高中物理 1.12 习题课 带电粒子在匀强电场中的运动课件 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 第十二讲习题课带电粒子在匀强电场中的运动 目标定位 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 加深对电场中带电粒子的加速和偏转的理解和应用 掌握电场中带电粒子的圆周运动问题的分析方法 1 2 带电粒子在匀强电场中的运动 预习导学 带电粒子在匀强电场中的运动 2 动能定理牛顿第二定律结合运动学公式动能定理 3 匀速直线匀加速直线 4 mr 2 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 一 带电微粒在电场中的直线运动 分析带电体在电场中运动问题的几个关键环节 1 做好受力分析 根据题设条件判断重力是否可以忽略 2 做好运动分析 要明确带电体的运动过程 运动性质及运动轨迹等 3 应用运动和力的关系 根据牛顿第二定律结合运动学公式求解 带电粒子在匀强电场中的运动 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例1如图所示 水平放置的a b两平行板相距h 上板a带正电 现有质量为m 带电荷量为 q的小球在b板下方距离b板为h处 以初速度v0竖直向上从b板小孔进入板间电场 1 带电小球在板间做何种运动 2 欲使小球刚好打到a板 a b间电势差为多少 课堂讲义 带电粒子在匀强电场中的运动 取决于初速度和受力 解析 1 小球进入板间 在电场中在重力和静电力作用下做匀减速直线运动 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例1如图所示 水平放置的a b两平行板相距h 上板a带正电 现有质量为m 带电荷量为 q的小球在b板下方距离b板为h处 以初速度v0竖直向上从b板小孔进入板间电场 1 带电小球在板间做何种运动 2 欲使小球刚好打到a板 a b间电势差为多少 课堂讲义 带电粒子在匀强电场中的运动 到达上板减速到0 2 全程应用动能定理 解得 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例1如图所示 水平放置的a b两平行板相距h 上板a带正电 现有质量为m 带电荷量为 q的小球在b板下方距离b板为h处 以初速度v0竖直向上从b板小孔进入板间电场 1 带电小球在板间做何种运动 2 欲使小球刚好打到a板 a b间电势差为多少 课堂讲义 带电粒子在匀强电场中的运动 到达上板减速到0 带电小球 带电油滴 带电颗粒等一些带电体的重力较大 在分析其运动情况时不能忽略其重力的作用 规律总结 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 1 带电粒子在垂直于电场方向进入匀强电场 做类平抛运动 一般根据运动的合成与分解分析 2 涉及到功能关系时 也可以根据动能定理列方程 二 带电粒子在电场中的类平抛运动 带电粒子垂直进入电场做类平抛运动的规律 加速度 沿电场方向 运动时间 垂直电场方向 侧移量 偏转角 带电粒子在匀强电场中的运动 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 解析 课堂讲义 例2如图所示 阴极a受热后向右侧空间发射电子 电子质量为m 电荷量为e 电子的初速率有从0到v的各种可能值 且各个方向都有 与a极相距l的地方有荧光屏b 电子击中荧光屏时便会发光 若在a和b之间的空间里加一个水平向左 与荧光屏面垂直的匀强电场 电场强度为e 求b上受电子轰击后的发光面积 带电粒子在匀强电场中的运动 竖直方向上 y vt 水平方向上l 同理 沿极板竖直向下且速率为v的电子 故在荧光屏b上的发光面积 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 例2如图所示 阴极a受热后向右侧空间发射电子 电子质量为m 电荷量为e 电子的初速率有从0到v的各种可能值 且各个方向都有 与a极相距l的地方有荧光屏b 电子击中荧光屏时便会发光 若在a和b之间的空间里加一个水平向左 与荧光屏面垂直的匀强电场 电场强度为e 求b上受电子轰击后的发光面积 带电粒子在匀强电场中的运动 借题发挥 求解本题的关键是分析出电子击中屏时使y有最大值的条件 在分析此类问题时 注意运用运动的合成与分解的方法 并画出示意图 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 电学知识与圆周运动结合的综合问题是近几年高考热点 三 电场中粒子的圆周运动问题 解决这类问题的基本方法和力学中的情形相同 但处理时要充分考虑到电场力的特点 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 带电粒子在匀强电场中的运动 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 例3如图所示 一绝缘细圆环半径为r 