高中物理第一章靜電場(chǎng)第8講習(xí)題課帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)新課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第一章靜電場(chǎng)第8講習(xí)題課:帶電粒子在電

場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)1/291.加深對(duì)電場(chǎng)中帶電粒子加速和偏轉(zhuǎn)了解和應(yīng)用.2.掌握電場(chǎng)中帶電粒子圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析方法.目標(biāo)定位2/29二、帶電粒子在電場(chǎng)中類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)三、帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾欄目索引一、帶電粒子在電場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)四、帶電粒子在電場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)3/29一、帶電粒子在電場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)例1如圖1所表示，水平放置A、B兩平行板相距h，上極板A帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為＋q小球在B板下方距離B板為H處，以初速度v0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng).(1)帶電小球做何種運(yùn)動(dòng)？典例精析解析答案圖1解析帶電小球在電場(chǎng)外只受重力作用做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)中受重力和電場(chǎng)力作用做勻減速直線運(yùn)動(dòng).答案看法析4/29(2)欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢(shì)差為多少？解析答案總結(jié)提升圖1答案看法析返回5/29總結(jié)提升(1)帶電小球、帶電油滴、帶電顆粒等一些帶電體重力較大，除有特殊說(shuō)明外，在分析其運(yùn)動(dòng)情況時(shí)不能忽略其重力作用.(2)帶電粒子在電場(chǎng)中做加速或減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若是勻強(qiáng)電場(chǎng)，可用動(dòng)能定理或牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式兩種方法分析求解；若是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，只能用動(dòng)能定理分析求解.返回6/29二、帶電粒子在電場(chǎng)中類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)例2長(zhǎng)為L(zhǎng)平行金屬板豎直放置，兩極板帶等量異種電荷，板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m帶電粒子，以初速度v0緊貼左極板垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入該電場(chǎng)，剛好從右極板邊緣射出，射出時(shí)速度恰與右極板成30°角，如圖2所表示，不計(jì)粒子重力，求：(1)粒子末速度大??；典例精析解析答案圖2解析粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)，合速度與豎直方向夾角為30°，由速度關(guān)系得合速度：

.7/29(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)；解析答案圖2解析粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上：L＝v0t，在水平方向上：vy＝at，由牛頓第二定律得：qE＝ma8/29(3)兩板間距離.解析答案總結(jié)提升圖29/29總結(jié)提升(1)帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)研究方法：將運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向(不一定水平)勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)力方向勻加速直線運(yùn)動(dòng)沿初速度方向：L＝v0t

vx＝v0,沿電場(chǎng)力方向：偏轉(zhuǎn)角(2)包括功效關(guān)系時(shí)，也能夠依據(jù)動(dòng)能定理列方程.

10/29例3如圖3所表示，三個(gè)質(zhì)量相等，分別帶正電、負(fù)電和不帶電小球，以相同速率在平行放置帶電金屬板間P點(diǎn)沿垂直于電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，落在A、B、C三點(diǎn)，則(

)解析答案溫馨提醒返回圖3A.落到A點(diǎn)小球帶正電，落到B點(diǎn)小球帶負(fù)電，落到C點(diǎn)小球不帶電B.三小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等C.三小球抵達(dá)下極板動(dòng)能關(guān)系是EkA＞EkB＞EkCD.三小球在電場(chǎng)中加速度關(guān)系是aC＞aB＞aA11/29解析三個(gè)小球在水平方向都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由圖看出水平位移關(guān)系是：xA＞xB＞xC，三個(gè)小球水平速度v0相同，由x＝v0t得，運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系是：tA＞tB＞tC，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；溫馨提醒豎直方向上三個(gè)小球都做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由圖看出豎直位移y大小相等，由y＝

at2得到加速度關(guān)系為：aA＜aB＜aC，選項(xiàng)D正確；依據(jù)牛頓第二定律得到協(xié)力關(guān)系為：FA＜FB＜FC，三個(gè)小球重力相同，而平行金屬板上極板帶負(fù)極，能夠判斷出來(lái)A帶正電，B不帶電，C帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；三個(gè)小球所受協(xié)力方向都豎直向下，都做正功，豎直位移大小相等，而協(xié)力FA＜FB＜FC，則協(xié)力做功大小關(guān)系為：WA＜WB＜WC，依據(jù)動(dòng)能定理得，三小球抵達(dá)下極板時(shí)動(dòng)能關(guān)系是EkA＜EkB＜EkC，故C錯(cuò)誤.答案D12/29溫馨提醒質(zhì)子、電子、α粒子等基本粒子，因?yàn)橹亓h(yuǎn)小于電場(chǎng)力，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)不考慮重力；帶電小球、液滴等因?yàn)橹亓碗妶?chǎng)力比較不能忽略，除非尤其說(shuō)明，普通要考慮重力.返回13/29三、帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)例4在如圖4甲所表示平行板電容器A、B兩極板上加上如圖乙所表示交變電壓，開(kāi)始B板電勢(shì)比A板高，這時(shí)兩極板中間原來(lái)靜止電子在電場(chǎng)力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，設(shè)電子在運(yùn)動(dòng)中不與極板發(fā)生碰撞，則下述說(shuō)法正確是(不計(jì)電子重力)(

