【物理】粵教滬版帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)ppt課件

1、：t./ ；:；2物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的在最高點(diǎn)：在最高點(diǎn)：沒(méi)有東西支撐時(shí)：沒(méi)有東西支撐時(shí)：gRvRvmmg2有東西支撐時(shí)：有東西支撐時(shí)：0v那么帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的豎直平那么帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，最高點(diǎn)、最低點(diǎn)面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，最高點(diǎn)、最低點(diǎn)在哪及最高點(diǎn)的最小在哪及最高點(diǎn)的最小 速度又是多少呢速度又是多少呢：t./ ；:；2例：例：2005年黃岡一模在豎直平面內(nèi)有程度向年黃岡一模在豎直平面內(nèi)有程度向右、場(chǎng)強(qiáng)為右、場(chǎng)強(qiáng)為E=1x104 N / C的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在勻強(qiáng)電場(chǎng)的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一根長(zhǎng)中有一根長(zhǎng)L=2m的絕緣細(xì)線(xiàn)，一端固

2、定在的絕緣細(xì)線(xiàn)，一端固定在O點(diǎn)，點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為另一端系一質(zhì)量為0.04kg的帶電小球，它靜止的帶電小球，它靜止A點(diǎn)點(diǎn)時(shí)懸線(xiàn)與豎直方向成時(shí)懸線(xiàn)與豎直方向成370角，如圖，假設(shè)小球恰繞角，如圖，假設(shè)小球恰繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)取點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)取sin 370 =0.6，cos 370 =0.8試求：試求：1小球的帶電量小球的帶電量 2小球動(dòng)能的最小值小球動(dòng)能的最小值A(chǔ)E0例：例：2005年黃岡一模在豎直平面內(nèi)有程度向右、場(chǎng)強(qiáng)為年黃岡一模在豎直平面內(nèi)有程度向右、場(chǎng)強(qiáng)為E=1x104 N / C的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一根長(zhǎng)的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一根長(zhǎng)L=2m的絕緣細(xì)線(xiàn)，一

3、端固的絕緣細(xì)線(xiàn)，一端固定在定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為0.04kg的帶電小球，它靜止的帶電小球，它靜止A點(diǎn)時(shí)懸線(xiàn)與點(diǎn)時(shí)懸線(xiàn)與豎直方向成豎直方向成370角，如圖，假設(shè)小球恰繞角，如圖，假設(shè)小球恰繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)取動(dòng)取sin 370 =0.6，cos 370 =0.8試求：試求：1小球的帶電量小球的帶電量 2小球動(dòng)能的最小值小球動(dòng)能的最小值解：1當(dāng)小球靜止于A點(diǎn)時(shí),對(duì)小球受力如圖由三角形知識(shí)得：qE=mgtan 370所以得到：q=mgtan 370 /E代入數(shù)據(jù)得：q=3x10-5CAEGF合F2假設(shè)小球恰繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)那么A點(diǎn)過(guò)

4、圓心的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)B點(diǎn)動(dòng)能最小，此時(shí)重力與電場(chǎng)力的合力提供向心力JmvELvmFmgFk5 . 021,37cos220所以而合合小結(jié)：用等效法處置帶電體在重力場(chǎng)與電小結(jié)：用等效法處置帶電體在重力場(chǎng)與電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1、標(biāo)題類(lèi)型：帶電粒子遭到恒定重力與恒定、標(biāo)題類(lèi)型：帶電粒子遭到恒定重力與恒定電場(chǎng)力及一個(gè)變化的拉力電場(chǎng)力及一個(gè)變化的拉力2、特點(diǎn)：電場(chǎng)力與重力做功都與途徑無(wú)關(guān)，、特點(diǎn)：電場(chǎng)力與重力做功都與途徑無(wú)關(guān)，拉力不做功拉力不做功3、處置：重力場(chǎng)與電場(chǎng)的疊加場(chǎng)視為一個(gè)、處置：重力場(chǎng)與電場(chǎng)的疊加場(chǎng)視為一個(gè)“等效重力場(chǎng)等效重力場(chǎng) “等效重力為重力與電場(chǎng)力的合力等效重力為重力與電場(chǎng)力的合力 G “

