帶電體在電場中的綜合問題課件

1、第26講PART 26帶電體在電場中的綜合問題考點(diǎn)分階突破高考模擬演練教師備用習(xí)題考綱解讀第26講掌握示波管的工作原理,能進(jìn)行簡單計算.能運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解決帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動.能應(yīng)用等效場的思想分析處理帶電粒子在重力場、電場中的運(yùn)動.用力學(xué)的三種觀點(diǎn)解決帶電粒子在電場中的綜合問題.考點(diǎn)一示波器原理考點(diǎn)分階突破知能必備在示波管模型中,帶電粒子經(jīng)加速電場加速,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后,需要經(jīng)歷一段勻速直線運(yùn)動才會打到熒光屏上而顯示亮點(diǎn)P,如圖26-1所示.圖26-1考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考向探究例1(多選)2017河南中原名校質(zhì)檢 圖26-2甲為示波管的結(jié)構(gòu)示意圖,偏轉(zhuǎn)電極中的X

2、X兩極板豎直放置,YY兩極板水平放置,電子槍持續(xù)地發(fā)射電子束.當(dāng)XX、YY之間都不加電壓時,電子束從電子槍射出后沿直線傳播,打在熒光屏中心出現(xiàn)一個亮斑.圖乙、圖丙為隨時間周期性變化的電壓.下列判斷正確的是()圖26-2 考點(diǎn)分階突破A.當(dāng)XX之間不加電壓時,在YY之間加上圖乙所示的電壓,熒光屏上的圖形是一條沿YY方向的直線B.當(dāng)XX之間加上圖丙所示的電壓時,在YY之間不加電壓,熒光屏上的圖形是一條沿YY方向的直線C.當(dāng)XX之間加上圖乙所示的電壓,在YY之間加上圖丙所示的電壓時,熒光屏上的圖形是沿YY方向起伏的正弦曲線D.當(dāng)XX之間加上圖丙所示的電壓,在YY之間加上圖乙所示的電壓時,熒光屏上的圖

3、形是沿YY方向起伏的正弦曲線考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破變式(定性判斷)2016福建莆田質(zhì)檢 示波管是示波器的核心部件,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏等組成,如圖26-3甲所示.示波器的XX和YY兩對電極均不加電壓時,亮斑出現(xiàn)在熒光屏中心.若在電極XX和YY分別加上如圖乙、丙所示的電壓,則熒光屏上出現(xiàn)的圖形為()圖26-3 考點(diǎn)分階突破圖26-4 考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)二帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動考點(diǎn)分階突破知能必備1.常見的交變電場常見的產(chǎn)生交變電場的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等.2.常見的試題類型此類題型一般有三種情況:(1)粒子做單向直線運(yùn)動(一般用牛頓運(yùn)動定律求解);(2)粒子做往返運(yùn)動(一

4、般分段研究);(3)粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(一般根據(jù)交變電場特點(diǎn)分段研究).考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考向探究圖26-5 考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破圖26-6 圖26-7 考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破甲乙 圖26-8 考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破 特別提醒考點(diǎn)三“等效法”解決帶電粒子在電場、重力場中的運(yùn)動問題考點(diǎn)分階突破知能必備考點(diǎn)分階突破考向探究例32017吉安模擬 如圖26-9所示,一條長為L的細(xì)線上端固定,下端拴一個質(zhì)量為m的電荷量為q的小球,將它置于方向水平向右的勻強(qiáng)電場中,使細(xì)線豎直拉直時將小球從A點(diǎn)由靜止釋放,當(dāng)細(xì)線離開豎直位置偏角=60時,小球速度為0.(重力加速

5、度為g)(1)求小球帶電性質(zhì)及電場強(qiáng)度E的大小.(2)若小球在豎直方向上恰好完成圓周運(yùn)動,求從A點(diǎn)釋放時小球應(yīng)有的初速度vA的大小(可含根式).圖26-9考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破變式2016福建廈門一中期中 如圖26-10所示,在豎直平面內(nèi)固定的圓形絕緣軌道的圓心為O、半徑為r、內(nèi)壁光滑,A、B兩點(diǎn)分別是圓軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn),該區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場,一質(zhì)量為m、帶負(fù)電的小球(電荷量不變)在軌道內(nèi)側(cè)做完整的圓周運(yùn)動,經(jīng)過C點(diǎn)時速度最大,O、C連線與豎直方向的夾角=60,CD為直徑,重力加速度為g.求:(1)小球所受到的電場力的大小.(2)小球在A點(diǎn)速度v0為多大時,小球經(jīng)

6、過D點(diǎn)時對圓軌道的壓力最小.圖26-10 考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破 特別提醒把握三點(diǎn),正確解答該類問題1.把電場力和重力合成為一個力,稱為等效場力.2.將疊加場等效為一個新的場,分析“等效重力加速度”“等效最高(低)點(diǎn)”.3.將物體在重力場中做圓周運(yùn)動的規(guī)律遷移到等效場中分析求解即可,如類比“繩球”“桿球”模型臨界值的情況進(jìn)行分析解答.考點(diǎn)四帶電粒子的力電綜合問題考點(diǎn)分階突破知能必備要善于把電學(xué)問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題,建立帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的模型,從以下三個角度進(jìn)行分析與研究.(1)從牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)角度,先分析受力情況,再分析運(yùn)動狀態(tài)和運(yùn)動過程(平衡、加速或減速,是直線運(yùn)