)典例精析解析答案返回方法點(diǎn)撥甲乙圖4A.電子先向A板運(yùn)動(dòng)，然后向B板運(yùn)動(dòng)，再返回A板做周期性往返運(yùn)動(dòng)B.電子一直向A板運(yùn)動(dòng)C.電子一直向B板運(yùn)動(dòng)D.電子先向B板運(yùn)動(dòng)，然后向A板運(yùn)動(dòng)，再返回B板做周期性往返運(yùn)動(dòng)14/29方法點(diǎn)撥解析由運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)規(guī)律畫(huà)出如圖所表示v－t圖像可知，電子一直向B板運(yùn)動(dòng)，C正確.答案C15/29方法點(diǎn)撥(1)當(dāng)空間存在交變電場(chǎng)時(shí)，粒子所受電場(chǎng)力方向?qū)殡S電場(chǎng)方向改變而改變，粒子運(yùn)動(dòng)性質(zhì)也含有周期性.(2)研究帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)需要分段研究，并輔以v－t圖像尤其注意帶電粒子進(jìn)入交變電場(chǎng)時(shí)時(shí)刻及交變電場(chǎng)周期.返回16/29四、帶電粒子在電場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)電學(xué)知識(shí)與圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)合綜合問(wèn)題是近幾年高考熱點(diǎn).處理這類(lèi)問(wèn)題基本方法和力學(xué)中情形相同，但處理時(shí)要充分考慮到電場(chǎng)力特點(diǎn)，明確向心力起源，靈活應(yīng)用等效法、疊加法等分析處理問(wèn)題.知識(shí)梳理17/29例5如圖5所表示，一絕緣細(xì)圓環(huán)半徑為r，其環(huán)面固定在水平面上，電場(chǎng)強(qiáng)度為E勻強(qiáng)電場(chǎng)與圓環(huán)平面平行，環(huán)上穿有一電荷量為＋q、質(zhì)量為m小球，可沿圓環(huán)做無(wú)摩擦圓周運(yùn)動(dòng)，若小球經(jīng)A點(diǎn)時(shí)速度vA方向恰與電場(chǎng)線垂直，且圓環(huán)與小球間沿水平方向無(wú)作用力，則速度vA＝________.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到與A點(diǎn)對(duì)稱(chēng)B點(diǎn)時(shí)，小球?qū)A環(huán)在水平方向作用力FB＝______.典例精析解析答案圖5返回18/29返回19/291.(帶電粒子在電場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng))(多項(xiàng)選擇)如圖6所表示，在等勢(shì)面沿豎直方向勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶負(fù)電微粒以一定初速度射入電場(chǎng)，并沿直線AB運(yùn)動(dòng)，由此可知(

)解析答案對(duì)點(diǎn)檢測(cè)1234圖6A.電場(chǎng)中A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)B.微粒在A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能大于在B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能C.微粒在A點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能大于在B點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能D.微粒在A點(diǎn)時(shí)機(jī)械能大于在B點(diǎn)時(shí)機(jī)械能20/29解析帶負(fù)電微粒受重力、電場(chǎng)力，合外力與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上，可知所受電場(chǎng)力方向水平向左，場(chǎng)強(qiáng)方向水平向右，沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低，所以A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；由A到B，微粒做減速運(yùn)動(dòng)，所以動(dòng)能減小，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，即微粒在A點(diǎn)動(dòng)能大于在B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能，在A點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能小于在B點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能，故B正確，C錯(cuò)誤；微粒從A向B運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，機(jī)械能減小，選項(xiàng)D正確.答案BD123421/29解析答案12342.(帶電粒子在電場(chǎng)中類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng))如圖7所表示，陰極A受熱后向右側(cè)空間發(fā)射電子，電子質(zhì)量為m，電荷量為e，電子初速率為v，且各個(gè)方向都有.與A極相距l(xiāng)地方有熒光屏B，電子擊中熒光屏?xí)r便會(huì)發(fā)光.若在A和B之間空間里加一個(gè)水平向左、與熒光屏面垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，求B上受電子轟擊后發(fā)光面積.圖722/291234解析陰極A受熱后發(fā)射電子，這些電子沿各個(gè)方向射向右邊勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，取兩個(gè)極端情況如圖所表示.沿極板豎直向上且速率為v電子，受到向右電場(chǎng)力作用做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)打到熒光屏上P點(diǎn).豎直方向上y＝vt，解析答案23/29123424/293.(帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng))在空間有正方向水平向右、大小按如圖8所表示圖線改變電場(chǎng)，位于電場(chǎng)中A點(diǎn)電子在t＝0時(shí)速度為零，在t＝1s時(shí)，電子離開(kāi)A點(diǎn)距離大小為l.那么在t＝2s時(shí)，電子將處于(

)解析答案1234圖8A.A點(diǎn) B.A點(diǎn)左方l處C.A點(diǎn)右方2l處 D.A點(diǎn)左方2l處解析第1s內(nèi)電場(chǎng)方向向右，電子受到電場(chǎng)力方向向左，電子向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移為l，第2s內(nèi)電子受到電場(chǎng)力方向向右，因?yàn)殡娮哟藭r(shí)有向左速度，因而電子繼續(xù)向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)運(yùn)動(dòng)對(duì)稱(chēng)性，位移也是l，t＝2s時(shí)總位移為2l，向左.D25/294.(電場(chǎng)中粒子圓周運(yùn)動(dòng))如圖9所表示，半徑為R環(huán)形塑料管豎直放置，AB為該環(huán)水平直徑，且管內(nèi)徑遠(yuǎn)小于環(huán)半徑，環(huán)AB及以下部分處于水平向左勻強(qiáng)電場(chǎng)中，管內(nèi)壁光滑.現(xiàn)將一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q小球從管中A點(diǎn)由靜止釋放，已知qE＝