高考物理大一輪復(fù)習(xí)精講課件：第6章-靜電場第4課時-(小專題)電場中的功能關(guān)系帶電粒子在交變電場中的運動

高考物理大一輪(yīlún)復(fù)習(xí)精講課件：第6章-靜電場第4課時-(小專題)電場中的功能關(guān)系帶電粒子在交變電場中的運動第一頁，共36頁。突破一電場中的功能關(guān)系1．求電場力做功的幾種(jǐzhǒnɡ)方法 (1)由公式W＝Flcosα計算，此公式只適用于勻強電場，可變形為W＝Eqlcosα。 (2)由WAB＝qUAB計算，此公式適用于任何電場。 (3)由電勢能的變化計算：WAB＝EpA－EpB。 (4)由動能定理計算：W電場力＋W其他力＝ΔEk。第二頁，共36頁。2．電場中的功能關(guān)系 (1)假設(shè)只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變。 (2)假設(shè)只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變。 (3)除重力、彈簧(tánhuáng)彈力之外，其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化。 (4)所有外力對物體所做的功等于物體動能的變化。第三頁，共36頁。第四頁，共36頁。(1)無電場時，小球到達(dàodá)A點時的動能與初動能的比值；(2)電場強度的大小和方向。圖1第五頁，共36頁。第六頁，共36頁。第七頁，共36頁。第八頁，共36頁。第九頁，共36頁。【變式訓(xùn)練】1.(2014·天津卷，4)如圖2所示，平行金屬板A、B水平正對放置，分別帶等量異號電荷。一帶電微粒水平射入板間，在重力和電場力共同作用下運動，軌跡如圖中虛線(xūxiàn)所示，那么()圖2第十頁，共36頁。A．假設(shè)微粒帶正電荷，那么A板一定帶正電荷B．微粒從M點運動到N點電勢能一定增加(zēngjiā)C．微粒從M點運動到N點動能一定增加(zēngjiā)D．微粒從M點運動到N點機械能一定增加(zēngjiā)第十一頁，共36頁。解析微粒同時受到重力和電場力作用，由題中條件僅可判斷出重力與電場力合力向下，無法確定電場力的大小和方向，故只能確定合力對微粒做正功，其動能增大(zēnɡdà)，其他結(jié)論均無法確定，選C。答案C第十二頁，共36頁。突破二帶電粒子在交變電場中的運動問題1．常見的交變電場 常見的產(chǎn)生交變電場的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等。2．常見的試題類型 此類題型一般有三種情況： (1)粒子做單向直線運動(一般用牛頓運動定律求解)。 (2)粒子做往返運動(一般分段研究)。 (3)粒子做偏轉(zhuǎn)運動(一般根據(jù)(gēnjù)交變電場特點分段研究)。第十三頁，共36頁。3．解答帶電粒子在交變電場中運動的思維方法(fāngfǎ) (1)注重全面分析(分析受力特點和運動規(guī)律)，抓住粒子的運動具有周期性和在空間上具有對稱性的特征，求解粒子運動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件。 (2)分析時從兩條思路出發(fā)：一是力和運動的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運動學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系。 (3)注意對稱性和周期性變化關(guān)系的應(yīng)用。第十四頁，共36頁?！镜淅?】如圖3甲所示，離子源產(chǎn)生的正離子由離子源飛出時的速度可忽略不計，離子離開離子源后進入一加速電壓為U0的加速電場，偏轉(zhuǎn)電場極板間的距離(jùlí)為d，極板長為l＝2d，偏轉(zhuǎn)電場的下極板接地，偏轉(zhuǎn)電場極板右端到豎直放置的足夠大的熒光屏之間的距離(jùlí)也為l?，F(xiàn)在偏轉(zhuǎn)電場的兩極板間接一周期為T的交變電壓，上極板的電勢隨時間變化的圖像如圖乙所示。(設(shè)正離子的電荷量為q、質(zhì)量為m，大量離子從偏轉(zhuǎn)電場中央持續(xù)射入，穿過平行板的時間都極短，可以認為離子在穿過平行板的過程中電壓是不變的)第十五頁，共36頁。