2018山東科技版物理高考第二輪復(fù)習(xí)——帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（學(xué)案）

1、.年 級(jí)高三學(xué) 科物理版 本魯教版內(nèi)容標(biāo)題帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)二. 詳細(xì)過程高考命題展望本章是電學(xué)部分的根底，為歷年高考試題中考點(diǎn)分布的重點(diǎn)區(qū)之一，尤其是在力電綜合試題中巧妙地把電場(chǎng)概念與牛頓定律、動(dòng)能定理等力學(xué)知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來，要求學(xué)生有較高的綜合解題的才能。另外，平行板電容器也是命題頻率較多的知識(shí)點(diǎn)。其它如庫(kù)侖定律，場(chǎng)強(qiáng)疊加等命題近幾年頻率有所下降。同時(shí)，近幾年本部份的命題與消費(fèi)技術(shù)、生活實(shí)際、科學(xué)研究等聯(lián)絡(luò)也很多，如靜電屏蔽、尖端放電和避雷針、電容式傳感器、靜電的防止和應(yīng)用、示波管原理、靜電分選等等，都成為新情景綜合問題的命題素材。

2、當(dāng)然從近幾年高考的填空部分的考查內(nèi)容來看，“描跡法畫電場(chǎng)線實(shí)驗(yàn)也不可無視。1. 真空中的庫(kù)侖定律內(nèi)容：在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電荷量成正比，跟它們之間的間隔 成反比，作用力的方向在它們的連線上。公式：F=k，其中k9×109 N·m2/C2，叫做靜電力常量。適用條件：真空中、點(diǎn)電荷2. 電場(chǎng)強(qiáng)度：定義：放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。定義式：E=F/q方向：正電荷在該點(diǎn)的受力方向，是矢量。電場(chǎng)強(qiáng)度是描繪電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量。電場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)公式：EF/q為定義式，適用于任何電場(chǎng)；Ek是由真空中點(diǎn)電荷所形成的電場(chǎng)決定的3

3、. 電場(chǎng)線概念：為了直觀形象地描繪電場(chǎng)中各點(diǎn)的強(qiáng)弱及方向，在電場(chǎng)中畫出一系列曲線，曲線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，曲線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。這樣的曲線叫電場(chǎng)線。特點(diǎn)：始于正電荷或無窮遠(yuǎn)，終于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)；任意兩條電場(chǎng)線不會(huì)相交；沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。幾種電場(chǎng)的電場(chǎng)線：正點(diǎn)電荷、負(fù)點(diǎn)電荷、等量同種電荷、等量異種電荷、勻強(qiáng)電場(chǎng)4. 電勢(shì)差：電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間挪動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功跟它的電量的比值，叫做這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。公式：。電勢(shì)差的運(yùn)算：UACUAB+UBC5. 電勢(shì)能：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢(shì)為零處電場(chǎng)力所做的功。電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電勢(shì)能減少；電

4、場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電勢(shì)能增加，且電勢(shì)能的改變量，等于電場(chǎng)力做功的多少。電場(chǎng)力做功的計(jì)算：1由公式WFscosa 變形得到WqEs cosa，適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。2由公式 WqU ，對(duì)任何電場(chǎng)均適用。3由動(dòng)能定理求。6. 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速1運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析：帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做加減速直線運(yùn)動(dòng)。2用功能觀點(diǎn)分析：電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子動(dòng)能的增量。說明：此法不僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)。對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)，也可直接應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律7. 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析：帶電粒子垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)后，受到恒定的與初

5、速度方向成90°角的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。2偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的分析方法：把曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)展分解垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)：，平行于場(chǎng)強(qiáng)方向做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)：，側(cè)移位移：偏轉(zhuǎn)角：【典型例題】1、帶電粒子在含電場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例1. 如圖，虛線a、b和c是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為Ua、Ub和Uc，Ua>Ub>Uc。一帶正電粒子射入電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線KLMN所示。由圖可知 A. 粒子從K到L的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功 B. 粒子從L到M的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功 C. 粒子從K到L的過程中，靜電勢(shì)能增加D. 粒子從L到M的過程中，動(dòng)能減少 全國(guó)高考解析：

6、理解才能應(yīng)包括對(duì)根本概念的透徹理解、對(duì)根本規(guī)律準(zhǔn)確把握。此題就表達(dá)了高考在這方面的意圖。這道小題檢查了電場(chǎng)線的概念、牛頓第二定律、做曲線運(yùn)動(dòng)物體速度與加速度的關(guān)系、電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系、電場(chǎng)力功重力功與電勢(shì)能重力勢(shì)能變化的關(guān)系。能量守恒定律等根本概念和規(guī)律。要求考生理解概念規(guī)律確實(shí)切含義、適用條件，鑒別似是而非的說法。應(yīng)選AC。2、帶電小球在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例2. 2019·南京期末如下圖，一帶電量為+q，質(zhì)量為m的小球，從距地面高h(yuǎn)處以一定的初速程度拋出，在距拋出點(diǎn)程度間隔 為L(zhǎng)處有根管口比小球略大的豎直細(xì)管，管的上口距地面，為了使小球能無碰撞地通過管子，可在管子上方整個(gè)區(qū)域內(nèi)加一程度

