第4講、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、專題三專題三電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一、靜電屏蔽一、靜電屏蔽1靜電感應(yīng)靜電感應(yīng)在電場(chǎng)中的導(dǎo)體，內(nèi)部的自由電子受到電場(chǎng)力作用，在電場(chǎng)中的導(dǎo)體，內(nèi)部的自由電子受到電場(chǎng)力作用，將向電場(chǎng)反方向做將向電場(chǎng)反方向做 ，結(jié)果使導(dǎo)體兩端同時(shí)，結(jié)果使導(dǎo)體兩端同時(shí)分別出現(xiàn)分別出現(xiàn) 的異種電荷的現(xiàn)象的異種電荷的現(xiàn)象2.靜電平衡狀態(tài)靜電平衡狀態(tài)(1)概念：導(dǎo)體中概念：導(dǎo)體中(包括表面包括表面)沒(méi)有電荷的沒(méi)有電荷的 的的狀態(tài)狀態(tài)(2)特點(diǎn)特點(diǎn)導(dǎo)體內(nèi)部的導(dǎo)體內(nèi)部的 處處為零，即處處為零，即E內(nèi)內(nèi)0.定向移動(dòng)定向移動(dòng)等量等量定向移動(dòng)定向移動(dòng)場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè) 體，導(dǎo)體表面是一

2、個(gè)體，導(dǎo)體表面是一個(gè) 面面導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該處表面導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該處表面 帶電導(dǎo)體凈電荷只分布在帶電導(dǎo)體凈電荷只分布在 上上 3.靜電屏蔽靜電屏蔽處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體， 不再受外不再受外部電場(chǎng)的影響部電場(chǎng)的影響等勢(shì)等勢(shì)等勢(shì)等勢(shì)垂直垂直外表面外表面內(nèi)部區(qū)域內(nèi)部區(qū)域二、電容器與電容二、電容器與電容1.電容器電容器(1)組成：兩個(gè)彼此組成：兩個(gè)彼此 且又且又 的導(dǎo)體的導(dǎo)體(2)帶電量：一個(gè)極板所帶電量的帶電量：一個(gè)極板所帶電量的 (3)充、放電充、放電充電：充電：把電容器接在電源上后，電容器兩個(gè)極板分別帶上等量把電容器接在電源上后，電容器兩個(gè)極板分

3、別帶上等量的的 電荷的過(guò)程充電后，兩極板間有電荷的過(guò)程充電后，兩極板間有 存在，電存在，電容器儲(chǔ)存容器儲(chǔ)存 充電時(shí)，電流充電時(shí)，電流 正極正極絕緣絕緣相互靠近相互靠近絕對(duì)值絕對(duì)值異種異種電場(chǎng)電場(chǎng)電能電能流入流入放電：放電：用導(dǎo)線將充電后的電容器的兩極板接通，極板上電荷用導(dǎo)線將充電后的電容器的兩極板接通，極板上電荷 的過(guò)程放電后的兩極板間不再有電場(chǎng)，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)的過(guò)程放電后的兩極板間不再有電場(chǎng)，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為化為 的能量放電時(shí)，電流的能量放電時(shí)，電流 正極正極 2.電容電容(1)定義：定義：電容器所帶的電容器所帶的 與電容器兩極板間的與電容器兩極板間的 的比的比值值(2)意義：表示電容器容納電荷意義：

4、表示電容器容納電荷 的物理量的物理量(3)定義式：定義式： .(4)單位：?jiǎn)挝唬?法拉法拉(F) 微法微法(F) 皮法皮法(pF)中和中和其他形式其他形式流出流出電荷量電荷量Q電勢(shì)差電勢(shì)差U本領(lǐng)本領(lǐng)1061012 3.平行板電容器的電容平行板電容器的電容(1)決定因素：決定因素：平行板電容器的電容平行板電容器的電容C跟板間電介質(zhì)的介電常數(shù)跟板間電介質(zhì)的介電常數(shù)成成 ，跟正對(duì)面積，跟正對(duì)面積S成成 ，跟極板間的距離，跟極板間的距離d成成 (2)決定式：決定式： .(3)熟記兩點(diǎn)：熟記兩點(diǎn)：保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間 不不變變充電后斷開(kāi)電源，則電容

