電場及電子在電場中的運動（課堂PPT）

1、專題專題 電場及帶電粒子在電場中的運動電場及帶電粒子在電場中的運動索引索引1.1.電場強度、電勢、電勢能電場強度、電勢、電勢能2.2.帶點粒子在電場中運動帶點粒子在電場中運動3.3.電容器動態(tài)分析電容器動態(tài)分析電場強度、電勢、電勢能電場強度、電勢、電勢能電場強度、電勢、電勢能電場強度、電勢、電勢能必備知識必備知識 3.電勢能電勢能 （1）電場力做正功，電荷）電場力做正功，電荷(無論正電荷還是負電荷無論正電荷還是負電荷)從電勢從電勢 能較大處移向電勢能較小處；能較大處移向電勢能較小處； （2）如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢能較?。┤绻姾煽朔妶隽ψ龉?，那么電荷將從電勢能較小 處移向電

2、勢能較大處。處移向電勢能較大處。例例3(2012山東高考山東高考)如圖所示，中虛線為一組間距相等的同如圖所示，中虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點電荷。一帶電粒子以一定初心圓，圓心處固定一帶正電的點電荷。一帶電粒子以一定初速度射入速度射入 電場，實線為粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，電場，實線為粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，a、b、c三點是實線與虛線的交點。三點是實線與虛線的交點。 則該粒子則該粒子 ()A帶負電帶負電B在在c點受力最大點受力最大C在在b點的電勢能大于在點的電勢能大于在c點的電勢能點的電勢能D由由a點到點到b點的動能變化大于由點的動能變化大于由b點到點到c點的

3、動能變化點的動能變化【典例【典例精析】精析】CD.【思路點撥】本題主要考點電荷形成的電場、電勢的分【思路點撥】本題主要考點電荷形成的電場、電勢的分布規(guī)律，以及帶點粒子在電場中運動時動能和電勢能的布規(guī)律，以及帶點粒子在電場中運動時動能和電勢能的變化規(guī)律變化規(guī)律例例2. (2012上海高考上海高考)A、B、C三點在同一直線上，三點在同一直線上，AB BC1 2，B點位于點位于A、C之間，在之間，在B處固定一電荷量為處固定一電荷量為Q的點電的點電荷。當在荷。當在A處放一電荷量為處放一電荷量為q的點電荷時，它所受到的電的點電荷時，它所受到的電場力為場力為F；移去；移去A處電荷，在處電荷，在C處放一電荷

4、量為處放一電荷量為2q的點電的點電荷，其所受電場力為荷，其所受電場力為 ()AF/2 BF/2CF DFB.B.【思路點撥】本題主要考查了點電荷場強的計算，解答本【思路點撥】本題主要考查了點電荷場強的計算，解答本 題時應明確以下兩點：題時應明確以下兩點： （1）點電荷）點電荷Q在在A點產生場強的大小點產生場強的大小 （2）點電荷）點電荷Q在在A點和點和C點的場強滿足的關系點的場強滿足的關系1.如圖所示，在兩等量異種點電荷的電場中，如圖所示，在兩等量異種點電荷的電場中，MN為兩電荷連線的中垂線，為兩電荷連線的中垂線，a、b、c三點所在三點所在直線平行于兩電荷的連線，且直線平行于兩電荷的連線，且a

5、與與c關于關于MN對稱，對稱，b點位于點位于MN上，上，d點位于兩電荷的連線上。以下點位于兩電荷的連線上。以下判斷正確的是判斷正確的是 ()Ab點場強大于點場強大于d點場強點場強Bb點場強小于點場強小于d點場強點場強Ca、b兩點的電勢差等于兩點的電勢差等于b、c兩點間的電勢差兩點間的電勢差D試探電荷試探電荷q在在a點的電勢能小于在點的電勢能小于在c點的電勢能點的電勢能【對點【對點提能】提能】【解析】【解析】等量異種點電荷所形成的電場中每一個位置處的等量異種點電荷所形成的電場中每一個位置處的電場強度都是兩個電荷形成的電場相疊加的結果，在電場強度都是兩個電荷形成的電場相疊加的結果，在MN直線直線上

