江苏省马塘中学高三物理一轮复习《静电场(带电粒子在电场中的运动(第二课时）)》课件.ppt

例1 如图所示 a b为平行金属板 两板相距d 分别与电源两极相连 两板的中央各有一个小孔m n 今有一带电质点 自a板上方相距为d的p点由静止自由下落 p m n在同一竖直线上 空气阻力不计 到达n孔时速度恰好为零 然后沿原路返回 若保持两板板间的电压不变 则a 把a板向上平移一小段距离 质点自p点自由下落仍能返回b 把a板向下平移一小段距离 质点自p点自由下落后将穿过n孔继续下落c 把b板向上平移一小段距离 质点自p点自由下落仍能返回d 把b板向下平移一小段距离 质点自p点自由下落后将穿过n孔继续下落 答案 acd 小结 动能定理是解决此题的关键 一 带电粒子在电场中的直线加速问题 从p到n的过程中 由动能定理得 mg2d uq 0 从p到n的过程中 仍然满足 质点到n点时 速度刚好为零 a 把a板向上平移一小段距离 质点自p点自由下落仍能返回 所以 仍能返回 mg2d uq 0 当a板上移时 a板未移动时 b 把a板向下平移一小段距离 质点自p点自由下落后将穿过n孔继续下落 从p到n的过程中 由动能定理得 mg2d uq 0 当a板下移时 a板未移动时 从p到n的过程中 仍然满足 质点到n点时 速度刚好为零 mg2d uq 0 所以 仍能返回 p m n a b d d 从p到n的过程中由动能定理得 h mg 2d h uq 0 质点p未到n孔就开始返回 c 把b板向上平移一小段距离 质点自p点自由下落仍能返回 b板向上平移时 从p到n的过程中由动能定理得 p m n a b d d h mg 2d h uq 0 vn 0 质点p将穿过n孔继续下落 d 把b板向下平移一小段距离 质点自p点自由下落后将穿过n孔继续下落 b板向下平移时 练1 如图所示 平行板电容器水平放置 两板间距16cm 当两板电势差为300v是时 一带负电的小球在距下板8cm处静止 如果两板间电势差减小到270v时 带电小球运动到极板上需多长时间 t 0 4s 小结 利用比例关系可以优化解题 练2 板长为l的平行金属板与水平面成 角放置 板间有匀强电场 一个带电量为q 质量为m的液滴 以速度v0垂直于电场线方向射入两板间 如图所示 射入后液滴沿直线运动 求 1 两极板间的电场强度e 2 液滴离开电场时的速度v e mgcos q方向 小结 1 理解板的放置情况 如何处理力是关键 2 用动能定理 注意合力做负功 二 带电粒子在交变电场的直线运动 例2 如图 a板的电势 a 0 b板的电势 b随时间的变化规律如图所示 板间距较大 则a 若电子是在t 0时刻进入的 它将一直向b板运动b 若电子是在t t 8时刻进入的 它可能时而向b板运动 时而向a板运动 最后打在b板上c 若电子是在t 3t 8时刻进入的 它可能时而向b板运动 时而向a板运动 最后打在b板上d 若电子是在t t 2时刻进入的 它可能时而向b板 时而向a板运动 ab 若电子是在t 0时刻进入的 t t s v 0 0 0 t 2 2t 3t 2 t t s 0 t 2 2t 3t 2 a m s2 a0 a0 t 0 t 2 2t 3t 2 t s v0 v0 若电子是在t t 8时刻进入的 v m s t t s v 0 0 0 t 2 2t 3t 2 t t s 0 t 2 2t 3t 2 a m s2 a0 a0 t 0 t 2 2t 3t 2 t s v0 v0 若电子是在t t 4时刻进入的 v m s t t s v 0 0 0 t 2 2t 3t 2 t t s 0 t 2 2t 3t 2 a m s2 a0 a0 t 0 t 2 2t 3t 2 t s v0 v0 若电子是在t 3t 8时刻进入的 v m s 小结 1 情景分析法 2 图解法 周期性变化的电场 画出a t v t图 确定对象 受力分析 过程分析及其重要 分析方法 练3 两个相距为d的平行金属板 有正对着的两小孔a b 如图甲所示 两板间加如图乙所示的交变电场 一质量为m 带电量为 q的带电粒子 在t 0时刻在a孔处无初速释放 试判断带电粒子能否穿过b孔 t 0时刻a板电势高 a 3 第一个周期末 速度恰为0 一个周期内始终向右运动 以后不断重复第一个周期的运动 直到通过b点 请画出粒子运动的v t图线 1 前半周期带电粒子向右匀加速 2 后半周期向右匀减速 a 甲图 u u v t s u 乙图 t 2t t s 0 0 v m s u t 2t 丙图 问题 为使粒子到达b孔时速度最大 a b间距应满足什么条件 画出速度图线能更清楚了解物体的运动情况 要使粒子到达b点时速度最大 即在半个周期内到达 解 设带电粒子在半个周期的位移为s由题意知 只要s d 粒子出电场时速度可达最大 有 请问此题有周期解吗 从w电 uq ekb 0考虑u的值 t 2t u v t s u 乙图 0 u v m s t s 0 丙图 变式训练1 两个相距为d的平行金属板 有正对着的两小孔a b 如图甲所示 两板间加如图乙所示的交变电场 一质量为m 带电量为 q的带电粒子 在t t 4时刻在a孔处无初速释放 试判断带电粒子能否穿过b孔 t 0时刻a板电势高 甲图 答 粒子在t t 4时刻释放 如果在运动的第一个t 2内没有通过b孔 则就不能通过b孔 变 不论a b间距离多大 问带电粒子何时释放 带电粒子一定能通过b孔 带电粒子在t 4前释放 一定能通过b孔 情景分析 图像分析 练4 两个相距为d 1 5m的平行金属板 有正对着的两小孔a b 如图甲所示 两板间加如图乙所示的交变电场 u 1 08 104v 交变电压的周期t 1 0 10 6s t 0时刻a板电势高 一质量为m 带电量为 q的带电粒子 在t t 6时刻在a孔处无初速释放 带电粒子比荷q m 1 0 108c kg 问 粒子运动过程中将与某一极板相碰撞 求从开始运动到粒子与极板碰撞所用时间 t s u u t t 2 t 6 7t 6 t s v m s 0 a b 1 粒子在t 2时刻 即运动了t 3时间 速度 v a t 3 2 4 105m s向右位移s v 2 t 3 2 8 10 2m 简解 a qu dm 7 2 1011m s2 粒子在运动的一个周期内向右运动8 10 2m然后再向左运动2 10 2m所以在一个周期内粒子位移向右 为 x 6 10 2m 2 粒子在t时刻 即运动了5t 6时间 速度 v a t 6 1 2 105m s粒子在7t 6时刻 即运动了t时间 反向位移s v 2 t 6 2 2 10 2m 粒子在24个周期内运动的位移24 6 10 2m 1 44m 粒子在24个周期内向右运动的最大距离为23 6 10 2m 8 10