第一章+習(xí)題課2帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的三種類(lèi)型（課件）新教材高中物理必修第三冊(cè)同步導(dǎo)學(xué)案

習(xí)題課2帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的三種類(lèi)型關(guān)鍵能力合作探究課堂檢測(cè)素養(yǎng)達(dá)標(biāo)課時(shí)作業(yè)鞏固演練類(lèi)型一帶電粒子在電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)1．電場(chǎng)中帶電粒子的分類(lèi)基本粒子帶電微粒示例電子、質(zhì)子、α粒子、正離子、負(fù)離子等帶電小球、液滴、塵埃等特點(diǎn)重力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力，故不計(jì)重力所受重力不可忽略說(shuō)明某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目說(shuō)明或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判定2.兩種處理方法(1)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——牛頓第二定律根據(jù)帶電粒子受到的電場(chǎng)力，用牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子運(yùn)動(dòng)的速度、時(shí)間和位移等。這種方法適用于恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的情況。[典例1]虛線(xiàn)PQ、MN間存在如圖所示的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電粒子的質(zhì)量m＝2.0×10－11

kg，電荷量q＝＋1.0×10－5

C，粒子從a點(diǎn)由靜止開(kāi)始經(jīng)電壓U＝100V的電場(chǎng)加速后，沿垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，從虛線(xiàn)MN上的某點(diǎn)b(圖中未畫(huà)出)離開(kāi)勻強(qiáng)電場(chǎng)，離開(kāi)勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向成30°角。已知PQ、MN間距為20cm，帶電粒子的重力忽略不計(jì)。求：(1)帶電粒子剛進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)的速度大?。?2)水平勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大?。?3)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。針對(duì)訓(xùn)練答案：D類(lèi)型二帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．受力情況：受重力與電場(chǎng)力。2．處理方法：對(duì)于電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)的情況，因重力和電場(chǎng)力都是恒力，所以可以看作一個(gè)力來(lái)分析求解。[典例2]如圖所示，半徑為R的光滑圓環(huán)豎直置于場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的空心小球穿在環(huán)上。當(dāng)小球從頂點(diǎn)A由靜止開(kāi)始下滑到與圓心O等高的位置B時(shí)，求小球?qū)Νh(huán)的壓力。(重力加速度為g)小球?qū)Νh(huán)的作用力與環(huán)對(duì)小球的作用力為作用力與反作用力，兩者等大反向，即小球?qū)Νh(huán)的壓力F′1＝2mg＋3Eq，方向水平向右。[答案]

2mg＋3Eq，方向水平向右2．(多選)如圖所示，一光滑絕緣斜槽放在方向豎直向下、電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，從斜槽頂端A沿斜槽向下釋放一初速度為v0的帶負(fù)電的小球，小球質(zhì)量為m，帶電荷量為q，斜槽底端B與A點(diǎn)的豎直距離為h。則關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法中正確的是(

)針對(duì)訓(xùn)練解析：不仔細(xì)看題目選項(xiàng)，只憑感覺(jué)，則在A、B中會(huì)錯(cuò)選A項(xiàng)。只要注意到“沿斜槽運(yùn)動(dòng)”，就很容易得出若qE>mg，小球會(huì)直接就從斜槽上“飄”起來(lái)了，不再“沿斜槽”運(yùn)動(dòng)，故B對(duì)。若mg＝qE，小球則會(huì)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，若mg>qE，則加速下滑，故C對(duì)。答案：BC類(lèi)型三靜電場(chǎng)中常見(jiàn)的圖像問(wèn)題1．靜電場(chǎng)中圖像的主要類(lèi)型1．受力情況：粒子所受的電場(chǎng)力是周期性變化的，即與速度方向在一段時(shí)間內(nèi)同向，在下一段時(shí)間內(nèi)反向。2．運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：一會(huì)兒加速，一會(huì)兒減速；可能一直向前運(yùn)動(dòng)，也可能做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由粒子最初進(jìn)入電場(chǎng)的時(shí)間決定。3．處理方法：應(yīng)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解。(a)

(b)[答案]

