高中物理電場(chǎng)與示波器25習(xí)題課帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)課件滬科版PPT課件

1、內(nèi)容索引知識(shí)探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)第1頁(yè)/共28頁(yè)1知識(shí)探究第2頁(yè)/共28頁(yè)一、帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)1.帶電粒子在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)：此時(shí)帶電粒子受到的合外力一定等于 ，即所受到的電場(chǎng)力與其他力 .(2)勻加速直線運(yùn)動(dòng)：帶電粒子受到的合外力與其初速度方向 .(3)勻減速直線運(yùn)動(dòng)：帶電粒子受到的合外力與其初速度方向 .2.討論帶電粒子在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)(加速或減速)的方法：(1)力和加速度方法牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式.(2)功和能方法動(dòng)能定理；(3)能量方法能量守恒定律；零同向平衡反向第3頁(yè)/共28頁(yè)例例1如圖1所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量為m

2、、帶電荷量為q的小球在B板下方距離B板為H處，以初速度v0豎直向上運(yùn)動(dòng)，從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng).(1)帶電小球在板間做何種運(yùn)動(dòng)？圖1答案解析見(jiàn)解析帶電小球在電場(chǎng)外只受重力的作用做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)中受重力和電場(chǎng)力作用做勻減速直線運(yùn)動(dòng).第4頁(yè)/共28頁(yè)(2)欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢(shì)差為多少？答案解析見(jiàn)解析整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力和電場(chǎng)力做功，由動(dòng)能定理得第5頁(yè)/共28頁(yè)二、帶電粒子在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)涉及帶電粒子在電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解把曲線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)研究，涉及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系的綜合應(yīng)用.第6頁(yè)/共

3、28頁(yè)例例2如圖2所示，A、B為兩塊足夠大的相距為d的平行金屬板，接在電壓為U的電源上.在A板的中央P點(diǎn)放置一個(gè)電子發(fā)射源.可以向各個(gè)方向釋放電子.設(shè)電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，射出的初速度為v.求電子打在B板上的區(qū)域面積.(不計(jì)電子的重力)圖2答案解析第7頁(yè)/共28頁(yè)打在最邊緣的電子，其初速度方向平行于金屬板，在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在垂直于電場(chǎng)方向做勻速運(yùn)動(dòng)，即rvt在平行電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，即第8頁(yè)/共28頁(yè)第9頁(yè)/共28頁(yè)三、帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)交變電場(chǎng)作用下粒子所受的電場(chǎng)力發(fā)生改變，從而影響粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；由于電場(chǎng)力周期性變化，粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)也具有周期性；研究帶電粒

4、子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)需要分段研究，特別注意帶電粒子進(jìn)入交變電場(chǎng)的時(shí)間及交變電場(chǎng)的周期.第10頁(yè)/共28頁(yè)例例3(多選)帶正電的微粒放在電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖3所示.帶電微粒只在電場(chǎng)力的作用下從t0時(shí)刻由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是A.微粒在01 s內(nèi)的加速度與12 s內(nèi)的加速度相同B.微粒將沿著一條直線運(yùn)動(dòng)C.微粒做往復(fù)運(yùn)動(dòng)D.微粒在第1 s內(nèi)的位移與第3 s內(nèi)的位移相同圖3答案解析帶正電的微粒放在電場(chǎng)中，第1 s內(nèi)加速運(yùn)動(dòng)，第2 s內(nèi)減速至零，以后重復(fù)以上運(yùn)動(dòng)過(guò)程，運(yùn)動(dòng)方向不變，故B、D對(duì).第11頁(yè)/共28頁(yè)四、帶電粒子在電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)解決電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，

5、關(guān)鍵是分析向心力的來(lái)源，有時(shí)可以把電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)等效為豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，找出等效“最高點(diǎn)”和“最低點(diǎn)”.第12頁(yè)/共28頁(yè)例例4如圖4所示，半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)的環(huán)面固定在水平面上，場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)與環(huán)面平行.一電量為q、質(zhì)量為m的小球穿在環(huán)上，可沿環(huán)做無(wú)摩擦的圓周運(yùn)動(dòng)，若小球經(jīng)A點(diǎn)時(shí)，速度vA的方向恰與電場(chǎng)垂直，且圓環(huán)與小球間沿水平方向無(wú)力的作用，求：(1)速度vA的大小；圖4答案解析第13頁(yè)/共28頁(yè)第14頁(yè)/共28頁(yè)(2)小球運(yùn)動(dòng)到與A點(diǎn)對(duì)稱的B點(diǎn)時(shí)，對(duì)環(huán)在水平方向的作用力的大小.答案解析6qE第15頁(yè)/共28頁(yè)解以上兩式得小球在B點(diǎn)受到的環(huán)的水平作用力為：FB6qE，由牛頓第三定

6、律知，小球在B點(diǎn)對(duì)環(huán)在水平方向的作用力大小為6qE.第16頁(yè)/共28頁(yè)達(dá)標(biāo)檢測(cè)2第17頁(yè)/共28頁(yè)1.(帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng))(多選)如圖5所示，平行板電容器的兩個(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示水平直線通過(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)能逐漸增加C.動(dòng)能逐漸增加 D.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)123答案圖54解析第18頁(yè)/共28頁(yè)對(duì)帶電粒子受力分析如圖所示，F(xiàn)合0，則A錯(cuò).由圖可知電場(chǎng)力與重力的合力方向與v0方向相反，F(xiàn)合對(duì)粒子做負(fù)功，其中mg不做功，Eq做負(fù)功，故粒子動(dòng)能減少，電勢(shì)能增加，B正確，C錯(cuò)誤.F合恒定且F合與

7、v0方向相反，粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)正確.1234第19頁(yè)/共28頁(yè)2.(帶電粒子在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng))(多選)如圖6所示，一電子沿x軸正方向射入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡為OCD，已知 ，電子過(guò)C、D兩點(diǎn)時(shí)豎直方向的分速度為vCy和vDy；電子在OC段和OD段動(dòng)能的變化量分別為Ek1和Ek2，則A.vCyvDy12 B.vCyvDy14C.Ek1Ek213 D.Ek1Ek214答案1234圖6第20頁(yè)/共28頁(yè)3.(帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng))如圖7甲所示，在間距足夠大的平行金屬板A、B之間有一電子，在A、B之間加上如圖乙所示規(guī)律變化的電壓，在t0時(shí)刻電子靜止且A板電勢(shì)比B板電勢(shì)高，則12

8、34圖7答案解析第21頁(yè)/共28頁(yè)粒子先向A板做半個(gè)周期的勻加速運(yùn)動(dòng)，接著做半個(gè)周期的勻減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)歷一個(gè)周期后速度為零，以后重復(fù)以上過(guò)程，運(yùn)動(dòng)方向不變，選B.1234第22頁(yè)/共28頁(yè)4.(帶電粒子在電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng))如圖8所示，ABCD為豎直放在場(chǎng)強(qiáng)為E104 N/C的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣光滑軌道，其中軌道的ABC部分是半徑為R0.5 m的半圓環(huán)(B為半圓環(huán)的中點(diǎn))，軌道的水平部分與半圓環(huán)相切于C點(diǎn)，D為水平軌道的一點(diǎn)，而且CD2R，把一質(zhì)量m100 g、電荷量q104 C的帶負(fù)電小球，放在水平軌道的D點(diǎn)，由靜止釋放后，在軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng).g10 m/s2，求：(1)它到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度是多大；答案解析1234圖8第23頁(yè)/共