7、動還是曲線運(yùn)動),對勻變速運(yùn)動問題可用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律處理.(2)從功能的角度,分析帶電粒子運(yùn)動過程中功和能的轉(zhuǎn)化關(guān)系,利用動能定理或能量守恒定律解決這類問題.(3)從動量的角度,分析帶電粒子運(yùn)動過程中沖量和動量的轉(zhuǎn)化關(guān)系,利用動量定理或動量守恒解決問題.考點(diǎn)分階突破考向探究例42017四川攀枝花二模 如圖26-11所示,在一傾角為37的絕緣斜面下端O固定有垂直于斜面的絕緣擋板.斜面ON段粗糙,長度s=0.02 m,NM段光滑,長度L=0.5 m.在斜面的所在區(qū)域有豎直向下的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)為2105 N/C.有一小滑塊質(zhì)量為210-3 kg,帶電荷量為+110-7 C,小滑塊與ON段表

8、面間的動摩擦因數(shù)為0.75.將小滑塊從M點(diǎn)由靜止釋放,在運(yùn)動過程中沒有電荷量損失,與擋板相碰后以原速率返回.已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2.求:(1)小滑塊第一次過N點(diǎn)的速度大小;(2)小滑塊最后停在距離擋板多遠(yuǎn)的位置;(3)小滑塊在斜面上運(yùn)動的總路程.圖26-11考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破變式1 (單電荷在電場中的運(yùn)動)如圖26-12所示,在水平方向的勻強(qiáng)電場中有一表面光滑、與水平面成45角的絕緣直桿AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8 m.有一質(zhì)量為500 g的帶電小環(huán)套在直桿上,正以某一速度沿桿勻速下滑.小環(huán)離開桿后正好通過C

9、端的正下方P點(diǎn).(g取10 m/s2)求:(1)小環(huán)離開直桿后運(yùn)動的加速度大小和方向;(2)小環(huán)從C運(yùn)動到P過程中的動能增量;(3)小環(huán)在直桿上勻速運(yùn)動速度的大小v0.圖26-12 考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破變式2 (雙電荷系統(tǒng)在電場中的運(yùn)動)2016江西四校聯(lián)考 如圖26-13所示,一帶電平行板電容器水平放置,板間距d=0.40 m,電容器電容為C=610-4 F,M板帶電荷量為Q=-610-3 C,金屬板M上開有一小孔.有A、B兩個質(zhì)量均為m=0.10 g、電荷量均為q=+8.010-5 C的帶電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),其間用長為L=0.10 m的絕緣輕桿相連,處于豎直狀態(tài),A小球恰

10、好位于小孔正上方H=0.20 m處.現(xiàn)由靜止釋放并讓兩個帶電小球保持豎直下落.(g取10 m/s2)求:(1)小球在運(yùn)動過程中的最大速率.(2)小球從由靜止釋放到距N板的距離最小的過程需要的時間.圖26-13 考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破考點(diǎn)分階突破 特別提醒解答力電綜合問題的一般思路要善于把電學(xué)問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題,建立帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的模型,能夠從帶電粒子的受力與運(yùn)動的關(guān)系及功能關(guān)系兩條途徑進(jìn)行分析與研究.高考模擬演練高考真題圖26-14 高考模擬演練高考模擬演練圖26-15 高考模擬演練高考模擬演練3.2017蘭州一中月考 如圖26-16所示,一個電荷量為-Q的點(diǎn)電荷甲固定在絕緣水平

11、面上的O點(diǎn).另一個電荷量為+q、質(zhì)量為m的點(diǎn)電荷乙,從A點(diǎn)以初速度v0沿它們的連線向甲運(yùn)動,運(yùn)動到B點(diǎn)時速度為v,且為運(yùn)動過程中速度的最小值.已知點(diǎn)電荷乙受到的阻力大小恒為f,A、B兩點(diǎn)間距離為L0,靜電力常量為k,則下列說法正確的是()高考模擬演練精選模擬圖26-16 高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練4.2017浙江鎮(zhèn)海中學(xué)模擬 如圖26-17所示,不帶電的金屬球A固定在絕緣底座上,它的正上方有B點(diǎn),該處有帶電液滴不斷地自靜止開始落下,液滴到達(dá)A球后將電荷量全部傳給A球,設(shè)前一液滴到達(dá)A球后,后一液滴才開始下落,不計空氣阻力和下落液滴之間的影響,則下列敘述中正確的是()A.第一滴液滴做自

12、由落體運(yùn)動,以后液滴做變加速運(yùn)動,都能到達(dá)A球B.當(dāng)液滴下落到重力與電場力大小相等的位置時,開始做勻速運(yùn)動C.所有液滴下落過程所能達(dá)到的最大動能不相等D.所有液滴下落過程中電場力做功相等圖26-17 高考模擬演練高考模擬演練5.2016山東實(shí)驗(yàn)中學(xué)診斷 如圖26-18所示,平行板電容器的板長為L,板間距離為d,板B與水平方向的夾角為,兩板間所加電壓為U,有一帶負(fù)電液滴,帶電荷量為q,以速度v0沿水平方向自A板邊沿進(jìn)入板間后仍沿水平方向運(yùn)動,恰好從B板邊沿水平飛出,求液滴的質(zhì)量及飛出時的速度大小.(重力加速度為g)圖26-18 高考模擬演練教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用

13、習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題6.2017全國卷 真空中存在電場強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場,一帶電油滴在該電場中豎直向上做勻速直線運(yùn)動,速度大小為v0.在油滴處于位置A時,將電場強(qiáng)度的大小突然增大到某值,但保持其方向不變.持續(xù)一段時間t1后,又突然將電場反向,但保持其大小不變;再持續(xù)同樣一段時間后,油滴運(yùn)動到B點(diǎn).重力加速度大小為g.(1)求油滴運(yùn)動到B點(diǎn)時的速度;(2)求增大后的電場強(qiáng)度的大小;為保證后來的電場強(qiáng)度比原來的大,試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的條件.已知不存在電場時,油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動的最大高度恰好等于B、A兩點(diǎn)間距