B3．在如圖甲所示的平行板電容器A、B兩板上加上如圖乙所示的交變電壓，開(kāi)始時(shí)B板的電勢(shì)比A板的高，這時(shí)在兩板中間的電子由靜止在電場(chǎng)力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。設(shè)電子在運(yùn)動(dòng)中不與極板發(fā)生碰撞，則下列說(shuō)法正確的是(不計(jì)電子重力)(

)針對(duì)訓(xùn)練

甲乙A．電子先向A板運(yùn)動(dòng)，然后向B板運(yùn)動(dòng)，再返回A板做周期性運(yùn)動(dòng)B．電子一直向A板運(yùn)動(dòng)C．電子一直向B板運(yùn)動(dòng)D．電子先向B板運(yùn)動(dòng)，然后向A板運(yùn)動(dòng)，再返回B板做周期性運(yùn)動(dòng)解析：由運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)規(guī)律畫(huà)出如圖所示的v-t圖像，可知電子一直向B板運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確。答案：C1.如圖所示，真空中只有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和豎直向下的重力場(chǎng)，在豎直平面內(nèi)有一初速度為v0的帶電微粒，恰能沿圖示虛線(xiàn)由A向B做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，那么(

)A．微粒帶正、負(fù)電荷都有可能B．微粒做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C．微粒做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D．微粒做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)解析：微粒做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件是速度方向和合力的方向在同一條直線(xiàn)上，只有微粒受到水平向左的電場(chǎng)力才能使合力的方向與速度方向在同一條直線(xiàn)上，由此可知微粒所受的電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，則微粒必帶負(fù)電，且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中微粒做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確。答案：B2．(多選)如圖所示，平行板電容器傾斜放置，兩正對(duì)極板跟水平面成45°角，極板間存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，有一質(zhì)量為m的帶電小球由極板間某處?kù)o止釋放后沿平行于極板方向運(yùn)動(dòng)，最后飛出電場(chǎng)，已知重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是(

)解析：小球首先要受到豎直向下的重力的作用，小球由極板間某處?kù)o止釋放后沿平行于極板方向運(yùn)動(dòng)，則小球只能向左下方運(yùn)動(dòng)，則受到的電場(chǎng)力的方向垂直于極板的方向向左，可知小球帶負(fù)電，故A正確；小球受到重力與電場(chǎng)力的作用，如圖，答案：AC3．(多選)一半徑為R的光滑圓環(huán)豎直放在水平向右的場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如圖所示，環(huán)上a、c是豎直直徑的兩端，b、d是水平直徑的兩端，質(zhì)量為m的帶負(fù)電小球套在圓環(huán)上，并可沿環(huán)無(wú)摩擦滑動(dòng)。已知小球自a點(diǎn)由靜止釋放，沿abc運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，由此可知(

)A．小球所受重力與電場(chǎng)力大小相等B．小球在d點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能最小C．小球在d點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能最大D．小球在圓環(huán)上b、c中點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大解析：根據(jù)動(dòng)能定理，從a到d過(guò)程，有mgR－qER＝0，解得qE＝mg，即電場(chǎng)力與重力大小相等，故A正確。根據(jù)功能關(guān)系，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力向左，故運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做的正功最多，電勢(shì)能減少的最多，所以小球在b點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能最小，故B錯(cuò)誤。根據(jù)功能關(guān)系，除重力外其余力做功等于機(jī)械能的增加量；小球受到重力、電場(chǎng)力和環(huán)的彈力作用，彈力沿徑向，速度沿著切向，故彈力一直不做功，除重力外只有電場(chǎng)力做功，由于電場(chǎng)力水平向左，故運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做的功最多，機(jī)械能增量最大，故小球在b點(diǎn)時(shí)，機(jī)械能最大，故C錯(cuò)誤。電場(chǎng)力與重力大小相等，故重力場(chǎng)和電場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中的最低點(diǎn)在bc段圓弧的中點(diǎn)處，小球運(yùn)動(dòng)到此處時(shí)動(dòng)能最大，故D正確。故選A、D。答案：AD4.如圖所示，用長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線(xiàn)拴一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，細(xì)線(xiàn)的另一端懸掛于O點(diǎn)，