专题二 第2 匀变速直线运动规律在电磁学中的应用教案.doc

平江四中2013届高三物理二轮复习教案 何功科第2讲 匀变速直线运动规律在电磁学中的应用一、要点回顾1.两等量同种点电荷的电场中，连线中点的场强为零，从连线中点沿中垂线延伸到无限远，场强先变大后变小. 2.两等量异种点电荷的电场中，连线上各点电场强度，以中点场强最小，连线的中垂线为等势线以无穷远电势为0，中垂线的电势等于0.3.平行板电容器充电后与电源断开，再稍微改变板间距离时，场强不变.4.在匀强电场中，任意两点连线中点的电势等于这两点电势的平均值 5.E=U/d只适用于匀强电场，式中d为沿电场线方向上两点的距离6.若带电粒子在有洛伦兹力作用的复合场中做直线运动，此运动一定是匀速直线运动二、方法指导 在从题给的条件出发，根据电磁力的特点，认真分析好物体所受的电磁力(包括电场力、安培力、洛伦兹力等)后，匀变速直线运动规律在电磁学中的应用问题就转化为匀变速直线运动规律在力学中的应用问题后续的解题方法与力学中的物体平衡问题解题方法相同，要注意以下三点： (1)正确分析研究对象的受力情况； (2)把握不同场对电荷作用的特点与差异； (3)认真分析运动的详细过程充分挖掘隐含的有效信息三、问题突破1电荷在匀强电场中的匀变速运动问题 【例1】 如图221所示，由A、B两平行金属板构成的电容器放置在真空中，电容为C，原来不带电电容器的A板接地，并且中心有一个小孔，通过这个小孔向电容器中射入电子，射入的方向垂直于极板，射入的速度为v0，如果电子是间歇发射的，即第一个电子到达B板后再发射第二个电子，并且所有到达板的电子都留在B板上随着电子的射入，两极板间的电势差逐渐增加，直至达到一个稳定值，已知电子的质量为m，电荷量为e.电子所受的重力忽略不计，两板的距离为d.(1)当板上聚集了n个射来的电子时，两板间电场的场强E多大？(2)最多能有多少个电子到达B板？(3)到达B板的第一个电子在两板间运动的时间和最后一个电子在两板间运动的时间各是多少？二者时间差是多少？【切入点】带电平行板电容器的板间电场是匀强电场，U，E，电子在其中的运动为匀变速直线运动【解析】(1)当B板上聚集了n个射来的电子时，两板间的电压U，其内部场强E；(2)设最多能聚集n个电子，此后再射入的电子未到达B板时速度已减为零，由v2ad，a，E则有：v2d，得n(3)第一个电子在两板间做匀速运动，运动时间为t1d/v0，最后一个电子在两板间做匀减速运动，到达B板时速度为零，运动时间为t22d/v0，二者时间差为tt2t1d/v0.2电荷在周期性交替变化的恒力作用下的往复运动【例2】如图所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离d为20cm(远小于板的长和宽)，在两板之间有一个带负电的质点P，质量为0.1g，已知若在A、B间加电压U0=20V，则质点P可以保持静止，现在A、B间加上如图乙所示的随时间t变化的电压，U=2U0.在t时质点P位于A、B间的中点处，且初速度为零，质点P能=0在A、B之间以最大幅度上下运动而又不与两板相碰，并且以后每次经过A、B间的中点时速度最大(质点开始从中点上升到最高点，及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程中，电压只改变一次)(g=10m/s2，)求：(1)质点的带电量q；(2)质点从A、B间的中点第一次上升到最高点的时间t.【点评】 带电粒子在周期性变化的电场中的运动情况较复杂，解题的关键主要是：分析粒子运动的各个过程的受力情况、运动情况；根据运动情况选择适当的物理规律，如牛顿第二定律、运动学公式等列方程求解3电磁导轨中的匀变速运动问题【例3】如图甲所示，一对平行光滑导轨，放在水平面上，两导轨间的距离L=0.20m，电阻R=1.0；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及两轨道的电阻均可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，如图甲所示现用一外力 F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t 的关系如图乙所示求杆的质量m和加速度a.【点评】 本题已知图象要求