(1)試計算離子剛進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0的大小；(2)在電勢變化(biànhuà)的過程中發(fā)現(xiàn)熒光屏有“黑屏〞現(xiàn)象，即無正離子到達熒光屏，試計算每個周期內(nèi)熒光屏黑屏的時間t；(3)離子打到熒光屏上的區(qū)間的長度x。圖3第十六頁，共36頁。第十七頁，共36頁。第十八頁，共36頁。解決此題關(guān)鍵要把握住以下幾點(1)粒子在穿過偏轉(zhuǎn)電場的過程中兩偏轉(zhuǎn)極板的電勢差始終保持不變，這樣就可以將變化電壓問題簡化為電壓恒定的問題進行處理；(2)所謂“黑屏〞即為帶電粒子不能射出偏轉(zhuǎn)電場，因此只要算出粒子恰好不能射出偏轉(zhuǎn)電場的電壓，即可根據(jù)(gēnjù)電壓與時間的關(guān)系找出“黑屏〞的時間；(3)粒子在熒光屏上到達最遠距離時對應(yīng)帶電粒子剛好從偏轉(zhuǎn)電場極板邊緣射出時的偏轉(zhuǎn)情況。第十九頁，共36頁。圖4第二十頁，共36頁。第二十一頁，共36頁。突破三應(yīng)用動力學(xué)知識和功能關(guān)系解決力電綜合問題1．方法技巧 功能關(guān)系在電學(xué)中應(yīng)用的題目，一般過程復(fù)雜且涉及多種性質(zhì)不同的力，因此，通過審題，抓住受力分析和運動(yùndòng)過程分析是關(guān)鍵，然后根據(jù)不同的運動(yùndòng)過程中各力做功的特點來選擇相應(yīng)規(guī)律求解。動能定理和能量守恒定律在處理電場中能量問題時仍是首選。第二十二頁，共36頁。2．解題(jiětí)思路第二十三頁，共36頁?！镜淅?】(2013·四川卷，10)在如圖5所示的豎直平面內(nèi)，物體A和帶正電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接，分別靜止于傾角θ＝37°的光滑斜面上的M點和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對應(yīng)平面平行。勁度系數(shù)k＝5N/m的輕彈簧一端固定在O點，一端用另一輕繩穿過固定的光滑小環(huán)D與A相連。彈簧處于原長，輕繩恰好拉直，DM垂直于斜面。水平面處于場強E＝5×104N/C、方向水平向右的勻強電場中。A、B的質(zhì)量分別為mA＝0.1kg和mB＝0.2kg，B所帶電荷量q＝＋4×10－6C。設(shè)兩物體均視為質(zhì)點，不計滑輪質(zhì)量和摩擦，繩不可(bùkě)伸長，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，B電荷量不變。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。第二十四頁，共36頁。(1)求B所受靜摩擦力的大小(dàxiǎo)；(2)現(xiàn)對A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a＝0.6m/s2開始做勻加速直線運動。A從M到N的過程中，B的電勢能增加了ΔEp＝0.06J。DN沿豎直方向，B與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4。求A到達N點時拉力F的瞬時功率。圖5第二十五頁，共36頁。第一步：抓住關(guān)鍵點→獲取信息第二十六頁，共36頁。第二步：抓好過程分析(fēnxī)→理清解題思路第二十七頁，共36頁。第二十八頁，共36頁。標準解答A、B處于靜止狀態(tài)時，對于A、B根據(jù)共點力的平衡條件解決問題；當A、B做勻加速直線運動時，根據(jù)運動學(xué)公式、牛頓第二定律和功能(gōngnéng)關(guān)系解決問題。(1)F作用之前，A、B均處于靜止狀態(tài)。設(shè)B所受靜摩擦力大小為f0，A、B間繩中張力為T0，有對A：T0＝mAgsinθ①對B：T0＝qE＋f0②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得f0＝0.4N③第二十九頁，共36