6、在兩電荷中點處的場強最大，在兩點電荷連線上，中點場強上在兩電荷中點處的場強最大，在兩點電荷連線上，中點場強最小最小(在電場線分布稠密的地方電場較強在電場線分布稠密的地方電場較強)?？梢耘袛唷？梢耘袛郆正確，正確，A錯誤。電勢差是電勢的差值，由題意可知錯誤。電勢差是電勢的差值，由題意可知MN是兩個電荷連線是兩個電荷連線的中垂線，由左右兩側電場分布的對稱性知的中垂線，由左右兩側電場分布的對稱性知UabUbc，故，故C正確。正確。把正電荷從把正電荷從a點移到點移到c點，電場力做正功，電荷的電勢能減小，點，電場力做正功，電荷的電勢能減小，D錯誤。錯誤?！敬鸢浮俊敬鸢浮緽C2 2在光滑的絕緣水平面上，有

7、一個正方形在光滑的絕緣水平面上，有一個正方形abcdabcd，頂點，頂點a a、c c處分別固定一個正點電荷，電荷量相等，如圖所示若處分別固定一個正點電荷，電荷量相等，如圖所示若將一個帶負電的粒子置于將一個帶負電的粒子置于b b點，自由釋放，粒子將沿著對點，自由釋放，粒子將沿著對角線角線bdbd往復運動粒子從往復運動粒子從b b點運動到點運動到d d點的過程中點的過程中 ( () )A A先做勻加速運動，后做勻減速運動先做勻加速運動，后做勻減速運動B B先從高電勢到低電勢，后從低電勢到高電勢先從高電勢到低電勢，后從低電勢到高電勢C C電勢能與機械能之和先增大，后減小電勢能與機械能之和先增大，后

8、減小D D電勢能先減小，后增大電勢能先減小，后增大【解析】本題考查的是靜電場的有關知識，意在考查考生本題考查的是靜電場的有關知識，意在考查考生對電場力的性質和能的性質這一綜合知識點的理解和應用能力；對電場力的性質和能的性質這一綜合知識點的理解和應用能力；粒子在從粒子在從b b點到點到d d點的過程中雖然是先加速后減速，但不是勻變點的過程中雖然是先加速后減速，但不是勻變速，故速，故A A錯誤；由等量同種電荷的電場線可知，從錯誤；由等量同種電荷的電場線可知，從b b點到點到d d點電勢點電勢先升高后降低，故先升高后降低，故B B不對；此過程中，粒子只受電場力作用，故不對；此過程中，粒子只受電場力作

9、用，故其機械能和電勢能之和是不變的，故其機械能和電勢能之和是不變的，故C C錯誤；粒子在從錯誤；粒子在從b b點到點到d d點點的過程中，電場力先做正功再做負功，電勢能先減少，后增加，的過程中，電場力先做正功再做負功，電勢能先減少，后增加，故選故選D.D.【答案】D處理帶電粒子在電場中的運動問題，首先要明確粒子在電場中的受力處理帶電粒子在電場中的運動問題，首先要明確粒子在電場中的受力情況和運動情況。解題時一般遵循以下思路：情況和運動情況。解題時一般遵循以下思路： (1)力和運動的關系力和運動的關系根據帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二根據帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結合運動學

10、公式確定帶電粒子的速度、位移等，該定律找出加速度，結合運動學公式確定帶電粒子的速度、位移等，該法適用于受恒力作用下做勻變速直線運動的情況。法適用于受恒力作用下做勻變速直線運動的情況。 (2)功和能的關系功和能的關系根據電場力對帶電粒子所做的功引起帶電粒根據電場力對帶電粒子所做的功引起帶電粒子能量的變化，利用動能定理研究全過程中能的轉化，研究帶電粒子子能量的變化，利用動能定理研究全過程中能的轉化，研究帶電粒子的速度變化、經歷的位移等。該法也適用于非勻強電場。的速度變化、經歷的位移等。該法也適用于非勻強電場。帶點粒子在電場中運動帶點粒子在電場中運動帶點粒子在電場中運動問題的解題規(guī)律帶點粒子在電場中

11、運動問題的解題規(guī)律例例3反射式速調管是常用的微波器件之一，反射式速調管是常用的微波器件之一，它利用電子團在電場中的振蕩來產生微它利用電子團在電場中的振蕩來產生微波，其振蕩原理與下述過程類似。如圖波，其振蕩原理與下述過程類似。如圖所示，在虛線所示，在虛線MN兩側分別存在著方向相兩側分別存在著方向相反的兩個勻強電場，一帶電微粒從反的兩個勻強電場，一帶電微粒從A點由靜止開始，在電場點由靜止開始，在電場力作用下沿直線在力作用下沿直線在A、B兩點間往返運動。已知電場強度的兩點間往返運動。已知電場強度的大小分別是大小分別是E12.0103 N/C和和E24.0103 N/C，方向如，方向如圖所示，帶電圖所

