物理高考熱點(diǎn)預(yù)測(cè)復(fù)習(xí)：47電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

第7講電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)第1頁(yè)【考綱資訊】電荷電荷守恒定律點(diǎn)電荷Ⅰ庫(kù)侖定律 Ⅱ靜電場(chǎng)電場(chǎng)線電勢(shì)能電勢(shì)等勢(shì)面 Ⅰ電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)電勢(shì)差 Ⅱ勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系 Ⅰ帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) Ⅱ電容電容器

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第2頁(yè)【考情快報(bào)】1.單獨(dú)考查電場(chǎng)性質(zhì)與特點(diǎn)等考點(diǎn)時(shí)，題型普通為選擇題；考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，題型普通為計(jì)算題。2.預(yù)計(jì)年高考對(duì)該講考查主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面:(1)電場(chǎng)性質(zhì)與特點(diǎn)結(jié)合曲線運(yùn)動(dòng)條件﹑功效關(guān)系等主干知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行綜合考查，普通為選擇題題型。(2)電容器決定式和定義式綜合電路分析問(wèn)題考查，這類(lèi)問(wèn)題應(yīng)該出現(xiàn)在選擇題中。(3)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)結(jié)協(xié)力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律﹑功效關(guān)系及電場(chǎng)力做功特點(diǎn)等考點(diǎn)綜合問(wèn)題考查仍將是命題熱點(diǎn)。第3頁(yè)【體系構(gòu)建】第4頁(yè)【關(guān)鍵自查】一、電場(chǎng)性質(zhì)1.力性質(zhì)(1)電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)表示式(2)電場(chǎng)線①能直觀地描述電場(chǎng)_____和_____。②沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)_____,電場(chǎng)線密集地方電勢(shì)降低得快。定義式點(diǎn)電荷勻強(qiáng)電場(chǎng)E=E=E=強(qiáng)弱方向降低第5頁(yè)2.能性質(zhì)(1)電勢(shì)①定義式:φ=。②相對(duì)性:電勢(shì)含有_______，與零勢(shì)能點(diǎn)選取相關(guān)。(2)電勢(shì)差①定義式:UAB=。②電勢(shì)差與電勢(shì)關(guān)系:UAB=_______，電勢(shì)差是_______，與零勢(shì)能點(diǎn)選取無(wú)關(guān)。(3)電勢(shì)能:電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減??；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。相對(duì)性絕正確φA-φB第6頁(yè)二、電容及帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)1.電容(1)定義式:C=，適合用于任何電容器。(2)平行板電容器決定式:C=，僅適合用于平行板電容器。第7頁(yè)2.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)(1)加速運(yùn)動(dòng)①在如圖所表示勻強(qiáng)電場(chǎng)中,v0與E平行時(shí),應(yīng)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解,基本方程為a=,E=,2ad=。②非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,用動(dòng)能定理求解,基本方程為qU=。第8頁(yè)(2)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)①處理方法:利用運(yùn)動(dòng)合成與分解思想處理，也就是初速度方向上_____________和電場(chǎng)力方向上_______________。②偏轉(zhuǎn)規(guī)律:在如圖所表示勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有以下規(guī)律偏轉(zhuǎn)位移:y=偏轉(zhuǎn)角:tanφ==。勻速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)第9頁(yè)【熱點(diǎn)考向1】對(duì)電場(chǎng)性質(zhì)了解與應(yīng)用【典題訓(xùn)練1】(·重慶高考)空間中P、Q兩點(diǎn)處各固定一個(gè)點(diǎn)電荷,其中P點(diǎn)處為正電荷,P、Q兩點(diǎn)附近電場(chǎng)等勢(shì)面分布如圖所表示,a、b、c、d為電場(chǎng)中4個(gè)點(diǎn)。