5、器的充電后斷開(kāi)電源，則電容器的 不變不變正比正比正比正比反比反比電勢(shì)差電勢(shì)差(電壓電壓)帶電量帶電量三、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速三、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，受到的電場(chǎng)力方向與運(yùn)動(dòng)方向受到的電場(chǎng)力方向與運(yùn)動(dòng)方向 ，做做 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)四、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)四、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 1.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 不計(jì)重力的帶電粒子以速度不計(jì)重力的帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，受到勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，受到 、與初速度方向垂直的電場(chǎng)、與初速度方向垂直的電場(chǎng)力作用而做力

6、作用而做 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng)類平拋運(yùn)動(dòng))在同一直線上在同一直線上勻變速直線勻變速直線恒定的恒定的勻變速曲線勻變速曲線2示波器原理示波器原理(1)示波器是用來(lái)觀察示波器是用來(lái)觀察 隨時(shí)間變化情況的儀隨時(shí)間變化情況的儀器，其核心部件是器，其核心部件是 (2)示波管的構(gòu)造：示波管的構(gòu)造： 、偏轉(zhuǎn)電極、偏轉(zhuǎn)電極、 (3)工作原理工作原理(如下圖所示如下圖所示)利用帶電粒子在電場(chǎng)中的利用帶電粒子在電場(chǎng)中的 和和 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)規(guī)律電信號(hào)電信號(hào)示波管示波管電子槍電子槍熒光屏熒光屏加速加速偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(4)如果在偏轉(zhuǎn)電極如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和和YY之間都沒(méi)有加電壓，則電之間都沒(méi)有加電壓，則電子槍射出的電子沿子

7、槍射出的電子沿 傳播，打在熒光屏傳播，打在熒光屏 ，在那里，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑產(chǎn)生一個(gè)亮斑(5)信號(hào)電壓：信號(hào)電壓：YY所加的待測(cè)信號(hào)的電壓所加的待測(cè)信號(hào)的電壓掃描電壓：掃描電壓：XX上機(jī)器自身的鋸齒形電壓若所加信號(hào)上機(jī)器自身的鋸齒形電壓若所加信號(hào)電壓和掃描電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信電壓和掃描電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的號(hào)隨時(shí)間變化的 直線直線中心中心圖象圖象(6)如果同時(shí)在如果同時(shí)在XX間再加一特殊的周期性變化的電壓即間再加一特殊的周期性變化的電壓即掃描電壓如圖掃描電壓如圖(a)所示，則在熒光屏上顯示出所示，則在熒光屏上顯示出 曲線如曲線如圖圖(b

8、)所示所示 重點(diǎn)辨析重點(diǎn)辨析示波管中的兩偏轉(zhuǎn)電極示波管中的兩偏轉(zhuǎn)電極XX與與YY工作原理是相同的，工作原理是相同的，但他們的作用是控制帶電粒子在兩個(gè)相互垂直的方向上的偏但他們的作用是控制帶電粒子在兩個(gè)相互垂直的方向上的偏轉(zhuǎn)，要?jiǎng)?wù)必理清轉(zhuǎn)，要?jiǎng)?wù)必理清.正弦正弦方法規(guī)律方法規(guī)律歸納歸納3電容式傳感器電容式傳感器平行板電容器的電容平行板電容器的電容C決定于決定于S、d、這幾個(gè)因素，如這幾個(gè)因素，如果某一物理量果某一物理量(如角度如角度、位移、位移s、深度、深度h等等)的變化能引起上述的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過(guò)測(cè)定電某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過(guò)測(cè)定

9、電容器的電容就可以確定某一物理量的變化，作這種用途的電容器的電容就可以確定某一物理量的變化，作這種用途的電容器稱為電容式傳感器容器稱為電容式傳感器二、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、偏轉(zhuǎn)1.受力分析時(shí)的兩個(gè)注意受力分析時(shí)的兩個(gè)注意(1)重力是否忽略重力是否忽略微觀粒子：如電子、質(zhì)子、微觀粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說(shuō)粒子、離子等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力宏觀物體：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)宏觀物體：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力明或有明確的暗示以外，一

