浙江省高三物理复习 第6章 第5讲 带电粒子在电场中的运动(一)课件 新人教版.ppt

第5讲带电粒子在电场中的运动 一 1 带电粒子电场中静止或做匀速直线运动时 带电粒子所受合外力必为零 2 带电粒子在电场中的加速运动若带电粒子在匀强电场中加速运动 则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 一 带电粒子在恒定电场中加速运动例1 一平行板电容器 两板间电压为u 一质子自两板中央处静止释放 要求用两种方法来求电荷到达极板时的速度 点评 1 要注意微观粒子 如电子 质子 粒子 离子等 除有说明或明确暗示外 一般都不考虑重力 但并不忽略质量 带电颗粒 如液滴 油滴 尘埃 小球等 除有说明或明确的暗示以外 一般都不忽略重力 2 要用力和运动的观点来分析带电体的运动模型 同时也要体会用功和能的观点列式求解的简捷 变式训练1 2010 浙江宁波联考 如图6 5 1所示 两平行金属板水平放置 间距为d 板间存在匀强电场 一个质量为m 电荷量为q的带负电小球 以竖直向下的初速度从上板的小孔射入 当它从下板的小孔穿出时所用的时间为t 若小球以同样大小的初速度从下板的小孔竖直向上射入 则从上板小孔穿出时所用的时间为t 2 不计空气阻力 图6 5 1 求 1 指出两板间电场强度的方向 2 求电场强度的大小 3 求小球穿出下板小孔时速度v1与穿出上板小孔时速度v2之比v1 v2 二 带电粒子在电场 重力场的混合场中的运动例2 已知如图6 5 2 水平放置的平行金属板间有匀强电场 一根长l的绝缘细绳一端固定在o点 另一端系有质量为m并带有一定电荷的小球 小球原来静止在c点 当给小球一个水平速度后 它可以在竖直面内绕o点做匀速圆周运动 若将两板间的电压增大为原来的3倍 图6 5 2 求 要使小球从c点开始在竖直面内绕o点做圆周运动 至少要给小球多大的水平初速度 在这种情况下 在小球运动过程中细绳所受的最大拉力是多大 点评 用等效的观点解决有关的问题 能收到事半功倍的效果 然而等效是有条件的 在学习交流电的有效值与最大值的关系时 我们在有发热相同的条件下将一个直流电的电压 电流 等效于一个交流电 本题中 把两个场叠加成一个等效的场 前提条件是两个力做功都与路径无关 变式训练2 如图6 5 3所示 两块与水平方向成 角的平行带等量异种电荷的金属板ab与cd 正对放置 板长均为l 有一质量为m 带电量为 q的微粒从金属板a端以速度v0沿水平方向进入两板间 并沿直线从金属板d端射出 试求 1 两金属板间电压是多少 2 带电微粒从d端射出时的速度为多少 图6 5 3 三 带电粒子在交变电场中的运动例3 如图6 5 4甲所示 相距d 5cm的两块平行金属板a b与电源连接 图中未画出 其中b板接地 电势为零 a板电势变化的规律如图6 5 4乙所示 图6 5 4 将一质量m 2 0 10 27kg 电量q 1 6 10 19c的带电粒子从紧临b板处释放 不计重力 求 1 在t 0时刻释放该带电粒子 释放瞬间粒子加速度的大小 2 若a板电势变化周期t 1 0 10 5s 在t 0时将带电粒子从紧临b板处无初速释放 粒子到达a板时速度的大小 3 a板电势变化频率多大时 在t t 4到t t 2时间内从紧临b板处无初速释放该带电粒子 粒子不能到达a板 点评 带电粒子在电场中的加速问题可以从受力的角度来分析 根据牛顿第二定律和运动学公式求解 也可以从能量的角度用动能定理求解 如动能定理 对于带电粒子在交变电场中的运动往往用v t图象求解 变式训练3 2010 江苏卷 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6 5 5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2t 如图6