高考物理 課時4 專題帶電粒子在電場中的運動知識精講 新人教版

1、課時4 專題： 帶電粒子在電場中的運動 一 知識要點1 帶電粒子在電場中的兩種運動形式 和 。2 物體作直線運動的條件： 。 物體作曲線運動的條件： 。3 動能定理： 。 公式 。4 物體的受力分析和平衡條件、牛頓第二定律。5 電場強度和電場力、電場力做功和電場能、電勢和電勢差、勻強電場。二 方法提要：1、電場力做功與路徑無關(guān)，只與兩點之間的電勢差及電荷量有關(guān)，Wab=qUab(注意q的正負)2 電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減少；電場力對電荷做負功，電荷的電勢能增加。Ep=W電3 帶電粒子在電場中的運動問題，要先分析受力情況，再分析運動狀態(tài)和運動過程。（平衡、加速或減速、是直線運動還是曲線

2、運動等）然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。（常見的有：牛頓定律、運動學(xué)公式、動量定理、動能定理、能量關(guān)系等）4 帶電了粒子在電場中的加速過程是其他形式的能和動能之間的轉(zhuǎn)化，可以用動能定理或能量守恒定律解決）5 帶電粒子在勻強電場中的類平拋的偏轉(zhuǎn)問題，可采用力學(xué)中的平拋問題的分析方法分析 例題1、如圖所示，光滑豎直絕緣細桿與以正電荷Q為圓心的圓交于B、C兩點，質(zhì)量為m，帶電量為q的有孔小球從桿上A點無初速下滑，已知qQ，AB=h，小球滑到B點時，速度大小為，求：（1）小球由A到B過程中電場力做的功；（2）A、C兩點電勢差。 習(xí)題1、如圖甲所示，a、b 為兩個固定的帶正電 q 的點電荷，相距為 L，通過其連

3、線中點O作此線段的垂直平分面，在此平面上有一個以O(shè)為圓心，半徑為 L的圓周，其上有一個質(zhì)量為 m ,帶電量為 -q 的點電荷 c 做勻速圓周運動，求 c 的速率。 例題2、質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從距地面高為h處以一定的初速度水平拋出，在離拋出點水平距離為L處，有一根管口比小球直徑略大些的豎直細管，管的上口距地面h，為使小球能無碰撞地通過管子，可在管子上方的整個區(qū)域里加一個場強方向向左的勻強電場，如圖所示，求：（1） 小球的初速度。（2） 電場強度E的大小。（3） 小球落地時的動能。 習(xí)題2 一條長為L的細線上端固定在O點，下端系一個質(zhì)量為m的小球，將它置于一個很大的勻強電場中，電場強度為

4、E，方向水平向右，已知小球在B點時平衡，細線與豎直方向的夾角為，如圖所示，求：1當(dāng)懸線與豎直方向夾角為多大時，才能使小球由靜止釋放后，細線到豎直位置時，小球速度恰好為零？2當(dāng)細線與豎直方向成角時，至少要給小球一個多大的速度，才能使小球在豎直面內(nèi)做圓周運動？例題3 （07四川理綜）如圖所示，一根長 L = 1.5m 的光滑絕緣細直桿MN ，豎直固定在場強為 E =1.0 105N / C 、與水平方向成300角的傾斜向上的勻強電場中。桿的下端M固定一個帶電小球 A ，電荷量Q+4.5106C；另一帶電小球 B 穿在桿上可自由滑動， 電荷量q+1.0 10一6 C，質(zhì)量m1.010一2 kg ?，F(xiàn)

5、將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運動。（靜電力常量k9.010 9Nm2C2，取 g =l0m / s2）（l）小球B開始運動時的加速度為多大？ （2）小球B 的速度最大時，距 M 端的高度 h1為多大？ （3）小球 B 從 N 端運動到距 M 端的高度 h20.6l m 時，速度為v1.0m / s ，求此過程中小球 B 的電勢能改變了多少？ 習(xí)題3、一質(zhì)量為 4.0 *10-15kg ，電量為 2.0*10-9 C的帶正電質(zhì)點，以 4.0*104 m/s的速度垂直于電場方向從a點進入勻強電場區(qū)域，并從b 點離開電場區(qū)域。離開電場時的速度為5.0*104m/s. 由此可知，電場中a、

6、b兩點間的電勢差Ua-Ub=_V;帶電質(zhì)點離開電場時,速度在電場方向的分量為_m/s，不考慮重力作用。(如圖所示)三 小結(jié)：以電場為載體的題目很多，電場相對于其他力學(xué)問題相對獨立、新概念比較多，這是因為它本身在物理學(xué)的發(fā)展里面就介于經(jīng)典和現(xiàn)代之間，經(jīng)典的規(guī)律和現(xiàn)代物理的規(guī)律都是適用的，所以我們在處理這類問題的時候，一要注意理解有關(guān)電場本身的規(guī)律，更要注意不要把它和力學(xué)定律割裂開來看，要善于用力學(xué)規(guī)律來解電場問題，在高中階段你甚至可以把它當(dāng)成力學(xué)中的特例，只要我們在意識上注意到他們的聯(lián)系，就一定能找到解決問題的辦法。四 鞏固練習(xí)1、如圖所示的點電荷的電場中，一檢驗電荷從點A分別移到B、C、D、E

7、各點，B、C、D、E在以Q為圓心的圓周上，則電場力做功i. 從A到B做功最大ii. 從A到C做功最大iii. 從A到E做功最大 D做功一樣大2、如圖所示，一個帶負電的油滴以初速度v0從P點傾斜想上進入水平方向的勻強電場中，若油滴達到最高點時速度大小仍為v0，則油滴的最高點位置是A在P點的左上方 B .在P點的右上方C在P點的正上方 D 上述情況都有可能3、在水平向右場強為E的勻強電場中，以v0初速度豎直向上發(fā)射一個質(zhì)量為m帶電為q的帶正點的小球，求小球運動過程中的最小速度。4、一個帶電粒子以速度v ，從長為L間距為d 的兩平行金屬板的中心a 射入，并沿直線從b 穿出，如圖甲所示，若將兩金屬板接到交流電源上，交變電壓隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，欲使該粒子仍能從b點以入射速度 v穿出。求：（1） 交變電壓的周期T應(yīng)滿足什么條件？（2） 粒子從a點射入金屬板的時間滿足的關(guān)系？ 5.如圖所示，在鉛板A中心處有個放射源C，它能向各個方向不斷地射出速度大小相等的電子流，B為金屬網(wǎng)，M為緊靠B外側(cè)的熒光屏。A和B接在電路中，它們相互平行且正對面積足夠大。已知電源電動勢為，滑動變阻器的最大電阻是電源內(nèi)阻的4倍，A、B間距為d，