10、般都不能忽略重力(2)電場(chǎng)力的分析電場(chǎng)力的分析電場(chǎng)力的大小和方向不僅跟場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向有關(guān)，電場(chǎng)力的大小和方向不僅跟場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向有關(guān)，還與帶電粒子的電量和電性有關(guān)；還與帶電粒子的電量和電性有關(guān)；在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，同一帶電粒子所受的電場(chǎng)力是恒在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，同一帶電粒子所受的電場(chǎng)力是恒力力在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，同一帶電粒子在不同位置所受的在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，同一帶電粒子在不同位置所受的電場(chǎng)力的大小和方向都可能不相同電場(chǎng)力的大小和方向都可能不相同2.兩類題型的基本特點(diǎn)兩類題型的基本特點(diǎn)(1)帶電粒子在電場(chǎng)中的加速，一般可應(yīng)用動(dòng)能定理，帶電粒子在電場(chǎng)中的加速，一般可應(yīng)用動(dòng)能定理，也可應(yīng)用牛頓第二定律應(yīng)用動(dòng)能定理

11、時(shí)，對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)同也可應(yīng)用牛頓第二定律應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)同樣適用樣適用(2)帶電粒子類平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法和平拋運(yùn)動(dòng)相似，帶電粒子類平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法和平拋運(yùn)動(dòng)相似，一般分解為垂直電場(chǎng)方向和沿電場(chǎng)方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)一般分解為垂直電場(chǎng)方向和沿電場(chǎng)方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)(2)若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)同一加速電壓若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)同一加速電壓U0加速加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的，則由和，得：后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的，則由和，得： 由式可知，粒子的偏轉(zhuǎn)角和偏距與粒子的由式可知，粒子的偏轉(zhuǎn)角和偏距與粒子的q、m無(wú)無(wú)關(guān)，僅決定于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)即不同的帶電粒子從靜關(guān)，僅決定于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)即不同的帶電粒子

12、從靜止經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，它們?cè)陔妶?chǎng)中的止經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，它們?cè)陔妶?chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的 特別提醒特別提醒加速、偏轉(zhuǎn)中的一系列表達(dá)式并非規(guī)律公式，只是特加速、偏轉(zhuǎn)中的一系列表達(dá)式并非規(guī)律公式，只是特定題意下的結(jié)果表達(dá)式而已，切忌盲目生搬硬套，具體問(wèn)題定題意下的結(jié)果表達(dá)式而已，切忌盲目生搬硬套，具體問(wèn)題要結(jié)合力學(xué)規(guī)律、方法去分析、解答要結(jié)合力學(xué)規(guī)律、方法去分析、解答.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.復(fù)合場(chǎng)有多種情況：重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)兩兩組合，復(fù)合場(chǎng)有多種情況：重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)兩兩組合，或三場(chǎng)均有，

13、這里我們研究的是最基本的重力場(chǎng)與勻強(qiáng)電場(chǎng)或三場(chǎng)均有，這里我們研究的是最基本的重力場(chǎng)與勻強(qiáng)電場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)情況的復(fù)合場(chǎng)情況2.處理方法處理方法受力分析、運(yùn)動(dòng)分析是根本，選用恰當(dāng)規(guī)律解答是關(guān)受力分析、運(yùn)動(dòng)分析是根本，選用恰當(dāng)規(guī)律解答是關(guān)鍵，由于重力與勻強(qiáng)電場(chǎng)力都是恒力，因此又有兩種不同的鍵，由于重力與勻強(qiáng)電場(chǎng)力都是恒力，因此又有兩種不同的方法方法(1)正交分解法正交分解法理論依據(jù)：根據(jù)力的獨(dú)立作用原理，可將復(fù)雜的運(yùn)理論依據(jù)：根據(jù)力的獨(dú)立作用原理，可將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)互相正交的方向上的比較簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)分解為兩個(gè)互相正交的方向上的比較簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)(直直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律便于把握線運(yùn)動(dòng)規(guī)律便于把握)，根據(jù)