則()第10頁(yè)A.P、Q兩點(diǎn)處電荷等量同種B.a點(diǎn)和b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同C.c點(diǎn)電勢(shì)低于d點(diǎn)電勢(shì)D.負(fù)電荷從a到c，電勢(shì)能降低【解題指導(dǎo)】解答本題需要把握以下三點(diǎn):(1)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直。(2)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低。(3)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變之間關(guān)系。第11頁(yè)【解析】選D。圖中畫(huà)出是等勢(shì)面分布圖,而不是電場(chǎng)線分布圖,因?yàn)殡妶?chǎng)線與等勢(shì)面垂直,所以依據(jù)這一點(diǎn)就能夠畫(huà)出電場(chǎng)線分布圖,如圖所表示。電場(chǎng)線必須畫(huà)成從P出發(fā)終止于Q,所以Q必是負(fù)電荷,A錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同,B錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,所以c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)電勢(shì),C錯(cuò)誤；負(fù)電荷從a到c,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能降低,D正確。第12頁(yè)【典題訓(xùn)練2】(·濰坊一模)(多選)如圖所表示，在足夠大光滑絕緣水平面內(nèi)有一帶正電點(diǎn)電荷a(圖中未畫(huà)出)。與a帶同種電荷質(zhì)點(diǎn)b僅在a庫(kù)侖力作用下。以初速度v0(沿MP方向)由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，到N點(diǎn)時(shí)速度大小為v，且v<v0。則()A.a電荷一定在虛線MP下方B.b電荷在M點(diǎn)、N點(diǎn)加速度大小可能相等C.b電荷在M點(diǎn)電勢(shì)能小于在N點(diǎn)電勢(shì)能D.b電荷從M點(diǎn)到N點(diǎn)過(guò)程中，a電荷對(duì)其做總功為負(fù)值第13頁(yè)【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)該注意以下三點(diǎn):(1)曲線運(yùn)動(dòng)物體其運(yùn)動(dòng)軌跡向著合外力一側(cè)彎曲，由此判定電場(chǎng)力方向，確定源電荷位置；(2)點(diǎn)電荷電場(chǎng)分布規(guī)律和特點(diǎn)；(3)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變之間關(guān)系。第14頁(yè)【解析】選A、C.D。由質(zhì)點(diǎn)b僅在a庫(kù)侖力作用下運(yùn)動(dòng)軌跡可知，a電荷一定在虛線MP下方，選項(xiàng)A正確；依據(jù)v＜v0可知，N點(diǎn)距離點(diǎn)電荷a比M點(diǎn)近，b電荷在M點(diǎn)加速度大小比N點(diǎn)小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)電荷b電勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變可得，b電荷在M點(diǎn)電勢(shì)能小于在N點(diǎn)電勢(shì)能，選項(xiàng)C正確；b電荷從M點(diǎn)到N點(diǎn)過(guò)程中，動(dòng)能減小，由動(dòng)能定理可知，a電荷對(duì)其做總功為負(fù)值，選項(xiàng)D正確。第15頁(yè)【拓展提升】【考題透視】靜電場(chǎng)性質(zhì)與特點(diǎn)以及常見(jiàn)電場(chǎng)分布規(guī)律問(wèn)題是近幾年高考熱點(diǎn)，分析近幾年高考命題，命題規(guī)律主要有以下三點(diǎn):(1)以選擇題形式考查，普通考查靜電場(chǎng)分布規(guī)律(電場(chǎng)線及等勢(shì)面規(guī)律)。(2)以選擇題形式考查電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變之間關(guān)系，動(dòng)能定理在靜電場(chǎng)中應(yīng)用。(3)得分關(guān)鍵點(diǎn):熟記電場(chǎng)性質(zhì)及相關(guān)公式。第16頁(yè)【借題發(fā)揮】判斷電場(chǎng)性質(zhì)普通解題思緒(1)明確電場(chǎng)電場(chǎng)線與等勢(shì)面分布規(guī)律；(2)利用電場(chǎng)線疏密分布規(guī)律或場(chǎng)強(qiáng)疊加原理判定場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)弱；(3)依據(jù)電場(chǎng)線方向、電場(chǎng)線疏密及電勢(shì)能大小分析電勢(shì)高低；(4)應(yīng)用電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變之間關(guān)系判定電勢(shì)能大小或電場(chǎng)力做功情況。

