高中物理第2輪復(fù)習(xí) 專題3 第1講 帶電粒子在電場中的運動課件

1、2021/8/11 星期三1專題三 帶電粒子在電、磁場中的運動 第一講帶電粒子在電場中的運動 2021/8/11 星期三2一、庫侖定律二、電場強度1大小2021/8/11 星期三3 2方向 (1)正電荷在電場中的受力方向；負電荷在電場中的受力的反方向 (2)電場線的切線方向 (3)電場中電勢降低最快的方向 3電勢差、電勢、電勢能的變化、電勢能2021/8/11 星期三4 電勢高低的判斷：順著電場線方向電勢降低 (3)電荷移動時其電勢能的變化由電場力做的功量度 =-W=-qU. 電勢能的變化與電場力做功的關(guān)系：電場力做正功電勢能減少；電場力做負功電勢能增加 三、帶電粒子在電場中的運動 1帶電粒子

2、在電場中的加速：通常用 Ek=qU計算帶電粒子獲得的動能 2帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)：2021/8/11 星期三52021/8/11 星期三6四、電容器2021/8/11 星期三7 類型一：電場線與等勢面、電場力做功與電勢能的變化 電場線是對電場強度分布情況的形象描繪，等勢面是對電勢分布情況的形象描繪，兩者的關(guān)系是：電場線與等勢面垂直；電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；電場線越密處等差等勢面也越密 電荷在電場中移動時電勢能的變化由電場力做的功來量度，兩者的關(guān)系是：電場力做正功電勢能減少，且減少的電勢能等于電場力做的功；電場力做負功，電勢能增加，且增加的電勢能等于克服電場力做的功202

3、1/8/11 星期三8【例1】如圖311所示，虛線a、b、c是電場中的三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相同，實線為一個帶正電的質(zhì)點僅在電場力作用下，通過該區(qū)域的運動軌跡，P、Q是軌跡上的兩點下列說法中正確的是()A三個等勢面中，等勢面a的電勢最高B帶電質(zhì)點一定是從P點向Q點運動C帶電質(zhì)點通過P點時的加速度 比通過Q點時小D帶電質(zhì)點在P點時的電勢能比 在Q點的電勢能大2021/8/11 星期三9【解析】根據(jù)電場線與等勢面垂直的關(guān)系畫出電場線，根據(jù)合力和軌跡的關(guān)系，可以判定：質(zhì)點在各點受的電場力方向斜向下方由于是正電荷，所以電場線方向也斜向下方 畫出電場線后，不難判斷出答案只有D是正確的【答案】D

4、2021/8/11 星期三10【規(guī)律方法總結(jié)】本題考查了電場強度、電場線、電勢差、電勢、等勢線等基本概念，以及電場線與等勢面的關(guān)系、電場力做功與電勢能的變化關(guān)系解題的關(guān)鍵：根據(jù)電場線與等勢面垂直的關(guān)系畫出電場線根據(jù)力沿電場線的切線并指向軌跡的凹側(cè)確定力的方向根據(jù)速度方向(軌跡的切線方向)與力的方向的夾角確定電場力做功的正負根據(jù)電場力做功與電勢能的變化關(guān)系確定電勢能的變化情況根據(jù)電場線或等勢面的疏密比較電場強度的大小，從而比較加速度的大小2021/8/11 星期三11【變式題】如圖312所示，勻強電場中有a、b、c三點在以它們?yōu)轫旤c的三角形中， B 2021/8/11 星期三12【解析】如圖，根

5、據(jù)勻強電場的電場線與等差等勢面是平行等間距排列，且電場線與等勢面處處垂直，沿著電場線方向電勢均勻降落，取ab的中點O，即為三角形的外接圓的圓心，且該點電勢為2V，故Oc為等2021/8/11 星期三13 類型二：帶電粒子在交變電場中的加速和減速運動 對于帶電粒子在交變電場中的運動問題，一般采用圖解法較好，畫出相應(yīng)的速度時間圖象，橫軸表示時間，縱軸表示速度，斜率表示加速度，圖線與坐標(biāo)軸所圍面積表示位移2021/8/11 星期三14【例2】(2011北京)靜電場方向平行于x軸，其電勢 隨x的分布可簡化為如圖313所示的折線，圖中 和d為已知量一個帶負電的粒子在電場中以x=0為中心，沿x軸方向做周期

6、性運動已知該粒子質(zhì)量為m、電量為-q，其動能與電勢能之和為-A(0Aq0 )，忽略重力求：(1)粒子所受電場力的大小；(2)粒子的運動區(qū)間；(3)粒子的運動周期圖3132021/8/11 星期三15【解析】(1)由圖可知，0與d(或-d)兩點間的電勢差為 電場強度的大小2021/8/11 星期三162021/8/11 星期三172021/8/11 星期三18【變式題】(2011安徽)如圖314(a)所示的兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖314(b)所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上

