2019_2020版高中物理第一章习题课带电粒子在电场中的运动（教师备用）课件新人教版.pptx

习题课 带电粒子在电场中的运动(教师备用),课堂探究,随堂演练,类型一 带电粒子(带电体)在电场中的直线运动,课堂探究 突破要点,例1 (2019福建福州月考)反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似.如图所示,在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场,一带电微粒从A点由静止开始,在静电力作用下沿直线在A,B两点间往返运动.已知电场强度的大小分别是E1=2.0103 N/C 和E2=4.0103 N/C,方向如图所示,带电微粒质量m=1.010-20 kg,带电荷量q=-1.010-9 C,A点距虚线MN的距离d1=1.0 cm,不计带电微粒的重力,忽略相对论效应.求:,审题指导:,(1)B点距虚线MN的距离d2; (2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t.,答案:(1)0.50 cm (2)1.510-8 s,规律方法,(1)带电粒子在电场中做直线运动 匀速直线运动:此时带电粒子受到的合外力一定等于零,即所受到的静电力与其他力平衡.,匀加速直线运动:带电粒子受到的合外力与其初速度方向同向. 匀减速直线运动:带电粒子受到的合外力与其初速度方向反向. (2)讨论带电粒子在电场中做直线运动(加速或减速)的方法 力和加速度方法牛顿运动定律、匀变速直线运动规律. 功和能方法动能定理. 能量方法能量守恒定律.,跟踪训练1 一匀强电场,场强方向水平向左,一个质量为m,带正电荷量为q的小球,从O点出发,初速度的大小为v0,在静电力与重力的作用下,恰能沿与场强的反方向成角做直线运动.求:,(1)匀强电场的场强大小;,(2)小球从O点到最高点的距离; (3)小球运动到的最高点与O点的电势差.,类型二 带电粒子在电场中的类平抛运动,例2 (2019江苏盐城期末)如图所示,长为2L的两平行金属板水平放置,板间距离为L.上下极板带等量异种电荷,板间电场强度为E,方向竖直向下.质量为m、电荷量为q的带电粒子,从两板的中线沿水平方向进入电场,并从极板右侧边缘离开电场.带电粒子不计重力.求:,(1)两极板间电势差; (2)静电力所做的功; (3)粒子进入电场时的速度.,解析:(1)匀强电场,场强为E,间距为L, 故电势差为U=EL.,规律方法,(1)分析带电粒子在电场中做类平抛运动的方法:利用运动的合成与分解把曲线运动转换为直线运动.利用的物理规律有:牛顿运动定律、运动规律、动能定理、功能关系等.,(2)分析此类问题要注意:粒子在哪个方向不受力,在哪个方向受力,粒子的运动轨迹向哪个方向弯曲等.,跟踪训练2 (2019安徽宿州三模)如图,一质量为m、电荷量为q的带正电粒子在竖直向下的匀强电场中运动,M,N为其运动轨迹上的两点.已知该粒子在M点的速度大小为v0,方向与水平方向的夹角为60,N点为轨迹的最高点,不计重力.则M,N两点间的电势差为( ),B,类型三 带电粒子在交变电场中的运动,例3 (2019重庆校级检测)带正电的微粒放在电场中,场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示.带电微粒只在静电力的作用下由静止开始运动,则下列说法中正确的是( ) A.微粒做往复运动 B.微粒朝同一方向做匀加速直线运动 C.微粒在01 s内的加速度与12 s内的加速度相同 D.微粒在第1 s内的位移与第3 s内的位移相同,D,解析:由图看出,E1和E2大小相等、方向相反,所以微粒奇数秒内和偶数秒内的加速度大小相等、方向相反,作出微粒的速度图象如图:,根据运动的对称性可知在2 s末的速度恰好是0,即微粒第 1 s 做加速运动.第2 s做减速运动,然后再加速,再减速,一直持续下去,微粒朝同一方向做变速直线运动,故A,B错误;加速度的方向与带正电微粒所受的静电力的方向相同,由牛顿第二定律得,微粒在01 s内的加速度与12 s内的加速度大小相同,方向相反,故C错误;微粒在第1 s内与第3 s内都是从速度为0开始加速,加速度相同,所以它们的位移也相同,故D正确.,规律方法,(1)当空间存在交变电场时,粒子所受静电力方向将随着电场方向的改变而改变,粒子的运动性质也具有周期性.,(2)研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究,并辅以v t图象.特别注意带电粒子进入交变电场的时刻及交变电场的周期.,跟踪训练3 如图1,真空中两块平行金属板与电源连接,A板与地连接,将一个带电粒子在A板处释放,不计重力,已知带电粒子运动的速度时间(v-t)图象如图2所示,则B板的电势变化规律可能是( ),B,类型四 带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动,例4 (2019辽宁大连校级模拟)如图所示,半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为E的匀强电场与环面平行.一电荷量为+q、质量为m的小球穿在环上,可沿环做无摩擦的圆周运动,若小球经A点时,速度vA的方向恰与电场垂直,且圆环与小球间沿水平方向无力的作用,求:,(1)速度vA的大小; (2)小球运动到与A点对称的B点时,对环在水平方向的作用力的大小.,审题指导:,规律方法,解决电场(复合场)中的圆周运动问题,关键是分析向心力的来源,向心力的提供有可能是重力和静电力的合力,也有可能是单独的重力或静电力.有时可以把复合场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动,找出等效“最高点”和“最低点”.,跟踪训练4 (多选)如图所示,在竖直向上的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球,另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最高点为a,最低点为b.不计空气阻力,则( ) A.小球带负电 B.小球所受静电力与重力平衡 C.小球在从a点运动到b点的过程中,电势能增大 D.小球在运动过程中机械能守恒,BC,解析:小球在竖直平面内做匀速圆周运动,受到重力、静电力和细绳的拉力,静电力与重力平衡,则知小球所受的静电力方向竖直向上,因此小球带正电,故A错误,B正确;小球在从a点运动到b点的过程中,静电力做负功,小球的电势能增大,故C正确;由于静电力做功,所以小球在运动过程中机械能不守恒,故D错误.,随堂演练 检测效果,1.(2019广东汕头月考)(多选)如图所示,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连.若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子( ) A.所受重力与静电力平衡 B.电势能逐渐增加 C.动能逐渐增加 D.做匀变速直线运动,BD,解析:对带电粒子受力分析如图所示,重力与静电力不平衡,则A错误.由图可知静电力与重力的合力方向与v0方向相反,F合对粒子做负功,其中mg不做功,Eq做负功,故粒子动能减少,电势能增加,B正确,C错误.F合恒定且F合与v0方向相反,粒子做匀减速直线运动,D正确.,2.(2019山东德州月考)(多选)如图(甲)所示,平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),两板间距离足够大.当两板间加上如图(乙)所示的交变电压后,选项中的图象,反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是( ),AD,3.(2019四川泸州校级月考)如图所示,半径为R的光滑圆环竖直置于场强为E的水平方向的匀强电场中,质量为m、带电荷量为+q的空心小球穿在环上,当小球从顶点A由静止开始下滑到与圆心O等高的位置B时,求小球对环的压力.,答案:2mg+3Eq,方向水平