12、示，帶電【典例【典例精析】精析】微粒質量微粒質量m1.01020 kg ，帶電荷量，帶電荷量q1.0109C，A點點距虛線距虛線MN的距離的距離d11.0 cm，不計帶電微粒的重力，忽略相對，不計帶電微粒的重力，忽略相對論效應。求：論效應。求：(1)B點距虛線點距虛線MN的距離的距離d2；(2)帶電微粒從帶電微粒從A點運動到點運動到B點所經歷的時間點所經歷的時間t。答案：答案：(1)0.50 cm(2)1.5108 s 1.如圖所示，水平放置的平行板電容器，如圖所示，水平放置的平行板電容器，原來兩板不帶電，上極板接地，它的極原來兩板不帶電，上極板接地，它的極板長板長L0.1 m，兩板間距離，兩

13、板間距離d0.4 cm，有一束由相同微粒組成的帶電粒子流以相同的初速度從兩板中有一束由相同微粒組成的帶電粒子流以相同的初速度從兩板中央平行于極板射入，由于重力作用粒子能落到下極板上，已知央平行于極板射入，由于重力作用粒子能落到下極板上，已知粒子質量粒子質量m2.0106 kg，電荷量，電荷量q1.0108 C，電容器電，電容器電容容C1.0106 F，若第一個粒子剛好落到下極板中點，若第一個粒子剛好落到下極板中點O處，處，取取g10 m/s2。求：。求：圖圖67【對點【對點提能】提能】 (1)則帶電粒子入射初速度的大??；則帶電粒子入射初速度的大??； (2)兩板間電場強度為多大時，帶電粒子能剛好

14、落在下極板兩板間電場強度為多大時，帶電粒子能剛好落在下極板右邊緣右邊緣B點；點； (3)落到下極板上帶電粒子總的個數。落到下極板上帶電粒子總的個數。答案答案(1)2.5 m/s(2)1.5103 V/m(3)601個個(1)充電后與電池兩極相連充電后與電池兩極相連(2)充電后與電池兩極斷開充電后與電池兩極斷開電容器動態(tài)分析電容器動態(tài)分析電容器動態(tài)分析的兩類問題電容器動態(tài)分析的兩類問題 例例4 (2012江蘇高考江蘇高考)一充電后的平行板電容器保持兩極板的正一充電后的平行板電容器保持兩極板的正 對面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質，其電對面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質

15、，其電容容C和兩極板間的電勢差和兩極板間的電勢差U的變化情況是的變化情況是 ()AC和和U均增大均增大 BC增大，增大，U減小減小CC減小，減小，U增大增大 DC和和U均減小均減小【思路點撥】本題主要考查了電容的定義式和決定式的理解【思路點撥】本題主要考查了電容的定義式和決定式的理解 和應用，解答本類問題時應明確那些量不變，那些量發(fā)生和應用，解答本類問題時應明確那些量不變，那些量發(fā)生 變化變化【典例【典例精析】精析】B.B. 1.一個平行板電容器充電后與電源斷開，負一個平行板電容器充電后與電源斷開，負極板極板B接地，接地，P為兩極板間一點，如圖所示，用為兩極板間一點，如圖所示，用E表示電容器兩

16、極板間的電場強度，表示電容器兩極板間的電場強度，U表示兩極板表示兩極板間的電壓，間的電壓，表示表示P點的電勢，則下列說法中正點的電勢，則下列說法中正確的是確的是 () A若保持若保持B極板不動，將極板極板不動，將極板A向下移動少許，向下移動少許， 則則U變小，變小， E不變不變 B若將一玻璃板插入若將一玻璃板插入A、B兩極板之間，則兩極板之間，則變大，變大，E變大變大 C若將若將A極板向左平行移動少許，則極板向左平行移動少許，則U變小，變小，不變不變 D若保持若保持A極板不動，將極板極板不動，將極板B向上移動少許，則向上移動少許，則U變小，變小， 不變不變【對點【對點提能】提能】答案答案A 2.如圖所示，平行板電容器與電動勢為如圖所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源的直流電源(內阻內阻不計不計)連接，下極板接地一帶電油滴位于容器中的連接，下極板接地一帶電油滴位于容器中的P點且恰點且恰好處于平衡狀態(tài)現將平行板電容器的上極板豎直向上移動好處于平衡狀態(tài)現將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離，則一小段距離，則( )A帶點油滴將沿豎直方向向上運動帶點油滴將沿豎直方向向上運動BP點的電勢將降低點的電勢將降低C帶電油滴的電勢能將減少帶電油滴