第17頁(yè)【創(chuàng)新預(yù)測(cè)】如圖所表示為一個(gè)點(diǎn)電極A與平板電極B接入電源時(shí)空間電場(chǎng)分布圖，C為A到B垂線中點(diǎn)，D.E為同在AB直線上兩點(diǎn)，DC=CE，F(xiàn)、G處于DE中垂線上，F(xiàn)C=CG，以下說(shuō)法正確是()第18頁(yè)A.A電極帶電量小于B電極帶電量B.F點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度C.DC兩點(diǎn)間電勢(shì)差小于CE兩點(diǎn)間電勢(shì)差D.電子從F點(diǎn)沿直線移動(dòng)到G點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功第19頁(yè)【解析】選D。A電極與B電極接在同一電源兩極,帶電量相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)電場(chǎng)線分布規(guī)律可知,F點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從D到E電場(chǎng)強(qiáng)度逐步減小,而DC=CE,又U=E·d,所以DC兩點(diǎn)間電勢(shì)差大于CE兩點(diǎn)間電勢(shì)差,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；如圖所表示,電子從F點(diǎn)沿直線移動(dòng)到G點(diǎn),電子電勢(shì)能先減小后增加,所以,電場(chǎng)力先做正功,后做負(fù)功,選項(xiàng)D正確。第20頁(yè)【熱點(diǎn)考向2】電容器與粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律【典題訓(xùn)練3】(·新課標(biāo)全國(guó)卷)(多項(xiàng)選擇)如圖,平行板電容器兩個(gè)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表示水平直線經(jīng)過(guò)電容器,則在此過(guò)程中,該粒子()A.所受重力與電場(chǎng)力平衡 B.電勢(shì)能逐步增加C.動(dòng)能逐步增加 D.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)第21頁(yè)【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn):(1)由直線運(yùn)動(dòng)條件分析帶電粒子受力情況，并確定運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。(2)由動(dòng)能定理分析能量改變情況。第22頁(yè)【解析】選B.D。分析帶電粒子受力情況，畫(huà)出其受力圖如圖所表示。能夠看出其協(xié)力方向與其速度方向相反。所以,帶電粒子在電場(chǎng)中做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。電場(chǎng)力做負(fù)功，重力不做功，動(dòng)能降低，電勢(shì)能增加,故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)B.D正確。第23頁(yè)【典題訓(xùn)練4】(·廣東高考)(多項(xiàng)選擇)如圖所表示是靜電礦料分選器原理示意圖,帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場(chǎng)后,分落在搜集板中央兩側(cè),對(duì)礦粉分離過(guò)程,下列表述正確有()A.帶正電礦粉落在右側(cè)B.電場(chǎng)力對(duì)礦粉做正功C.帶負(fù)電礦粉電勢(shì)能變大D.帶正電礦粉電勢(shì)能變小第24頁(yè)【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn):(1)平行板間電場(chǎng)方向與極板上所帶電荷電性間關(guān)系:“由正極板指向負(fù)極板”。(2)電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向、電荷電性間關(guān)系。(3)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變之間關(guān)系。第25頁(yè)【解析】選B.D。由題圖可知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)方向水平向左，故帶正電礦粉受水平向左電場(chǎng)力作用而落在左側(cè)，A錯(cuò)。在帶正電礦粉下落過(guò)程中，因?yàn)槭艿较蜃箅妶?chǎng)力作用而向左運(yùn)動(dòng)，故電場(chǎng)力對(duì)帶正電礦粉做正功，帶正電礦粉電勢(shì)能減小,則B.D正確。對(duì)于帶負(fù)電礦粉而言，因?yàn)槭艿剿较蛴译妶?chǎng)力作用而向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)其做正功，電勢(shì)能減小，C錯(cuò)。