2013屆高考物理第一輪考點(diǎn)總復(fù)習(xí)課件43

1、電場電場帶電粒子在勻強(qiáng)電場帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)示波管中的運(yùn)動(dòng)示波管第七章 一、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 1.帶電粒子在電場中的平衡 帶電粒子在電場中靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過分析受力，根據(jù)來解決問題. 2.帶電粒子在電場中的加速運(yùn)動(dòng) 若帶電粒子在勻強(qiáng)電場中加速運(yùn)動(dòng)，則既可運(yùn)用方法處理，又可以運(yùn)用處理；若帶電粒子在非勻強(qiáng)電場中加速，則往往只能運(yùn)用方法處理.平衡條件平衡條件動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)動(dòng)能定理動(dòng)能定理動(dòng)能定理動(dòng)能定理 3.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)(v0垂直于E時(shí)) 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是，其軌跡為. 處理方法：運(yùn)用，沿初速度方向做，沿電場線方向做.類平拋運(yùn)動(dòng)類平拋運(yùn)動(dòng)拋物線拋物線運(yùn)動(dòng)的合成與分解運(yùn)動(dòng)的合

2、成與分解勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 二、示波管 (1)構(gòu)造：電子槍，熒光屏. (2)工作原理(如圖7-3-1所示)圖圖7-3-1偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)電極 (3)如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和YY之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿著直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏的，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑. (4)YY上加的是待顯示的，XX上是機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做.若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個(gè)周期內(nèi)變化的.中心中心信號電壓信號電壓掃描電壓掃描電壓穩(wěn)定圖象穩(wěn)定圖象 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題 如圖 7-3-2所示是一個(gè)說明示波管工作

3、原理的示意圖，電子經(jīng)電壓U1加速后以速度v0垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量是h.兩平行板間的距離為d,電勢差為U2，板長為l，為提高示波管的靈敏度(每單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的偏轉(zhuǎn)量)可采用哪些方法？圖圖7-3-2 先導(dǎo)出示波管的靈敏度( )與有關(guān)物理量(d、l、U1等)的關(guān)系式，再作抉擇.對于電子的加速過程，有 eU1= 對于電子的偏轉(zhuǎn)過程，有水平方向 l=v0t 豎直方向h=2hU122012mv212at2eEtm 將式代入式，結(jié)合，推出 將式代入式得 據(jù)上式可知，增大l和減小U1或d均可提高示波管的靈敏度.2UEd22202eU lhdmv2214hlUdU 有關(guān)示波管的工作原理，涉及帶

4、電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn).帶電粒子的加速可用動(dòng)能定理處理；帶電粒子的偏轉(zhuǎn)則可將其運(yùn)動(dòng)分解，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓定律處理. 如圖7-3-3所示中的豎直平面xOy內(nèi)存在有豎直向下的勻強(qiáng)電場，帶電小球以初速度v0從O點(diǎn)沿水平射入，恰好通過平面中的A點(diǎn)，OA連線與Ox軸夾角為30，已知小球的質(zhì)量為m,則通過A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為( ) 圖圖7-3-3A. B. C. D. 207/6mv202/3mv20/ 2mv202mv小球被水平拋出后在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，在豎直方向小球被水平拋出后在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)上做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)設(shè)從設(shè)從O到到A的過程中在水平方向

5、、豎直方向位移分別為的過程中在水平方向、豎直方向位移分別為sx、sy，小球飛行時(shí)間為，小球飛行時(shí)間為t，則如下圖，則如下圖(a)所示所示20002220012 32tan3032 3317()26yyyxyyk Aya tsa tvsv tAva tvAEm vvmvA 得：即當(dāng)小球到達(dá) 點(diǎn)時(shí)，在豎直方向分速度為：小球到達(dá) 點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為：選項(xiàng) 正確 用等效法處理復(fù)合場中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)圖圖7-3-4如圖如圖7-3-4所示，一個(gè)所示，一個(gè)豎直放置的半徑為豎直放置的半徑為R的光滑的光滑絕緣環(huán)，置于水平方向的勻絕緣環(huán)，置于水平方向的勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度為強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度為E.有有一質(zhì)量為一質(zhì)量為m、電

6、量為、電量為q的帶正的帶正電的空心小球套在環(huán)上，并電的空心小球套在環(huán)上，并且且Eq=mg. (1)當(dāng)小球由靜止開始從環(huán)的頂端A下滑圓弧長到位置B時(shí)，小球速度為多大？環(huán)對小球的壓力為多大？ (2)小球從環(huán)的頂端A滑至底端C的過程中，小球在何處速度最大？速度值為多少？14 (1)小球從AB的過程中，受到重力、電場力(向右)和環(huán)的支持力三個(gè)力作用，且重力、電場力均對小球做正功，環(huán)的支持不做功.圖甲圖甲 由動(dòng)能定理W=Ek得： mgR+EqR= -0,又Eq=mg, 所以解方程得. 又小球在B處的受力情況如圖甲所示，向心力F=N-Eq=, 把Eq=mg和代入上式解得N=5mg.212Bmv2BvgR2