14、分運(yùn)動(dòng)、合運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性等特，根據(jù)分運(yùn)動(dòng)、合運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性等特點(diǎn)可具體解答點(diǎn)可具體解答適用情況：受力上看往往只受重力、電場(chǎng)力，且二適用情況：受力上看往往只受重力、電場(chǎng)力，且二力垂直，運(yùn)動(dòng)上則往往是勻變速運(yùn)動(dòng)力垂直，運(yùn)動(dòng)上則往往是勻變速運(yùn)動(dòng)(直線或曲線直線或曲線)(2)等效等效“重力重力”法法(即等效場(chǎng)即等效場(chǎng))理論依據(jù)：重力、電場(chǎng)力皆為恒力，二者可疊加，理論依據(jù)：重力、電場(chǎng)力皆為恒力，二者可疊加，矢量合成，等效為一復(fù)合場(chǎng)力矢量合成，等效為一復(fù)合場(chǎng)力適用情況：受力上看，重力、電場(chǎng)力可垂直，亦可適用情況：受力上看，重力、電場(chǎng)力可垂直，亦可不垂直，還可受其他作用力，運(yùn)動(dòng)上勻變速可，非勻變速亦不垂直，還可

15、受其他作用力，運(yùn)動(dòng)上勻變速可，非勻變速亦可，特適于圓周運(yùn)動(dòng)情況可，特適于圓周運(yùn)動(dòng)情況 特別提醒特別提醒正交分解法、等效正交分解法、等效“重力重力”法并不是對(duì)所有問(wèn)題都適法并不是對(duì)所有問(wèn)題都適用，有的可能只是其中一種更方便，有的某一方法可能根本用，有的可能只是其中一種更方便，有的某一方法可能根本無(wú)法進(jìn)行，總之，具體問(wèn)題要具體去把握無(wú)法進(jìn)行，總之，具體問(wèn)題要具體去把握.5粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，就好像從極板間粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，就好像從極板間l/2處沿處沿直線射出，利用幾何關(guān)系，可靈活求解偏移問(wèn)題直線射出，利用幾何關(guān)系，可靈活求解偏移問(wèn)題 ()6在力電綜合題中，對(duì)電子、質(zhì)子、粒子等常忽略重在力

16、電綜合題中，對(duì)電子、質(zhì)子、粒子等常忽略重力，而對(duì)液滴、小球、塵埃等常需考慮重力力，而對(duì)液滴、小球、塵埃等常需考慮重力()請(qǐng)?jiān)谧哌^(guò)的請(qǐng)?jiān)谧哌^(guò)的“思維誤區(qū)思維誤區(qū)”后打后打“！”1誤認(rèn)為由誤認(rèn)為由 判斷，判斷，C與與Q、U有關(guān)有關(guān)()2分析電容器的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，審題不細(xì)心，分不清是分析電容器的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，審題不細(xì)心，分不清是U不變還是不變還是Q不變不變()3易認(rèn)為電容器就是電容，也常認(rèn)為電容器所帶電荷易認(rèn)為電容器就是電容，也常認(rèn)為電容器所帶電荷量為兩極板所帶電荷量的絕對(duì)值的和量為兩極板所帶電荷量的絕對(duì)值的和 ()4易混淆位移偏角和速度偏角易混淆位移偏角和速度偏角 ()5解決帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

17、時(shí)，對(duì)粒子的受解決帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)，對(duì)粒子的受力情況及運(yùn)動(dòng)情況分析不清晰，或不能根據(jù)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)靈活選力情況及運(yùn)動(dòng)情況分析不清晰，或不能根據(jù)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)靈活選擇動(dòng)力學(xué)規(guī)律求解擇動(dòng)力學(xué)規(guī)律求解 ()6當(dāng)帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速或偏轉(zhuǎn)時(shí)做變加速當(dāng)帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速或偏轉(zhuǎn)時(shí)做變加速運(yùn)動(dòng)，常盲目套用力學(xué)規(guī)律求解、分析運(yùn)動(dòng)，常盲目套用力學(xué)規(guī)律求解、分析()真題典例真題典例探究探究題型題型1電容動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題電容動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題【例例1】如圖所示，平行板電容器如圖所示，平行板電容器A、B板與電源正、板與電源正、負(fù)極相連，電容器中有一固定點(diǎn)負(fù)極相連，電容器中有一固定點(diǎn)P.下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確