第26頁(yè)【拓展提升】【考題透視】平行板電容器問(wèn)題是近幾年高考中時(shí)常出現(xiàn)考點(diǎn)，分析近幾年高考命題，命題規(guī)律主要有以下幾點(diǎn):(1)普通以選擇題形式考查電容器定義式和平行板電容器決定式；(2)以選擇題形式考查極板間場(chǎng)強(qiáng)﹑極板間電勢(shì)、帶電粒子電勢(shì)能及電容器充放電規(guī)律等問(wèn)題。第27頁(yè)【借題發(fā)揮】平行板電容器問(wèn)題分析思緒(1)明確平行板電容器中哪些物理量是不變,哪些物理量是改變以及怎樣改變；(2)應(yīng)用平行板電容器決定式C=分析電容器電容變化；(3)應(yīng)用電容器定義式分析電容器帶電量和兩板間電壓變化情況；(4)依據(jù)控制變量法對(duì)電容器改變進(jìn)行綜合分析,得出結(jié)論。第28頁(yè)【創(chuàng)新預(yù)測(cè)】科學(xué)家研究發(fā)覺(jué)，磁敏電阻(GMR)阻值隨所處空間磁場(chǎng)增強(qiáng)而增大，圖示電路中，GMR為一個(gè)磁敏電阻，R、R2為滑動(dòng)變阻器，R1.R3為定值電阻，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1和S2閉合時(shí)，電容器一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則()第29頁(yè)A.只調(diào)整電阻R，當(dāng)P1向右端移動(dòng)時(shí)，電阻R1消耗電功率變大B.只調(diào)整電阻R，當(dāng)P1向右端移動(dòng)時(shí)，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng)C.只調(diào)整電阻R2，當(dāng)P2向下端移動(dòng)時(shí)，電阻R1消耗電功率變大D.只調(diào)整電阻R2，當(dāng)P2向下端移動(dòng)時(shí)，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng)第30頁(yè)【解析】選A。閉合S1和S2時(shí),帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)向右移動(dòng)滑片P1時(shí),滑動(dòng)變阻器R接入電路有效阻值增加,經(jīng)過(guò)電磁鐵電流減小,磁敏電阻所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度減弱,磁敏電阻阻值減小,依據(jù)閉合電路歐姆定律得知,經(jīng)過(guò)電阻R1電流增加,電阻R1消耗功率P1=I2·R1增加,選項(xiàng)A正確；當(dāng)向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R滑片P1時(shí),經(jīng)過(guò)電阻R1電流增加,滑動(dòng)變阻器R2兩端電壓增加,也就是電容器兩極板間電壓增大,粒子所受電場(chǎng)力增大,電場(chǎng)力第31頁(yè)大于重力,帶電微粒向上運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤；只調(diào)整電阻R2,當(dāng)P2向下端移動(dòng)時(shí),磁敏電阻阻值保持不變,滑動(dòng)變阻器R2有效阻值增加,經(jīng)過(guò)電阻R1電流減小,電阻R1消耗電功率變小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電容器兩板間電壓為UC=E-U1-U內(nèi)-UGMR=E-I(R1+r+RGMR),電壓增加,帶電微粒向上運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。第32頁(yè)【熱點(diǎn)考向3】帶電粒子在電場(chǎng)中加速與偏轉(zhuǎn)【典題訓(xùn)練5】(·濰坊一模)如圖所示，在xOy平面內(nèi)，一帶正電粒子自A點(diǎn)經(jīng)電場(chǎng)加速后從C點(diǎn)垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)(視為勻強(qiáng)電場(chǎng))，偏轉(zhuǎn)后經(jīng)過(guò)極板MN上小孔O離開(kāi)電場(chǎng)，粒子在O點(diǎn)時(shí)速度大小為v，方向與x軸成45°角斜向上，在y軸右側(cè)y≥d范圍內(nèi)有一個(gè)垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后垂直打在極板MN上P點(diǎn)，已知NC之間距離為d，粒子重力不計(jì)，求:第33頁(yè)(1)P點(diǎn)縱坐標(biāo)；(2)粒子從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用時(shí)間；(3)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度。第34頁(yè)【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)該注意以下三個(gè)方面:(1)分析粒子受力情況，畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，分析粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律。(2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，依據(jù)運(yùn)動(dòng)合成與分解規(guī)律找出初末速度之間關(guān)系，依據(jù)兩分運(yùn)動(dòng)之間聯(lián)絡(luò)求解位移﹑速度﹑加速度﹑時(shí)間等物理量。