涉及運動學(xué)公式、牛頓運動定律、動能定理、功能關(guān)系的綜合應(yīng)用.第6頁/共

3、28頁例例2如圖2所示，A、B為兩塊足夠大的相距為d的平行金屬板，接在電壓為U的電源上.在A板的中央P點放置一個電子發(fā)射源.可以向各個方向釋放電子.設(shè)電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，射出的初速度為v.求電子打在B板上的區(qū)域面積.(不計電子的重力)圖2答案解析第7頁/共28頁打在最邊緣的電子，其初速度方向平行于金屬板，在電場中做類平拋運動，在垂直于電場方向做勻速運動，即rvt在平行電場方向做初速度為零的勻加速運動，即第8頁/共28頁第9頁/共28頁三、帶電粒子在交變電場中的運動交變電場作用下粒子所受的電場力發(fā)生改變，從而影響粒子的運動性質(zhì)；由于電場力周期性變化，粒子的運動性質(zhì)也具有周期性；研究帶電粒

4、子在交變電場中的運動需要分段研究，特別注意帶電粒子進入交變電場的時間及交變電場的周期.第10頁/共28頁例例3(多選)帶正電的微粒放在電場中，場強的大小和方向隨時間變化的規(guī)律如圖3所示.帶電微粒只在電場力的作用下從t0時刻由靜止開始運動，則下列說法中正確的是A.微粒在01 s內(nèi)的加速度與12 s內(nèi)的加速度相同B.微粒將沿著一條直線運動C.微粒做往復(fù)運動D.微粒在第1 s內(nèi)的位移與第3 s內(nèi)的位移相同圖3答案解析帶正電的微粒放在電場中，第1 s內(nèi)加速運動，第2 s內(nèi)減速至零，以后重復(fù)以上運動過程，運動方向不變，故B、D對.第11頁/共28頁四、帶電粒子在電場中的圓周運動解決電場中的圓周運動問題，

5、關(guān)鍵是分析向心力的來源，有時可以把電場中的圓周運動等效為豎直面內(nèi)的圓周運動，找出等效“最高點”和“最低點”.第12頁/共28頁例例4如圖4所示，半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)的環(huán)面固定在水平面上，場強為E的勻強電場與環(huán)面平行.一電量為q、質(zhì)量為m的小球穿在環(huán)上，可沿環(huán)做無摩擦的圓周運動，若小球經(jīng)A點時，速度vA的方向恰與電場垂直，且圓環(huán)與小球間沿水平方向無力的作用，求：(1)速度vA的大??；圖4答案解析第13頁/共28頁第14頁/共28頁(2)小球運動到與A點對稱的B點時，對環(huán)在水平方向的作用力的大小.答案解析6qE第15頁/共28頁解以上兩式得小球在B點受到的環(huán)的水平作用力為：FB6qE，由牛頓第三定

6、律知，小球在B點對環(huán)在水平方向的作用力大小為6qE.第16頁/共28頁達標(biāo)檢測2第17頁/共28頁1.(帶電粒子在電場中的直線運動)(多選)如圖5所示，平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連.若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子A.所受重力與電場力平衡 B.電勢能逐漸增加C.動能逐漸增加 D.做勻變速直線運動123答案圖54解析第18頁/共28頁對帶電粒子受力分析如圖所示，F(xiàn)合0，則A錯.由圖可知電場力與重力的合力方向與v0方向相反，F(xiàn)合對粒子做負(fù)功，其中mg不做功，Eq做負(fù)功，故粒子動能減少，電勢能增加，B正確，C錯誤.F合恒定且F合與

7、v0方向相反，粒子做勻減速直線運動，D項正確.1234第19頁/共28頁2.(帶電粒子在電場中的類平拋運動)(多選)如圖6所示，一電子沿x軸正方向射入電場，在電場中的運動軌跡為OCD，已知 ，電子過C、D兩點時豎直方向的分速度為vCy和vDy；電子在OC段和OD段動能的變化量分別為Ek1和Ek2，則A.vCyvDy12 B.vCyvDy14C.Ek1Ek213 D.Ek1Ek214答案1234圖6第20頁/共28頁3.(帶電粒子在交變電場中的運動)如圖7甲所示，在間距足夠大的平行金屬板A、B之間有一電子，在A、B之間加上如圖乙所示規(guī)律變化的電壓，在t0時刻電子靜止且A板電勢比B板電勢高，則12

8、34圖7答案解析第21頁/共28頁粒子先向A板做半個周期的勻加速運動，接著做半個周期的勻減速運動，經(jīng)歷一個周期后速度為零，以后重復(fù)以上過程，運動方向不變，選B.1234第22頁/共28頁4.(帶電粒子在電場中的圓周運動)如圖8所示，ABCD為豎直放在場強為E104 N/C的水平勻強電場中的絕緣光滑軌道，其中軌道的ABC部分是半徑為R0.5 m的半圓環(huán)(B為半圓環(huán)的中點)，軌道的水平部分與半圓環(huán)相切于C點，D為水平軌道的一點，而且CD2R，把一質(zhì)量m100 g、電荷量q104 C的帶負(fù)電小球，放在水平軌道的D點，由靜止釋放后，在軌道的內(nèi)側(cè)運動.g10 m/s2，求：(1)它到達B點時的速度是多大；答案解析1234圖8第23頁/共