7、BvmR2BvgR (2)由于mg=Eq，所以兩個(gè)場力的合力方向與E方向成45角且斜向右下，小球從AC滑動(dòng)過程中，沿合力方向運(yùn)動(dòng)越遠(yuǎn)，合力對小球做的正功越多，小球的速度越大，直到速度與合力垂直時(shí)，速度最大，這個(gè)位置在如圖乙所示的D點(diǎn).再運(yùn)用動(dòng)能定理得再運(yùn)用動(dòng)能定理得EqRcos45+mgR(1+sin45)=-0,解得解得.圖乙圖乙212Dmv2 12DvRg 如果把電場力和重力合起來，小球相當(dāng)于只受一個(gè)場力(即復(fù)合場)的作用，這樣完全可以類比只有一個(gè)重力場的作用情況，因此可以得出沿復(fù)合場力方向運(yùn)動(dòng)的帶電微粒，其“復(fù)合場的勢能”變小，速度(或動(dòng)能)變大；并且復(fù)合場對帶電小球的做功也是與路徑無關(guān)

8、的.利用這種方法可以把較復(fù)雜的問題簡單化. 如圖7-3-5所示，一絕緣細(xì)圓環(huán)半徑為r，其環(huán)面固定在水平面上，場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場與圓環(huán)平面平行.環(huán)上穿有一電量為+q，質(zhì)量為m的小球，可沿圓環(huán)做無摩擦的圓周運(yùn)動(dòng).圖圖7-3-5若小球經(jīng)若小球經(jīng)A點(diǎn)時(shí)的速度點(diǎn)時(shí)的速度vA的方向恰與電場垂直，且圓環(huán)與小球間的方向恰與電場垂直，且圓環(huán)與小球間沿水平面方向無力的作用，則速度沿水平面方向無力的作用，則速度vA=.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到與當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到與A點(diǎn)點(diǎn)對稱的對稱的B點(diǎn)時(shí)，小球?qū)A環(huán)在水平方向作用力點(diǎn)時(shí)，小球?qū)A環(huán)在水平方向作用力FN= .2222112226.AABBANNAvqErqEmvrmABvqErmvmv

9、BFqEmrFqE在 點(diǎn)，電場力提供小球圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以，推出從 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 點(diǎn)，由動(dòng)能定理知，在 點(diǎn)，所以 用功能觀點(diǎn)處理帶電體在電場中的運(yùn)動(dòng) 如圖如圖7-3-6所所示，一個(gè)質(zhì)量為示，一個(gè)質(zhì)量為m帶帶有電荷有電荷-q的小物體，的小物體，可在水平軌道可在水平軌道Ox上運(yùn)上運(yùn)動(dòng)，動(dòng)，O端有一與軌道端有一與軌道垂直的固定墻，軌道垂直的固定墻，軌道處于勻強(qiáng)電場中，場處于勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)大小為強(qiáng)大小為E，方向沿，方向沿Ox軸正方向軸正方向.圖圖7-3-6 小物體以初速度v0從x0沿Ox軌道運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)受到大小不變的摩擦力F作用，且FqE.設(shè)小物體與墻碰撞時(shí)不損失機(jī)械能，且電量保持不變，求它在停止運(yùn)

10、動(dòng)前所通過的總路程s. 由題意知，帶電體最終的停止位置為緊靠墻壁，帶電體的電勢能減少qEx0，小物體動(dòng)能減少了 .由于碰撞不損失機(jī)械能，因而小物體克服摩擦力所做的功等于所減少的動(dòng)能和電勢能之和.所以Fs=qEx0+, s= . 2012mv2012mv20022qExmvF 對于受變力作用的帶電體的運(yùn)動(dòng)，必須借助于功能觀點(diǎn)來處理.即使都是恒力作用的問題，用功能觀點(diǎn)處理也常常顯得簡捷.具體方法常用兩種： (1)用動(dòng)能定理處理.思維順序一般為：弄清研究對象，明確研究過程；分析物體在所研究過程中的受力情況，弄清哪些力做功，做正功還是負(fù)功；弄清所研究過程的始、末狀態(tài)(主要指動(dòng)能)；由W=Ek列出解題方

11、程. (2)用包括電勢能、內(nèi)能在內(nèi)的能量守恒定律處理.列式的方法常有兩種：由初、末狀態(tài)的能量相等(即E1=E2)列方程；由某些能量的減少等于另一些能量的增加(E增=E減)列方程. 如圖7-3-7所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，上板帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球在B板下方距離B板為H處，以初速度v0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場，欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢差UAB為多少？圖圖7-3-7220222.222BBBBvvgHmgqEamvAhaqhEvghm試用兩種方法解本題：方法一小球運(yùn)動(dòng)分兩個(gè)過程，在 板下方時(shí)僅受重力作用，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場后受向下的電場力和重力作用，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)對第一個(gè)過程，對第二個(gè)過程，加速度為按題意小球到達(dá) 板時(shí)速度剛好為