高中物理 第一章 静电场 习题课 带电粒子在电场中运动的几种题型课件 新人教版选修31.ppt

习题课 带电粒子在电场中运动的几种题型 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 带电粒子在交变电场中的运动电荷量q 5 10 12c 质量m 5 10 12kg的带电粒子 静止在空间足够大的匀强电场中 电场强度大小和方向随时间变化的规律如图所示 忽略带电粒子的重力 求以下四种情况下 6s时带电粒子的位移为多大 粒子的速度多大 1 如果在t 0时刻释放带电粒子 2 如果在t 0 5s时刻释放带电粒子 3 如果在t 0时刻给粒子以垂直电场方向的初速度v0 1m s 4 如果在t 0 5s时刻给粒子以垂直电场方向的初速度v0 1m s 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 1 带电粒子在交变电场中受到的电场力是一个变力 运动过程一般较为复杂 运动情境可能有以下三种 1 做定向运动 2 以某位置为中心做往复运动 3 做偏转运动 2 带电粒子在交变电场中运动问题的分析方法 1 当空间存在交变电场时 粒子所受电场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时的时刻及交变电场的周期 分析过程是关键 抓住特性繁易简 分段处理定方略 图象一出尽展现 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题1 多选 带正电的微粒放在电场中 电场强度的大小和方向随时间变化的规律如图所示 带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动 则下列说法中正确的是 a 微粒在0 1s内的加速度与1 2s内的加速度相同b 微粒将沿着一条直线运动c 微粒做往复运动d 微粒在第1s内的位移与第3s内的位移相同解析 设粒子的速度方向 位移方向向右为正 作出粒子的v t图象如图所示 由图可知b d选项正确 答案 bd 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 归纳总结在画速度图象时 要注意以下几点 1 带电粒子进入电场的时刻 2 图线与坐标轴围成的面积表示位移 且在横轴上方所围成的面积为正 在横轴下方所围成的面积为负 3 注意对称和周期性变化关系的应用 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 带电粒子在电场中的圆周运动如图所示 长为l的绝缘细线系一质量为m 电荷量为q的小球 细线的另一端固定在o点 由于空间存在水平向右的电场 小球静止时细线与竖直方向的夹角为37 当给小球一定的初速度时 小球可绕o点在竖直平面内做圆周运动 重力加速度为g 请思考下列问题 1 小球所受的静电力为多大 2 小球做圆周运动时 在哪个位置速度最小 在哪个位置速度最大 3 在小球静止处给小球一个多大的初速度v0 小球刚好能在竖直平面内绕o做圆周运动 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 用 等效重力场 分析复合场问题物体仅在重力场中的运动是最常见 最基本的运动 但是对处在匀强电场中的宏观物体而言 它的周围不仅有重力场 还有匀强电场 同时研究这两种场对物体运动的影响 问题就会变得复杂一些 此时 若能将重力场与电场合二为一 用一个全新的 复合场 可形象称之为 等效重力场 来代替 不仅能起到 柳暗花明 的效果 同时也是一种思想的体现 若要灵活应用这种处理方法 必须首先搞清 等效重力场 中的部分概念与复合之前的相关概念之间的关系 具体对应如下 等效重力场 重力场 电场叠加而成的复合场等效重力 重力 电场力的合力等效重力加速度 等效重力与物体质量的比值 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 等效 最低点 物体自由时能处于稳定平衡状态的位置等效 最高点 物体圆周运动时与等效 最低点 关于圆心对称的位置等效重力势能 等效重力大小与物体沿等效重力场方向 高度 的乘积 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题2 如图所示 半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上 电场强度为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 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 归纳总结解决电场 复合场 中的圆周运动问题 关键是分析向心力的来源 指向圆心的力提供向心力 向心力的提供有可能是重力和电场力的合力 也有可能是单独的重力或电场力 明确向心力的来源 灵活应用等效法 叠加法等分析解决问题 探究一 探究二 1 2 3 4 当堂检测 1 带电粒子在交变电场中的运动 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 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 2 带电粒子在交变电场中的运动 在空间有正方向水平向右 大小按如图所示的图线变化的电场 位于电场中a点的电子在t 0时速度为零 在t 1s时 电子离开a点的距离大小为l 那么在t 2s时 电子将处在 a a点b a点左方l处c a点右方2l处d a点左方2l处解析 第1s内电场方向向右 电子受到的电场力方向向左 电子向左做匀加速直线运动 位移为l 第2s内电子受到的电场力方向向右 由于电子此时有向左的速度 因而电子继续向左做匀减速直线运动 根据运动的对称性 位移也是l t 2s时总位移为2l 向左 答案 d 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 3 带电粒子在电场中的圆周运动 如图所示 半径为r的光滑圆环竖直置于电场强度为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 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 解析 小球从a运动到b的过程中 重力做正功 电场力做正功 动能增加 由动能定理有mgr eqr 在b点小球受到重力g 电场