(3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，應(yīng)依據(jù)初速度方向和大小確定粒子圓周運(yùn)動(dòng)圓心和半徑。第35頁(yè)【解析】(1)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所表示:由幾何關(guān)系得，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌道半徑R==d所以P點(diǎn)縱坐標(biāo)yP=R+2=(2+)d第36頁(yè)(2)粒子在O點(diǎn)分速度粒子從C運(yùn)動(dòng)到O時(shí)間粒子從O運(yùn)動(dòng)到D時(shí)間粒子從D運(yùn)動(dòng)到P時(shí)間粒子從C運(yùn)動(dòng)到P所用時(shí)間第37頁(yè)(3)x方向上:粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)聯(lián)立解得答案:看法析第38頁(yè)【拓展提升】【考題透視】帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是近幾年高考重點(diǎn)和熱點(diǎn)，綜合分析近幾年高考命題，對(duì)于這一考點(diǎn)命題規(guī)律有以下幾個(gè)方面:(1)以綜累計(jì)算題形式出現(xiàn)在理綜壓軸題中，通常與磁場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)等問(wèn)題相聯(lián)絡(luò)。(2)經(jīng)常與功效關(guān)系﹑運(yùn)動(dòng)學(xué)方程﹑牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)相綜合，以計(jì)算題形式出現(xiàn)。(3)有時(shí)在選擇題中出現(xiàn)，考查帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡﹑受力情況及運(yùn)動(dòng)規(guī)律等問(wèn)題。第39頁(yè)【借題發(fā)揮】帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題解題思緒(1)首先分析粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律，區(qū)分是在電場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)還是偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。(2)對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，可依據(jù)對(duì)粒子受力分析與運(yùn)動(dòng)分析，從以下兩種路徑進(jìn)行處理:①假如是帶電粒子受恒定電場(chǎng)力作用下直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，應(yīng)用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子速度、位移等。②假如是非勻強(qiáng)電場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)，普通利用動(dòng)能定理研究全過(guò)程中能轉(zhuǎn)化，研究帶電粒子速度改變﹑運(yùn)動(dòng)位移等。第40頁(yè)(3)對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,普通是類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)模型,通常采取運(yùn)動(dòng)合成與分解方法處理。經(jīng)過(guò)對(duì)帶電粒子受力分析和運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析,借助運(yùn)動(dòng)合成與分解,尋找兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),再應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解。(4)當(dāng)帶電粒子從一個(gè)電場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)電場(chǎng)區(qū)域時(shí),要注意分析帶電粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律改變及兩區(qū)域電場(chǎng)交界處相關(guān)聯(lián)物理量,這些關(guān)聯(lián)量往往是處理問(wèn)題突破口。第41頁(yè)【創(chuàng)新預(yù)測(cè)】飛行時(shí)間質(zhì)譜儀能夠依據(jù)帶電粒子飛行時(shí)間對(duì)氣體分子進(jìn)行分析。如圖所表示,在真空狀態(tài)下,自脈沖閥P噴出微量氣體,經(jīng)激光照射產(chǎn)生不一樣正離子,自a板小孔進(jìn)入a、b間加速電場(chǎng),從b板小孔射出,沿中線方向進(jìn)入M、N板間方形區(qū)域,然后抵達(dá)緊靠在其右側(cè)探測(cè)器。已知極板a、b間電壓為U0,間距為d,極板M、N長(zhǎng)度和間距均為L(zhǎng)。