18、的是()A閉合閉合K給電容器充電，然后斷開(kāi)給電容器充電，然后斷開(kāi)K，并向下移動(dòng)，并向下移動(dòng)A板，板，P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，如取點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，如取A板電勢(shì)為零，則板電勢(shì)為零，則P點(diǎn)電勢(shì)升高點(diǎn)電勢(shì)升高B閉合閉合K，并向下移動(dòng)，并向下移動(dòng)A板，板，P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，如取點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，如取A板電勢(shì)為零，板電勢(shì)為零，P點(diǎn)電勢(shì)降低點(diǎn)電勢(shì)降低C閉合閉合K，給電容器充電，然后斷開(kāi)，給電容器充電，然后斷開(kāi)K，并向上移動(dòng)，并向上移動(dòng)B板，板，P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，如取點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，如取B板電勢(shì)為零，則板電勢(shì)為零，則P點(diǎn)電勢(shì)升點(diǎn)電勢(shì)升高高D閉合閉合K，并向上移動(dòng)，并向上移動(dòng)B板，板，P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度變大，如取點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度變

19、大，如取B點(diǎn)電勢(shì)為零，點(diǎn)電勢(shì)為零，P點(diǎn)電勢(shì)降低點(diǎn)電勢(shì)降低(2)閉合閉合K，電容器上電壓恒定，電容器上電壓恒定，A向下移動(dòng)或向下移動(dòng)或B向上移向上移動(dòng)，動(dòng)，P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)如何變化？點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)如何變化？答答 由于由于U一定，一定， 所以所以P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)變大點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)變大(3)充電后，斷開(kāi)充電后，斷開(kāi)K，A向下移動(dòng)或向下移動(dòng)或B向上移動(dòng)，分別取向上移動(dòng)，分別取A或或B電勢(shì)為零，電勢(shì)為零，P點(diǎn)電勢(shì)如何變化？點(diǎn)電勢(shì)如何變化？答答 充電后再斷開(kāi)充電后再斷開(kāi)K，當(dāng)，當(dāng)A向下移動(dòng)時(shí)，向下移動(dòng)時(shí)，E不變，不變，|UAP|Ed，所以，所以|UAP|變小，由于變小，由于P為負(fù)值，為負(fù)值，|P|變小，所以變小，所以P變變大當(dāng)大當(dāng)B向上

20、移動(dòng)時(shí)，向上移動(dòng)時(shí)，E不變，不變，|UBP|Ed，所以，所以|UBP|變小，變小，由于由于P為正值，為正值，P變小變小(4)閉合閉合K，A向下移動(dòng)或向下移動(dòng)或B向上移動(dòng)，分別取向上移動(dòng)，分別取A或或B電勢(shì)電勢(shì)為零，為零，P點(diǎn)電勢(shì)如何變化？點(diǎn)電勢(shì)如何變化？答答 閉合閉合K后，當(dāng)后，當(dāng)A向下移動(dòng)時(shí)，向下移動(dòng)時(shí)，E增大，增大，|UBP|EdBP增增大，大，|UAP|UAB|UPB|，故，故|UAP|變小，變小，UAPAP，即，即P0UAP，P為負(fù)值，為負(fù)值，|P|變小，即變小，即P變大當(dāng)變大當(dāng)B向上移動(dòng)時(shí)，向上移動(dòng)時(shí)，E增大，增大，|UAP|EdAP增大，增大，|UBP|UAB|UAP|，故，故|U

21、BP|變小，變小，P為正值，為正值，|P|變小，即變小，即P變小變小【答案答案】AD 思維拓展思維拓展當(dāng)當(dāng)K閉合時(shí)，向下移動(dòng)閉合時(shí)，向下移動(dòng)A板，取板，取B板為零電勢(shì)，板為零電勢(shì)，P點(diǎn)電勢(shì)點(diǎn)電勢(shì)如何變化？充電后再斷開(kāi)如何變化？充電后再斷開(kāi)K呢？呢？【答案答案】閉合閉合K時(shí)，時(shí)，P變大；充電后斷開(kāi)變大；充電后斷開(kāi)K，P不不變變(5)由由FqE分析電場(chǎng)中的點(diǎn)電荷受力變化，進(jìn)一步分分析電場(chǎng)中的點(diǎn)電荷受力變化，進(jìn)一步分析其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)析其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(6)選定某一極板為零電勢(shì)，用選定某一極板為零電勢(shì)，用UEd計(jì)算場(chǎng)中某點(diǎn)計(jì)算場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)以及判斷其變化，其中的電勢(shì)以及判斷其變化，其中d為該點(diǎn)到零電勢(shì)極板的垂直

