高考物理第一轮复习 带电粒子在电场中的运动课件1 新人教版.ppt

带电粒子在电场中的运动 高三物理第一轮复习 注 某些带电体是否考虑重力 要根据粒子的运动状态来判定 电场中的带电粒子一般可分为两类 1 带电的基本粒子 如电子 质子 粒子 正负离子等 这些粒子所受重力和电场力相比小得多 除非有特殊说明 一般都不考虑重力 但并不能忽略质量 2 带电微粒 如带电小球 液滴 尘埃等 除有说明以外 一般都要考虑重力 一 电场中的粒子是否考虑重力 二 带电粒子在电场中的运动 1 带电粒子在电场中的平衡 2 带电粒子在电场中的变速运动 二 带电粒子在电场中的运动 1 带电粒子在电场中的平衡 2 带电粒子在电场中的变速运动 例1 如图所示 一质量为m的带电小球 用一长为的轻质细线悬挂在天花板上 真个装置处于电场强度为e的匀强电场中 静止时悬线与竖直方向成30 角 则 a小球带正电 电量为 b小球带负电 电量为 c绳子张力为 d绳子张力为 bd 点评 带电粒子在电场中受共点力作用而平衡 基本解法是正交分解 对于三个共点力作用下的平衡 也可用矢量三角形法 二 带电粒子在电场中的运动 若带电粒子在电场中处于平衡状态 静止或匀速直线运动时 通过分析受力 根据平衡条件来解决问题 1 带电粒子在电场中的平衡 2 带电粒子在电场中的变速运动 例2 如图中的虚线为匀强电场中的等势面 相邻等势面的电势差均为100v 间距为5cm 一质量为0 1kg的带负电的小球 以10m s的速度 沿与水平方向成30 角射入电场 若该小球做直线运动 求 小球的带电量 小球沿运动方向的最大位移 g 10m s2 解 根据物体做直线运动的条件得 所以小球的电量 小球沿初速度方向做匀减速直线运动 根据动能定理 其中 联立 两式解出小球沿运动方向的最大位移 第二问还能用其他的方法求解吗 另解 2 小球沿初速度方向做匀减速直线运动加速度 点评 带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动时 有时需要结合直线运动和曲线运动的条件进行分析 可以用牛顿运动定律结合运动学公式求解 也可用动能定理求解 但两种方法比较 用功能观点解题更简便 由运动学公式 若带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动 既可运用动力学方法处理 又可以运用动能定理处理 若带电粒子在非匀强电场中加速 则往往只能运用动能定理方法处理 二 带电粒子在电场中的运动 若带电粒子在电场中处于平衡状态 静止或匀速直线运动时 通过分析受力 根据平衡条件来解决问题 1 带电粒子在电场中的平衡 2 带电粒子在电场中的变速运动 1 带电粒子在电场中的匀变速直线运动 沿初速度方向做匀速运动 运动时间t 沿电场力方向做匀加速运动 加速度a 离开电场时的偏移量y 离开电场时的偏转角度 2 带电粒子在电场中的偏转 不计粒子重力 若是垂直进入匀强电场 则粒子做类平抛运动 其轨迹为抛物线 可用运动的合成与分解的方法处理 3 带电粒子先经加速电场加速后再进入偏转电场做类平抛运动 离开电场时的偏转角 离开电场时的偏移量 加速电场 偏转电场 由此可知 粒子的偏转角 与粒子的q m无关 仅决定于加速电场和偏转电场 两个推论 a 电性相同的不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场 它们在电场中留下的轨迹相同 带电粒子从偏转电场射出时 作粒子速度的反向延长线 设交初速度延长线于o点 o点与电场边缘的距离为x 则 b 粒子从偏转电场中射出时 就好像从极板间的处沿直线射出的 例3 如图 质量m 5 10 8kg的带电粒子以v0 2m s的速度从水平放置的平行金属板a b中央飞入电场 已知板长l 10cm 板间距离d 2cm 当ab间加电压uab 103v时 带电粒子恰好沿直线穿过电场 设此时a板电势高 求 1 带电粒子的电性 电荷量为多少 2 a b间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出 解 1 当uab 103v时 根据粒子做直线运动的条件知粒子带负电 由平衡条件得 所以粒子的电量 2 当uab较小时 eq mg 粒子向下偏转 做类平抛运动 联立 式解出ab间所加电压的最小值 当粒子刚好从b板右端飞出时 所加电压具有最小值 当uab较大时 eq mg 粒子向上偏转 做类平抛运动 联立 式解出ab间所加电压的最大值 故要使粒子能从板间飞出 ab间所加电压的范围为 当粒子刚好从a板右端飞出时 所加电压具有最大值 点评 这是带电粒子在电场中偏转的临界与极值问题 处理的关键是找出能否飞出电场的临界条件 粒子恰能飞出极板和恰不能飞出极板 对应着同一临界状态 擦边球 然后由临界状态来确定极值 这是求解此类问题的常用方法 小结 一 是否考虑粒子重力1 带电的基本粒子2 带电微粒 二 带电粒子在电场中的运动1 带电粒子在电场中的平衡 正交分解法2 带电粒子在电场中的变速运动 1 带电粒子在电场中的加速 2 带电粒子在电场中的偏转 运动的合成与分解 1 一带电粒子在电场中只受电场力作用时 它不可能出现的运动状态是 a 匀速直线运动b 匀加速直线运动c 匀变速曲线运动d 匀速圆周运动 练习 2 把一个倾角为 的绝缘斜面固定在匀强电场中 电场方向水平向右 电场强度大小为e 有一质量为m 带电量为 q的物体以初速度v0 从a端滑上斜面恰好能沿斜面匀速运动 求物体与斜面间的动摩擦因数 a 3 2012 新课标全国卷