帶電粒子在電場中的運(yùn)動

1、帶電粒子在電場中的運(yùn)動第1頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三1.帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動 (2009安徽)在光滑的絕緣水平面上，有一個正方形的abcd，頂點(diǎn)a、c處分別固定一個正點(diǎn)電荷，電荷量相等，如圖653所示若將一個帶負(fù)電的粒子置于b點(diǎn)，自由釋放，粒子將沿著對角線bd往復(fù)運(yùn)動粒子從b點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中()A先做勻加速運(yùn)動，后做勻減速運(yùn)動B先從高電勢到低電勢，后從低電勢到高電勢C電勢能與機(jī)械能之和先增大，后減小D電勢能先減小，后增大 圖653第2頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 解析：由于負(fù)電荷受到的電場力是變力，加速度是變化的所以A錯；由等量正

2、電荷的電場分布知道，在兩電荷連線的中垂線O點(diǎn)的電勢最高，所以從b到a，電勢是先增大后減小，故B錯；由于只有電場力做功，所以只有電勢能與動能的相互轉(zhuǎn)化，故電勢能與機(jī)械能的和守恒，C錯；由b到O電場力做正功，電勢能減小，由O到d電場力做負(fù)功，電勢能增加，D對第3頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 點(diǎn)評：考查了電場、電勢以及電場力做功和電勢能變化的關(guān)系；受力分析，運(yùn)動性質(zhì)的判斷第4頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三2.帶電粒子在電場中的曲線運(yùn)動 (2009安徽)如圖654所示，勻強(qiáng)電場方向沿x軸的正方向，場強(qiáng)為E.在A(d,0)點(diǎn)有一個靜止的中性微粒，由于內(nèi)部

3、作用，某一時刻突然分裂成兩個質(zhì)量均為m的帶電微粒，其中電荷量為q的微粒1沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，經(jīng)過一段時間到達(dá)(0，-d)點(diǎn)不計重力和分裂后兩微粒間的作用試求：圖654第5頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 (1)分裂時兩個微粒各自的速度； (2)當(dāng)微粒1到達(dá)(0，-d)點(diǎn)時，電場力對微粒1做功的瞬時功率； (3)當(dāng)微粒1到達(dá)(0，-d)點(diǎn)時，兩微粒時的距離第6頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三第7頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三第8頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三第9頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分

4、，星期三 （2007海南）一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場，電場沿豎直方向.兩個比荷（即粒子的電荷量與質(zhì)量之比）不同的帶正電的粒子a和b，從電容器邊緣的P點(diǎn)（如圖6-5-6）以相同的水平速度射入兩平行板之間.測得a和b與電容極板的撞擊點(diǎn)到入射點(diǎn)之間的水平距離之比為12.若不計重力，則a和b的比荷之比是（ ） A.12 B.18 C.21 D.4110圖6-5-6第10頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 兩帶電粒子都做類平拋運(yùn)動，水平方向勻速運(yùn)動，有x=vt，豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，有 電荷在電場中受的力為F=Eq，根據(jù)牛頓第二定律有F=ma，整理得 因為兩粒子在同

5、一電場中運(yùn)動，E相同，初速度相同，側(cè)位移相同，故比荷與水平位移的平方成反比.所以比荷之比為41，D正確.第11頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 3.帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 如圖6-5-7所示，一條長為L的絕緣細(xì)線上端固定，下端拴一質(zhì)量為m的帶電小球，將它置于水平方向的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)為E，已知當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角為時，小球處于平衡位置A點(diǎn)，問在平衡位置以多大的速度vA釋放小球，剛能使之在電場中做豎直平面內(nèi)的完整圓周運(yùn)動？12圖6-5-7第12頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 小球受重力mg、電場力Eq、線的拉力T作用.簡化處理，將復(fù)合場（重力場和

6、電場）等效為重力場，小球在等效重力場中所受重力為mg，由圖有：第13頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三小球在A點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，若小球在A點(diǎn)以速度vA開始繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，若能通過延長線上的B點(diǎn)（等效最高點(diǎn)）就能做完整的圓周運(yùn)動，在B點(diǎn)根據(jù)向心力公式得：第14頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三T0為臨界條件，所以又因只有重力、電場力對小球做功，由動能定理得：由以上兩式解得：第15頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 在光滑絕緣的水平面上有一長為l的絕緣細(xì)線，細(xì)線一端系在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球.沿細(xì)線方向存

7、在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，此時小球處于平衡狀態(tài)，如圖6-5-8所示.圖6-5-8第16頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三現(xiàn)給小球一垂直于細(xì)線的很小的初速度v0，使小球在水平面上開始運(yùn)動，則小球能獲得的最大電勢能為 ；小球第一次到達(dá)電勢能最大的位置所需的時間為 .第17頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 電場力類似重力，電勢能類似重力勢能.小球在電場中做類似單擺的簡諧運(yùn)動，達(dá)到最大擺角時，電勢能等于初動能，即 運(yùn)動中等效的重力加速度為故簡諧運(yùn)動的周期為小球運(yùn)動的時間為第18頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 易錯題：在真空中上、下兩個區(qū)域均

8、為豎直向下的勻強(qiáng)電場，其電場線分布如圖658所示，有一帶負(fù)電的微粒，從上邊區(qū)域沿一條電場線以速度v0勻速下落，并進(jìn)入下邊區(qū)域(該區(qū)域的電場足夠廣)，在如圖所示的速度時間圖象中，符合粒子在電場內(nèi)運(yùn)動情況的是()圖658第19頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三第20頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 錯解：A 錯解分析：產(chǎn)生錯誤的原因是只關(guān)注到了運(yùn)動過程中速度大小的變化，沒有注意到速度的矢量性此外，不能夠建立起等效模型從而進(jìn)行正確地根據(jù)受力判斷運(yùn)動特征，也是引起錯誤的原因之一第21頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三 正解：帶負(fù)電的微粒，從上邊區(qū)域沿一條電場線以速度v0勻速下落，進(jìn)入下邊區(qū)域后，由于電場強(qiáng)度變大，因此所受電場力也變大，因此微粒開始做向下的減速運(yùn)動，等到速度為零后，又會向上加速，由于過程的對稱性，等到它到達(dá)區(qū)域分界線時，速度大小又達(dá)到了v0，此后進(jìn)入上半部電場，受力特征依然平衡因此，速度圖象應(yīng)該為C.第22頁，共23頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)8分，星期三