22、為該點(diǎn)到零電勢(shì)極板的垂直距離，當(dāng)該點(diǎn)垂直指向零電勢(shì)極板的方向與電場(chǎng)方向相同時(shí)距離，當(dāng)該點(diǎn)垂直指向零電勢(shì)極板的方向與電場(chǎng)方向相同時(shí)取取“”，反之取，反之取“”進(jìn)一步判斷場(chǎng)中任意兩點(diǎn)間的電進(jìn)一步判斷場(chǎng)中任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差勢(shì)差Uabab，由，由Eq確定點(diǎn)電荷確定點(diǎn)電荷q在該點(diǎn)的電勢(shì)能在該點(diǎn)的電勢(shì)能E的的變化，此時(shí)要注意變化，此時(shí)要注意E、q和和都有正負(fù)之分都有正負(fù)之分【備選例題備選例題1】(2009福建理綜福建理綜)如圖所示，平行板電如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源的直流電源(內(nèi)阻不計(jì)內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接連接，下極板接地一帶電油滴位于電容器中的地一帶電油滴位于電容器中的

23、P點(diǎn)且恰好處于平衡狀點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離()A. 帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng) B. P點(diǎn)的電勢(shì)將降低點(diǎn)的電勢(shì)將降低C. 帶電油滴的電勢(shì)能將減小帶電油滴的電勢(shì)能將減小D. 若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大【答案答案】B題型題型2圓周運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理相關(guān)知識(shí)與電場(chǎng)相結(jié)合的圓周運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理相關(guān)知識(shí)與電場(chǎng)相結(jié)合的問(wèn)題問(wèn)題【例例2】如圖所示，在方向豎如圖所示，在方向豎 直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一絕緣輕細(xì)線一端固定于一絕緣輕

24、細(xì)線一端固定于O點(diǎn)，另一端系一帶正電的小球在點(diǎn)，另一端系一帶正電的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)小球的電荷量為豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)小球的電荷量為q，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，絕緣，絕緣細(xì)線長(zhǎng)為細(xì)線長(zhǎng)為L(zhǎng)，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E.若帶電小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)若帶電小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)A，則在則在A點(diǎn)時(shí)小球的速度點(diǎn)時(shí)小球的速度v1為多大？小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)為多大？小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)的速時(shí)的速度度v2為多大？運(yùn)動(dòng)到為多大？運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力為多大？點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力為多大？【解析解析】(1)小球分別受到哪幾個(gè)力的作用？各力做小球分別受到哪幾個(gè)力的作用？各力做功的特點(diǎn)是什么？功的特點(diǎn)是什么？答答

25、小球一共受到重力、電場(chǎng)力及細(xì)線拉力三個(gè)力的作小球一共受到重力、電場(chǎng)力及細(xì)線拉力三個(gè)力的作用其中細(xì)線拉力始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功；重力和電用其中細(xì)線拉力始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功；重力和電場(chǎng)力均為恒力，做功只與初、末位置有關(guān)，與過(guò)程無(wú)關(guān)場(chǎng)力均為恒力，做功只與初、末位置有關(guān)，與過(guò)程無(wú)關(guān)(2)小球是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)？小球是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)？答答 由于拉力不做功，重力與電場(chǎng)力是恒力，且合力不由于拉力不做功，重力與電場(chǎng)力是恒力，且合力不為零，所以小球是做變速圓周運(yùn)動(dòng)為零，所以小球是做變速圓周運(yùn)動(dòng)(3)此題的突破口在哪里？如何求小球在此題的突破口在哪里？如何求小球在A點(diǎn)的速率

26、？點(diǎn)的速率？答答 此題的突破口是此題的突破口是“帶電小球恰能通過(guò)最高點(diǎn)帶電小球恰能通過(guò)最高點(diǎn)A”也也就是說(shuō)小球在就是說(shuō)小球在A點(diǎn)所需要的向心力剛好等于重力與電場(chǎng)力的點(diǎn)所需要的向心力剛好等于重力與電場(chǎng)力的合力，而細(xì)線拉力合力，而細(xì)線拉力TA為零為零在在A點(diǎn)對(duì)小球作受力分析，利用牛頓第二定律及向心加點(diǎn)對(duì)小球作受力分析，利用牛頓第二定律及向心加速度公式求解速度公式求解(4)如何求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)如何求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B的速率？的速率？答答 對(duì)對(duì)A點(diǎn)到點(diǎn)到B點(diǎn)這一過(guò)程用動(dòng)能定理求解點(diǎn)這一過(guò)程用動(dòng)能定理求解 思維拓展思維拓展如果要使該小球能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，分如果要使該小球能在豎直平面內(nèi)做勻速