7、向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，求：1小球的初速度的大小；2應(yīng)加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小；3小球落地時(shí)的動(dòng)能。思路點(diǎn)撥：1小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，程度方向做勻減速運(yùn)動(dòng)。2要使小球無碰撞通過管子，那么當(dāng)它到達(dá)管口時(shí)，速度方向?yàn)樨Q直向下。解答：1豎直方向，小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，那么運(yùn)動(dòng)至管口時(shí)間為：程度方向，小球做勻減速運(yùn)動(dòng)，減速至0。位移，解得2程度方向，根據(jù)牛頓第二定律：又由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：解得3由動(dòng)能定理有解得：。規(guī)律方法：解決此類問題涉及兩方面的知識(shí)，一是將小球的運(yùn)動(dòng)分解為互相垂直的方向，找出各自的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)題目所給條件列出方程，二是根據(jù)電場(chǎng)力做功特點(diǎn)，應(yīng)用功能關(guān)系列出方程。3、帶電粒子在周期性變化的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

8、 例3. 在圖甲中A和B是真空中的兩塊面積很大的平行金屬板，A、B間的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，在圖甲中O點(diǎn)到A和B的間隔 皆為l，在O處不斷地產(chǎn)生電荷量為q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電的微粒，在交變電壓變化的每個(gè)周期T內(nèi)，均勻產(chǎn)生300個(gè)上述微粒，不計(jì)重力，不考慮微粒之間的互相作用，這種微粒產(chǎn)生后，從靜止出發(fā)在電場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)，設(shè)微粒一旦碰到金屬板，它就附在板上不再運(yùn)動(dòng)，且其電量同時(shí)消失，不影響A、B板的電勢(shì)，上述的，微粒電荷量，質(zhì)量，試求：1在時(shí)刻出發(fā)的微粒，會(huì)在什么時(shí)刻到達(dá)哪個(gè)極板？2在這段時(shí)間內(nèi)哪個(gè)時(shí)刻產(chǎn)生的微粒剛好不能到達(dá)A板？3在到這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的微粒中有多少個(gè)微粒可到達(dá)A板？思路點(diǎn)

9、撥：以的變化規(guī)律分析不同時(shí)刻出發(fā)的粒子的運(yùn)動(dòng)情況，找出臨界條件，解答問題。解答：1設(shè)在0時(shí)刻產(chǎn)生的微粒在時(shí)刻到達(dá)A板，且。在此過程中微粒加速度為由，得。，所以假設(shè)成立，該微粒在s時(shí)刻到達(dá)A板。2如下圖，設(shè)在到這段時(shí)間內(nèi)的時(shí)刻產(chǎn)生的微粒剛好不能到達(dá)A板，假設(shè)再設(shè)此微粒在時(shí)間內(nèi)的時(shí)刻到達(dá)A板時(shí)的速度剛好為零，時(shí)間內(nèi)的加速度的大小為。微粒在時(shí)刻的速度為，微粒在時(shí)間內(nèi)的位移為解之得，所以假設(shè)成立，時(shí)刻產(chǎn)生的微粒剛好不能到達(dá)A板。3時(shí)刻產(chǎn)生的微粒在時(shí)刻到達(dá)A板時(shí)速度為零，并立即返回，設(shè)時(shí)間內(nèi)一直向B板運(yùn)動(dòng)，那么其位移為即該微粒一定會(huì)被B板吸收，在到這段時(shí)間內(nèi)的時(shí)刻及其以后產(chǎn)生的微粒都不能到達(dá)A板，所以在

10、到這段時(shí)間內(nèi)能到達(dá)A板微粒的個(gè)數(shù)為個(gè)。4、帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用 例4. 一種電子儀器叫示波器，它的核心部件是示波管，示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空，電子槍中熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子，初速度很小，可視為零，如下圖，電子槍的加速電壓為，緊挨著是偏轉(zhuǎn)電極y和y和偏轉(zhuǎn)電極x和x，設(shè)偏轉(zhuǎn)電極的極板長(zhǎng)度均為，板間間隔 均為d，偏轉(zhuǎn)電極x和x的右端到熒光屏的間隔 為電子的質(zhì)量為m，電量為e，在示波管中假如偏轉(zhuǎn)電極x和x，y和y沒有加電壓，電子分開偏轉(zhuǎn)電極后將沿直線前進(jìn)，打在熒光屏上的坐標(biāo)原點(diǎn)，產(chǎn)生亮斑，求：1假設(shè)只在y和y間加電壓，那么電子到達(dá)熒光屏上的速度多大？2電子到達(dá)熒光屏上的點(diǎn)的y坐標(biāo)與y與y間加電壓的關(guān)系式。思路點(diǎn)撥：電子在示波器中的運(yùn)動(dòng)可以分為三個(gè)階段，第一階段加速，第二階段偏轉(zhuǎn)，第三階段在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)外勻速直線運(yùn)動(dòng)打在熒光屏上，據(jù)此選用不同規(guī)律列式求解。解答：1電子經(jīng)加速電壓加速電子在極板yy中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為電子分開yy時(shí)的縱向速度電子到達(dá)屏的速度，。2電子分