5、等效重力加速度等效重力加速度 g= G/m “關(guān)鍵最高點(diǎn)與最低點(diǎn)確實(shí)定關(guān)鍵最高點(diǎn)與最低點(diǎn)確實(shí)定4、優(yōu)點(diǎn)：將非理想模型轉(zhuǎn)化為理想模型、優(yōu)點(diǎn)：將非理想模型轉(zhuǎn)化為理想模型 將復(fù)雜問(wèn)題變?yōu)楹?jiǎn)單問(wèn)題將復(fù)雜問(wèn)題變?yōu)楹?jiǎn)單問(wèn)題練習(xí)練習(xí)2005廣州如圖在程度向右的勻強(qiáng)電廣州如圖在程度向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一質(zhì)量為場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m 、帶正電的小球，用、帶正電的小球，用長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng)絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛于絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛于O點(diǎn)。當(dāng)小球靜止時(shí)點(diǎn)。當(dāng)小球靜止時(shí)細(xì)線(xiàn)與豎直方向夾角為細(xì)線(xiàn)與豎直方向夾角為.現(xiàn)給小球一個(gè)垂直現(xiàn)給小球一個(gè)垂直于懸線(xiàn)的初速度于懸線(xiàn)的初速度,使小球恰能在豎直平面內(nèi)使小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，做圓周運(yùn)動(dòng)，試問(wèn)：

6、試問(wèn)：1小球在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中在小球在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中在哪一位置速度最??？速度最小值多大？哪一位置速度最小？速度最小值多大？2小球在小球在B點(diǎn)的初速度多大？點(diǎn)的初速度多大？BE解：解： 1根據(jù)題意知根據(jù)題意知,小球在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受小球在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受重力與電場(chǎng)力為恒力，故把重力與電場(chǎng)力的合力叫重力與電場(chǎng)力為恒力，故把重力與電場(chǎng)力的合力叫作等效重力作等效重力即即D在在B點(diǎn)點(diǎn) G =mg/cos ，等效重力加速度，等效重力加速度g= g/ cos 那么那么B點(diǎn)過(guò)圓心的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)點(diǎn)過(guò)圓心的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)A點(diǎn)速度最小點(diǎn)速度最小在在A點(diǎn)有，點(diǎn)有，2小球由小球由A運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程，根據(jù)能量守恒定律

7、有的過(guò)程，根據(jù)能量守恒定律有cos,2LgLgAvRAvmmg解得小球的最小速度cos/52 212122LgvLmgmvmvBAB解得例：一個(gè)帶負(fù)電的小球，質(zhì)量為例：一個(gè)帶負(fù)電的小球，質(zhì)量為M、電荷量為、電荷量為q。在一個(gè)如下圖的平行板電容器的右側(cè)板邊被豎直在一個(gè)如下圖的平行板電容器的右側(cè)板邊被豎直上拋，最后落在電容器左側(cè)邊同一高度處，假設(shè)上拋，最后落在電容器左側(cè)邊同一高度處，假設(shè)電容器極板是豎直放置，兩板間間隔為電容器極板是豎直放置，兩板間間隔為d，板間，板間電壓為電壓為U，求電荷能到達(dá)的最大高度及拋出時(shí)的，求電荷能到達(dá)的最大高度及拋出時(shí)的初速度。初速度。V0解：小球在豎方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng)

8、解：小球在豎方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng)那么最大高度那么最大高度在程度方向上做初速度為在程度方向上做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)的勻加速運(yùn)動(dòng)gvtgvH0,220上升到最高點(diǎn)所用時(shí)間22)2(21)2(21tmdqUtad小結(jié)：等效法一個(gè)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)等效于兩個(gè)直小結(jié)：等效法一個(gè)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)等效于兩個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 或者正交分解法處置帶電粒子的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)或者正交分解法處置帶電粒子的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)1、特點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中遭到恒定、特點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中遭到恒定的電場(chǎng)力和恒定重力的電場(chǎng)力和恒定重力2、處置方法：將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)相互、處置方法：將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)相互正交的比較簡(jiǎn)單的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一個(gè)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)正交的比較簡(jiǎn)單的

9、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一個(gè)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)等效于兩個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)等效于兩個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)3、優(yōu)點(diǎn)：將非理想模型轉(zhuǎn)化為理想模型、優(yōu)點(diǎn)：將非理想模型轉(zhuǎn)化為理想模型 將復(fù)雜問(wèn)題變?yōu)楹?jiǎn)單問(wèn)題將復(fù)雜問(wèn)題變?yōu)楹?jiǎn)單問(wèn)題練習(xí)：練習(xí)： 2005年北京真空中存在空間范圍年北京真空中存在空間范圍足夠大的，程度向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在電場(chǎng)中，足夠大的，程度向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在電場(chǎng)中，假設(shè)將一個(gè)質(zhì)量為假設(shè)將一個(gè)質(zhì)量為m，帶正電的小球由靜止釋?zhuān)瑤д姷男∏蛴伸o止釋放，運(yùn)動(dòng)中小球的速度與豎直方向夾角為放，運(yùn)動(dòng)中小球的速度與豎直方向夾角為370，現(xiàn)將該小球從電場(chǎng)中某點(diǎn)以初速度現(xiàn)將該小球從電場(chǎng)中某點(diǎn)以初速度v0豎直向豎直向上拋出。求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中取上拋出。求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中取