27、圓周運(yùn)動(dòng)，分析所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小及方向析所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小及方向【答案答案】要使小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球所受合外要使小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球所受合外力就必須全部提供向心力，即合外力的大小始終不變，方向力就必須全部提供向心力，即合外力的大小始終不變，方向時(shí)刻指向圓心，始終不做功時(shí)刻指向圓心，始終不做功如右圖所示重力和電場(chǎng)力均是恒力，方向始終不變，如右圖所示重力和電場(chǎng)力均是恒力，方向始終不變，如果二者的合力不為零，就一定要改變小球的速度大小，所如果二者的合力不為零，就一定要改變小球的速度大小，所以二者的合力只能為零因此電場(chǎng)力的大小應(yīng)與重力相等，以二者的合力只能為零因此電場(chǎng)力的大小應(yīng)與重力相等，方向

28、相反，即豎直向上方向相反，即豎直向上【方法歸納方法歸納】重力場(chǎng)與電場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)問(wèn)題，通過(guò)考重力場(chǎng)與電場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)問(wèn)題，通過(guò)考查平衡、動(dòng)能定理和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，考查學(xué)生的等效類比能查平衡、動(dòng)能定理和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，考查學(xué)生的等效類比能力和知識(shí)遷移能力解題時(shí)，充分運(yùn)用有關(guān)力學(xué)規(guī)律，結(jié)合力和知識(shí)遷移能力解題時(shí)，充分運(yùn)用有關(guān)力學(xué)規(guī)律，結(jié)合電場(chǎng)知識(shí)分析求解電場(chǎng)知識(shí)分析求解【備選例題備選例題2】半徑為半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為m，帶正電的珠子，空間存在水平，帶正電的珠子，空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖所示珠子所受靜電力是其重力的向右的

29、勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖所示珠子所受靜電力是其重力的 倍，將珠子從環(huán)上最低位置倍，將珠子從環(huán)上最低位置A點(diǎn)由靜止釋放，則：點(diǎn)由靜止釋放，則：(1)珠子所能獲得的最大動(dòng)能是多少？珠子所能獲得的最大動(dòng)能是多少？(2)珠子對(duì)圓環(huán)的最大壓力是多少？珠子對(duì)圓環(huán)的最大壓力是多少？題型題型3帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【例例3】在空間有一正方向水平向右、大小按如圖所在空間有一正方向水平向右、大小按如圖所示的圖線變化的電場(chǎng)，位于電場(chǎng)中示的圖線變化的電場(chǎng)，位于電場(chǎng)中A點(diǎn)的電子在點(diǎn)的電子在t0時(shí)速度時(shí)速度為零，在為零，在t1 s時(shí)，電子離開(kāi)時(shí)，電子離開(kāi)A點(diǎn)的距離為點(diǎn)的距離為s，那么在，那么在t2 s

30、時(shí)，時(shí)，電子將處在距電子將處在距A點(diǎn)多遠(yuǎn)的位置？點(diǎn)多遠(yuǎn)的位置？【解析解析】(1)從圖象可以觀察出電場(chǎng)有何特點(diǎn)？電子所從圖象可以觀察出電場(chǎng)有何特點(diǎn)？電子所受電場(chǎng)力有何特點(diǎn)？受電場(chǎng)力有何特點(diǎn)？答答 由于電場(chǎng)的大小不變，方向隨時(shí)間周期性變化，因此由于電場(chǎng)的大小不變，方向隨時(shí)間周期性變化，因此根據(jù)根據(jù)FqE知電子所受合外力即電場(chǎng)力也是大小不變，方向隨知電子所受合外力即電場(chǎng)力也是大小不變，方向隨時(shí)間周期性變化時(shí)間周期性變化(2)電子具體做怎樣的運(yùn)動(dòng)？電子具體做怎樣的運(yùn)動(dòng)？答答 由于電子初速度為零，且所受合外力大小不變，方向由于電子初速度為零，且所受合外力大小不變，方向每半個(gè)周期變化一每半個(gè)周期變化一處處