其环面固定在水平面上 电场强度为e的匀强电场与圆环平面平行 环上穿有一电荷量为 q 质量为m的小球 可沿圆环做无摩擦的圆周运动 若小球经a点时速度va的方向恰与电场线垂直 且圆环与小球间沿水平方向无作用力 则速度va 当小球运动到与a点对称的b点时 小球对圆环在水平方向的作用力fb 带电粒子在匀强电场中的运动 在a点时 解析 电场力提供向心力 在b点时 小球由a到b的过程中 由动能定理得 由以上各式解得fb 6qe 6qe 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 例4如图所示 长l 0 20m的丝线的一端拴一质量为m 1 0 10 4kg 带电荷量为q 1 0 10 6c的小球 另一端连在一水平轴o上 丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动 整个装置处在竖直向上的匀强电场中 电场强度e 2 0 103n c 现将小球拉到与轴o在同一水平面上的a点 然后无初速度地将小球释放 取g 10m s2 求 1 小球通过最高点b时速度的大小 2 小球通过最高点时 丝线对小球拉力的大小 带电粒子在匀强电场中的运动 解析 1 小球由a运动到b应用动能定理 2 小球到达b点时 对其受力分析如图所示 由牛顿第二定律 解得 对点练习 带电粒子的加速 1 在如图的匀强电场中 若一个点电荷从p点由静止释放 则以下说法中正确的是 a 该点电荷可能做匀变速曲线运动b 该点电荷一定向右运动c 电场力对该点电荷可能不做功d 该点电荷一定做匀加速直线运动 带电粒子在匀强电场中的运动 or v0 0 一定做匀加速直线运动 d 恒力 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 带电粒子的偏转 2 如图所示 质量为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ab中央飞入电场 已知l 10cm 板间距d 2cm 当ab间加电压uab 1000v时 带电粒子恰好沿直线穿过电场 设此时a板电势高 求ab间所加电压在什么范围内带电粒子能从极板间射出 带电粒子在匀强电场中的运动 解析 可知q带负电 当uab较大时 qe mg 粒子向上偏 由粒子受力平衡 联立解得u1 1800v 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 带电粒子的偏转 2 如图所示 质量为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ab中央飞入电场 已知l 10cm 板间距d 2cm 当ab间加电压uab 1000v时 带电粒子恰好沿直线穿过电场 设此时a板电势高 求ab间所加电压在什么范围内带电粒子能从极板间射出 带电粒子在匀强电场中的运动 解析 当uab较小时 qe mg 粒子向下偏 联立解得u2 200v 要使粒子射出 ab间所加电压范围 200v uab 1800v 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 电场中粒子的圆周运动 3 如图所示 半径为r的环形塑料管竖直放置 ab为该环的水平直径 且管的内径远小于环的半径 环的ab及以下部分处于水平向左的匀强电场中 管的内壁光滑 现将一质量为m 带电量为 q的小球从管中a点由静止释放 已知qe mg 求 1 小球释放后 第一次经过最低点d时的速度和对管壁的压力 2 小球释放后 第一次经过最高点c时管壁对小球的作用力 带电粒子在匀强电场中的运动 解析 1 从a到d应用动能定理 解得 又qe mg 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 电场中粒子的圆周运动 3 如图所示 半径为r的环形塑料管竖直放置 ab为该环的水平直径 且管的内径远小于环的半径 环的ab及以下部分处于水平向左的匀强电场中 管的内壁光滑 现将一质量为m 带电量为 q的小球从管中a点由静止释放 已知qe mg 求 1 小球释放后 第一次经过最低点d时的速度和对管壁的压力 2 小球释放后 第一次经过最高点c时管壁对小球的作用力 带电粒子在匀强电场中的运动 1 由牛顿第二定律 解得 由牛顿第三定律 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 电场中粒子的圆周运动 3 如图所示 半径为r的环形塑料管竖直放置 ab为该环的水平直径 且管的内径远小于环的半径 环的ab及以下部分处于水平向左的匀强电场中 管的内壁光滑 现将一质量为m 带电量为 q的小球从管中a点由静止释放 已知qe mg 求 1 小球释放后 第一次经过最低点d时的速度和对管壁的压力 2 小球释放后 第一次经过最高点c时管壁对小球的作用力 带电粒子在匀强电场中的运动 2 同理从 到 应用动能定理 推得 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 电场中粒子的圆周运动 3 如图所示 半径为r的环形塑料管竖直放置 ab