高中物理 第一章 静电场本章总结课件 教科版选修31.ppt

本章总结 第一章静电场 专题整合 知能导图 高考前线 知能导图单元回眸 构建体系 专题整合归类解析 提炼方法 一 带电粒子在电场中的运动1 带电粒子的加速 1 运动过程分析带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场 受到的电场力与运动方向在同一直线上 做匀加 减 速直线运动 2 两种处理方法 力和运动关系法 牛顿第二定律根据带电粒子受到电场力 用牛顿第二定律求出加速度 结合运动学公式确定带电粒子的速度 时间和位移等 这种方法通常适用于受恒力作用下做匀变速运动的情况 用能量观点处理带电体在电场中的运动问题对于受变力作用的带电体的运动 必须借助于能量观点来处理 即使是恒力作用的问题 用能量观点处理也常常显得简便 例1 如图所示 平行板电容器电容为c 电荷量为q0 极板长为l 极板间距离为d 极板与水平面成 夹角 现有一质量为m的带电液滴沿两极板的中线从p点由静止出发到达q点 p q两点都恰在电容器的边缘处 忽略边缘效应 求 1 液滴的电荷量 2 液滴到达q点时的速度大小 2 带电粒子在电场中的偏转 1 进入电场的方式 以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场 2 受力特点 电场力大小不变 且方向与初速度v0的方向垂直 3 运动规律 4 两个有用的结论 从中央垂直于电场方向射入 即沿x轴射入 的带电粒子在射出电场时速度的反向延长线交x轴上的一点 该点为带电粒子在x方向上位移的一半 带电粒子就好像是从 中点 射出似的 静止的带电粒子经同一电场加速 再垂直射入同一偏转电场 射出粒子的偏转角度和侧移与粒子的q m无关 例2 如图所示 在两条平行的虚线内存在着宽度为l 场强为e的匀强电场 在与右侧虚线相距也为l处有一与电场线方向平行的屏 现有一电荷量为 q 质量为m的带电粒子 重力不计 以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中 v0方向的延长线与屏的交点为o 试求 1 粒子从射入到打到屏上所用的时间t 2 粒子打到屏上的点到o点的距离x 核心点拨 由粒子在竖直方向和水平方向分别做初速度为零的匀加速直线运动和匀速直线运动求侧位移及飞出电场时速度 由速度偏转角求打到屏上的点到o点的距离 解析 1 粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动 所以粒子从射入到打到屏上所用的时间为t 方法技巧带电粒子的偏转分析带电粒子在电场中偏转的处理方法类似平抛运动的处理方法 由于带电粒子的质量较小 可以忽略重力对其运动的影响 所以飞出电场后做匀速直线运动 二 等分法确定等势点1 在匀强电场中 沿任意一个方向 电势降落都是均匀的 故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等 2 在匀强电场中 相互平行且相等的线段两端点的电势差相等 答案 见解析 三 电场力做功与电势差 电势能的综合应用在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理 能量守恒定律 有时也会用到功能关系 1 应用动能定理解决问题需研究合外力的功 或总功 2 应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化 3 应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系 4 有电场力做功的过程机械能一般不守恒 但机械能与电势能的总和可以不变 例4 如图所示 在o点放置一个正电荷 在过o点的竖直平面内的a点自由释放一个带正电的小球 小球的质量为m 电荷量为q 小球落下的轨迹如图中虚线所示 它与以o为圆心 r为半径的圆 图中实线表示 相交于b c两点 o c在同一水平线上 boc 30 a距离oc的竖直高度为h 若小球通过b点的速度为v 试求 1 小球通过c点的速度大小 2 小球由a到c的过程中电势能的增加量 四 带电粒子在交变电场中的运动在交变电场作用下粒子所受的电场力发生改变 从而影响粒子的运动性质 研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究 特别注意带电粒子进入交变电场的时间及交变电场的周期 例5 制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板 如图 甲 所示 加在极板a b间的电压uab做周期性变化 其正向电压为u0 反向电压为 ku0 k 1 电压变化的周期为2 如图 乙 所示 在t 0时 极板b附近的一个电子 质量为m 电荷量为e 受电场作用由静止开始运动 若整个运动过程中 电子未碰到极板a 且不考虑重力作用 若k 电子在0 2 时间内不能到达极板a 求d应满足的条件 高考前线真题体验 小试身手 1 2016 全国 卷 14 一平行板电容器两极板之间充满云母介质 接在恒压直流电源上 若将云母介质移出 则电容器 a 极板上的电荷量变大 极板间电场强度变大b 极板上的电荷量变小 极板间电场强度变大c 极板上的电荷量变大 极板间电场强度不变d 极板上的电荷量变小 极板间电场强度不变 d 2 2016 全国 卷 15 如图 p是固定的点电荷 虚线是以p为圆心的两个圆 带电粒子q在p的电场中运动 运动轨迹与两圆在同一平面内 a b c为轨迹上的三个点 若q仅受p的电场力作用 其在a b c点的加速度大小分别为aa ab ac 速度大小分别为va vb vc 则 d a aa ab ac va vc vbb aa ab ac vb vc vac ab ac aa vb vc vad ab ac aa va vc vb 解析 由库仑定律可知q在a b c三点所受电场力关系为fb fc fa 再由a 可得ab ac aa 做曲线运动的物体所受合力方向指向曲线的 凹侧 故q受到p的斥力作用 再由动能定理可得va vc vb 3 2016 全国 卷 20 多选 如图 一带负电荷的油滴在匀强电场中运动 其轨迹在竖直面 纸面 内 且相对于过轨迹最低点p的竖直线对称 忽略空气阻力 由此可知 a q点的电势比p点高b 油滴在q点的动能比它在p点的大c 油滴在q点的电势能比它在p点的大d 油滴在q点的加速度大小比它在p点的小 ab b 5 2014 全国 卷 25 如图 o a b为同一竖直平面内的三个点 ob沿竖直方向 boa 60 ob oa 将一质量为m的小球以一定的初动能自o点水平向右抛出 小球在运动过程中恰好通过a点 使此小球带电 电荷量为q q 0 同时加一匀强电场 场强方向与 oab所在平面平行 现从o点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球 该小球