10、sin 370 =0.6，cos 370 =0.81小球遭到電場(chǎng)力的大小及方向小球遭到電場(chǎng)力的大小及方向2小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢(shì)能變化量小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢(shì)能變化量解：解：1根據(jù)題意知，小球由靜止釋放，故小球根據(jù)題意知，小球由靜止釋放，故小球速度方向即為合力的方向速度方向即為合力的方向由三角形知識(shí)得，電場(chǎng)力大小由三角形知識(shí)得，電場(chǎng)力大小 F=mgtan 370=0.75mg電場(chǎng)力方向電場(chǎng)力方向 程度向右程度向右2將小球從電場(chǎng)中某點(diǎn)以初速度向上拋出將小球從電場(chǎng)中某點(diǎn)以初速度向上拋出小球在豎直方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng)小球在豎直方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng) vy =v0-g t小球在程度方向做初速度為小球

11、在程度方向做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為度為ax，由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得 F=m ax，此過(guò)程中此過(guò)程中SX= ax t2 / 2 電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力做功 W=F SX小球上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能減少為電場(chǎng)小球上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能減少為電場(chǎng)力所做功力所做功2239mvEp練習(xí)：如圖練習(xí)：如圖3-2-123-2-12所示，在程度向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中所示，在程度向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的的A A點(diǎn)，有一個(gè)質(zhì)量為點(diǎn)，有一個(gè)質(zhì)量為m m，帶電量為，帶電量為-q-q的油滴以速度的油滴以速度v v豎直向上運(yùn)動(dòng)知當(dāng)油滴經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)豎直向上運(yùn)動(dòng)知當(dāng)油滴經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)B B時(shí)，速度大小時(shí)

12、，速度大小也為也為v v求：場(chǎng)強(qiáng)求：場(chǎng)強(qiáng)E E的大小及的大小及A A、B B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差兩點(diǎn)間的電勢(shì)差根據(jù)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性以及勻變速直線(xiàn)運(yùn)根據(jù)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性以及勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)平均速度公式有：動(dòng)平均速度公式有： 即即H=xH=x 由動(dòng)能定理：由動(dòng)能定理： Eqx-mgH=0Eqx-mgH=0 再由動(dòng)能定理：再由動(dòng)能定理： qUAB-mgH=0qUAB-mgH=0tvXtvH2,2qmgE 所以練習(xí)：如圖練習(xí)：如圖3-2-11所示，在豎直平面內(nèi)，有一半徑為所示，在豎直平面內(nèi)，有一半徑為R的絕緣的的絕緣的光滑圓環(huán)，圓環(huán)處于場(chǎng)強(qiáng)大小為光滑圓環(huán)，圓環(huán)處于場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向程度向右的勻強(qiáng)電

13、場(chǎng)中，方向程度向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，圓環(huán)上的圓環(huán)上的A、C兩點(diǎn)處于同一程度面上，兩點(diǎn)處于同一程度面上，B、D分別為圓環(huán)的最分別為圓環(huán)的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)高點(diǎn)和最低點(diǎn)M為圓環(huán)上的一點(diǎn)，為圓環(huán)上的一點(diǎn)，MOA=45環(huán)上穿著環(huán)上穿著一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為，帶電量為+q的小球，它正在圓環(huán)上做圓周運(yùn)動(dòng)，的小球，它正在圓環(huán)上做圓周運(yùn)動(dòng)，知電場(chǎng)力大小知電場(chǎng)力大小qE等于重力的大小等于重力的大小mg，且小球經(jīng)過(guò)，且小球經(jīng)過(guò)M點(diǎn)時(shí)球與環(huán)點(diǎn)時(shí)球與環(huán)之間的相互作用力為零試確定小球經(jīng)過(guò)之間的相互作用力為零試確定小球經(jīng)過(guò)A、B、C、D點(diǎn)時(shí)的點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能各是多少？動(dòng)能各是多少？根據(jù)牛頓第二定律當(dāng)小球從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力和重力做功分別為根據(jù)動(dòng)能定理得：同理：同理：課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所