7、則t0可能屬于的時間段是( )圖314B2021/8/11 星期三19【解析】本題可從特殊時刻開始研究粒子的運動情況 2021/8/11 星期三20 類型三：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn) 帶電粒子(不計重力)垂直于電場線進入電場，做勻變速曲線運動(類平拋運動) 2021/8/11 星期三21【例3】如圖315所示，正方形區(qū)域abcd邊長L=8cm，內(nèi)有平行于ab方向指向bc邊的勻強電場，場強E=3750V/m，一帶正電的粒子電荷量q=10-10C，質(zhì)量m=10-20kg，沿電場中心線RO飛入電場，初速度v0=2106m/s，粒子飛出電場后經(jīng)過界面cd、PS間的無電場區(qū)域后，進入固定在O點的點電荷Q形

8、成的圖3152021/8/11 星期三22電場區(qū)域，一進入該區(qū)域即開始做勻速圓周運動(設(shè)點電荷左側(cè)的電場分布以界面PS為界限，且不受PS影響)已知cd、PS相距s=12cm，粒子穿過PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏MN上不計粒子重力(靜電力常數(shù)k=9109Nm2/C2)，試求：(1)粒子穿過界面PS時偏離中心線OR的距離y；(2)粒子穿過界面PS時的速度大小與方向；(3)O點與PS面的距離x；(4)點電荷Q的電性及電荷量大小2021/8/11 星期三23【解析】(1)粒子在正方形區(qū)域abcd中運動發(fā)生的側(cè)移2021/8/11 星期三242021/8/11 星期三25【變式題】(2011濟

9、南模擬)如圖316所示，甲圖是用來使帶正電的離子加速和偏轉(zhuǎn)的裝置乙為該裝置中加速與偏轉(zhuǎn)電場的等效模擬圖以y軸為界，左側(cè)為沿x軸正向的勻強電場，場強為E.右側(cè)為沿y軸負方向的另一勻強電場已知OAAB，OA=AB，且OB間圖3162021/8/11 星期三26的電勢差為U0.若在x軸的C點無初速地釋放一個電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子(不計重力)，結(jié)果正離子剛好通過B點，求：(1)CO間的距離d；(2)粒子通過B點的速度大小圖3162021/8/11 星期三27【解析】(1)設(shè)正離子到達O點的速度為v0(其方向沿x軸的正方向)則正離子從C點到O點，由動能定理得：2021/8/11 星期三282021

10、/8/11 星期三29 類型四：電場與力學(xué)知識的綜合應(yīng)用 處理帶電粒子在勻強電場和重力場的疊加場中的運動問題，可將疊加場合成為等效重力場，電場力與重力的合力為等效重力2021/8/11 星期三30【例4】(2011石家莊模擬)相距L=12.5m、質(zhì)量均為m的兩滑塊A、B，靜放在足夠長的絕緣水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)均為=0.2，其中A電荷量為+q，B不帶電現(xiàn)在水平面附近空間加有場強 、水平向右的勻強電場，A開始向右運動，并與B發(fā)生多次對心碰撞，且碰撞時間極短，每次碰后兩滑塊交換速度、A帶電量保持不變、B始終不帶電g取10m/s2.試求：(1)A、B第一次碰后B的速度vB1；(2)A、B從

11、第五次碰后到第六次碰的過程中B運動的時間t；(3)B運動的總路程x.2021/8/11 星期三31【解析】(1)對A，根據(jù)牛頓第二定律2021/8/11 星期三322021/8/11 星期三332021/8/11 星期三342021/8/11 星期三35【變式題】(2011海淀一模)在真空中水平放置平行板電容器，兩極板間有一個帶電油滴，電容器兩板間距為d，當(dāng)平行板電容器的電壓為U0時，油滴保持靜止?fàn)顟B(tài)，如圖317所示當(dāng)給電容器突然充電使其電圖3172021/8/11 星期三362021/8/11 星期三37【解析】(1)油滴靜止時 2021/8/11 星期三382021/8/11 星期三39類

12、型五：電容器與傳感器2021/8/11 星期三40【例5】傳感器應(yīng)用的一個基本思想是“轉(zhuǎn)換”的思想，即利用傳感器把難以直接測量的力學(xué)量轉(zhuǎn)換為容易測量的電學(xué)量這種轉(zhuǎn)換既使測量比較方便，而且能輸入電子計算機，對電學(xué)量所載的信息進行計算和處理如圖318所示為一測速計原理圖，其基本原理即是把測量速度這一力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電流進行測量滑動圖3182021/8/11 星期三41圖3182021/8/11 星期三42【解析】計算出滑動觸頭P移過一微小距離 時電容器上的電壓變化，可得電容器上的充放電電流的表達式，據(jù)此可求得速度先估計流過電阻絲上的2021/8/11 星期三43【答案】0.1m/s；向右【規(guī)律方法總結(jié)】分析有關(guān)電容器在靜電場中的應(yīng)用的習(xí)題的思路是：首先確定不變量，若電容器充電后斷開電源，則Q不變；若電容器始終和直流電源相連，則U不變2021/8/11 星期三442021/8/