不計(jì)離子重力及經(jīng)過(guò)a板時(shí)初速度。第42頁(yè)(1)若M、N板間無(wú)電場(chǎng)和磁場(chǎng),請(qǐng)推導(dǎo)出離子從a板到探測(cè)器飛行時(shí)間t與比荷k(k=,q和m分別為離子電荷量和質(zhì)量)關(guān)系式；(2)若在M、N間只加上偏轉(zhuǎn)電壓U1,請(qǐng)論證說(shuō)明不一樣正離子軌跡是否重合。第43頁(yè)【解析】(1)帶電離子在平行板a、b間運(yùn)動(dòng)時(shí)，依據(jù)動(dòng)能定理qU0=-0 ①解得:v=即v=帶電離子在平行板a、b間加速度a1=即a1=所以，帶電離子在平行板a、b間運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1==帶電離子在平行板M、N間運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2=所以，帶電離子全部飛行時(shí)間t=t1+t2=第44頁(yè)(2)設(shè)正離子在平行板M、N間水平方向運(yùn)動(dòng)位移為x時(shí)，在豎直方向運(yùn)動(dòng)位移為y。水平方向滿足x=vt ②豎直方向滿足y= ③加速度a2= ④由上述②③④式得:y= ⑤⑤式是正離子軌跡方程，運(yùn)動(dòng)軌跡與正離子質(zhì)量和電荷量均無(wú)關(guān)。所以，不一樣正離子軌跡是重合。答案:(1)t=(2)看法析第45頁(yè)帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)包含直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)兩種情況。1.對(duì)于帶電粒子在交變電場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)，普通多以加速﹑減速交替出現(xiàn)多運(yùn)動(dòng)過(guò)程情境出現(xiàn)。處理方法:(1)依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)認(rèn)真分析其中一個(gè)改變周期內(nèi)相關(guān)物理量改變規(guī)律。第46頁(yè)(2)借助運(yùn)動(dòng)圖象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,找出每一運(yùn)動(dòng)過(guò)程或每一運(yùn)動(dòng)階段中相關(guān)物理量間關(guān)系,進(jìn)行歸納﹑總結(jié)﹑推理,尋找?guī)щ娏Ｗ舆\(yùn)動(dòng)規(guī)律。2.對(duì)于帶電粒子在交變電場(chǎng)中曲線運(yùn)動(dòng),處理方法依然是應(yīng)用運(yùn)動(dòng)合成與分解方法,把曲線運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng),然后分別應(yīng)用直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律加以處理。第47頁(yè)【典題例證】【典例】(·臨川二模)(16分)有一個(gè)電荷聚焦裝置工作原理可簡(jiǎn)化為以下工作過(guò)程：如圖甲所表示，平行金屬板A和B間距離為d，現(xiàn)在A.B板上加上如圖乙所表示方波形電壓，t=0時(shí)A板比B板電勢(shì)高，電壓正向值為U0，反向值也為U0，現(xiàn)有由質(zhì)量為m帶正電且電荷量為q粒子組成粒子束，從AB中點(diǎn)O以平行于金屬板方向OO′速度v0=不停射入，所有粒子在AB間飛行時(shí)間均為T(mén)，不計(jì)重力影響。試求：第48頁(yè)(1)粒子打出電場(chǎng)時(shí)位置離O′點(diǎn)距離范圍。(2)粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度大小及方向?！窘忸}關(guān)鍵】(1)全部粒子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間恰好是板間電壓一個(gè)改變周期。(2)正向電壓與反向電壓相等,說(shuō)明板間場(chǎng)強(qiáng)大小不變,只是改變方向,正、反向電壓連續(xù)時(shí)間不一樣。第49頁(yè)【解題思緒】解答本題時(shí)應(yīng)該注意以下兩個(gè)方面:(1)分析粒子受力情況，判斷粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律，研究t=0、t=、t=、t=T幾個(gè)特殊時(shí)刻進(jìn)入粒子運(yùn)動(dòng)情況(比如:速度﹑加速度﹑時(shí)間﹑位移等物理量改變)。(2)畫(huà)出粒子在一個(gè)改變周期內(nèi)速度改變圖象，尋找粒子偏轉(zhuǎn)位移改變規(guī)律和改變范圍。第50頁(yè)【規(guī)范解答】據(jù)U-t圖象可作出粒子偏轉(zhuǎn)方向上v-t圖象如圖所表示，由圖象可知:(1)當(dāng)粒子由t=nT時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)，向下側(cè)移最大，則(4分)第51頁(yè)當(dāng)粒子由時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng),向上側(cè)移最大,則 (4分)在距離O′中點(diǎn)下方至上方范圍內(nèi)有粒子打出。 (2分)第52頁(yè)(2)打出粒子速度都是相同，在沿電場(chǎng)線方向速度大小為 (2分)所以打出速度大小為 (2分)設(shè)速度方向與v0夾角為θ，則tanθ==1即θ=45° (2分)答案:見(jiàn)規(guī)范解答第53頁(yè)【拓展訓(xùn)練】在金屬板AB間加上如圖所表示大小不變，方向周期性改變交變電壓U0，其周期為T(mén)?，F(xiàn)有電子以平行于金屬板速度v0從兩板中央射入。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子重力，求:第54頁(yè)(1)若電子從t=0時(shí)刻射入，在半個(gè)周期內(nèi)恰好能從A板邊緣飛出，則電子飛出時(shí)速度大小為多少？(2)若電子從t=0時(shí)刻射入，恰能平行于金屬板飛出，則金屬板最少為多長(zhǎng)？(3)若電子恰能從兩板中央平行于板飛出，電子應(yīng)從哪一時(shí)刻射入？?jī)砂彘g距最少為多大？第55頁(yè)【解析】(1)電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)初末位置電勢(shì)差為U=,由動(dòng)能定理得則v=第56頁(yè)(2)t=0時(shí)刻射入電子,在垂直于極板方向上做勻加速運(yùn)動(dòng),向正極板方向偏轉(zhuǎn),半個(gè)周期后電場(chǎng)方向反轉(zhuǎn),則繼續(xù)在該方向上做勻減速運(yùn)動(dòng),再經(jīng)過(guò)半個(gè)周期,電場(chǎng)方向上速度減到零,實(shí)際速度等于初始速度v0,平行于極板,以后繼續(xù)重復(fù)這么運(yùn)動(dòng)。軌跡如圖所表示。要使電子恰好能平行于金屬板飛出,則在OO′方向上最少運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期,故極板長(zhǎng)度最少為l=v0T。第57頁(yè)(3)若要求電子從極板中央平行于極板射出,則要求電子在電場(chǎng)方向上先加速﹑再減速,反向加速再減速,每段時(shí)間相同,一個(gè)周期后恰好回到OO′線?？梢?jiàn),應(yīng)在時(shí)射入。極板間距離要求滿足在加速﹑減速階段電子不打到極板上。第58頁(yè)由牛頓第二定律得:a=，加速階段偏轉(zhuǎn)距離為可解得。答案:(1)(2)v0T(3)第59頁(yè)1.(·海淀二模)物理關(guān)系式不但反應(yīng)了物理量之間數(shù)值關(guān)系,也確定了單位間關(guān)系。對(duì)于單位分析是幫助我們檢驗(yàn)研究結(jié)果正確性一個(gè)方法。下面是同學(xué)們?cè)谘芯科叫邪咫娙萜鞒潆姾髢?chǔ)存能量EC與哪些量相關(guān)過(guò)程中得出一些結(jié)論,式中C為電容器電容、U為電容器充電后其兩極板間電壓、E為兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度、d為兩極板間距離、S為兩極板正對(duì)面積、εr為兩極板間所充介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)(沒(méi)有單位)、k為靜電力常量。請(qǐng)你分析下面給出關(guān)于EC表示式可能正確是()第60頁(yè)A.EC= B.EC=C．EC= D．EC=【解析】選C。能量單位是焦耳，所以表示電容器充電后儲(chǔ)存能量物理量EC單位是焦耳，電容單位是庫(kù)侖每伏特，﹑以及ESd單位都不是焦耳，所以，選項(xiàng)A、B.D都錯(cuò)誤，只有選項(xiàng)C正確。第61頁(yè)2.(·南通二模)兩塊豎直放置帶電平行金屬板A.B間放一金屬小球后，電場(chǎng)線如圖所表示，M、N為電場(chǎng)中兩點(diǎn)，以下判斷中正確是()A．M點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度小于N點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度B．M點(diǎn)處電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì)C．將負(fù)檢驗(yàn)電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D．將正檢驗(yàn)電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，該電荷電勢(shì)能增加第62頁(yè)【解析】選B。金屬小球放入電場(chǎng)中到達(dá)靜電平衡后,其表面是等勢(shì)面,依據(jù)圖中電場(chǎng)線可知,M點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度大于N點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；M點(diǎn)電勢(shì)高于靜電平衡小球電勢(shì),靜電小球電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì),所以,選項(xiàng)B正確；負(fù)檢驗(yàn)電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；正檢驗(yàn)電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。第63頁(yè)3.(·淄博一模)在光滑絕緣水平面P點(diǎn)正上方O點(diǎn)固定了一電荷量為+Q正點(diǎn)電荷，