高考物理一轮复习 第7章 第5课时 带电粒子在电场中的运动课件 粤教版.ppt

广州出版社,2015年五羊高考,高考总复习物理(课件),2015年五羊高考物理复习,第5课时带电粒子在电场中的运动,课前自主解读,1.带电粒子及其分类（1）基本粒子(电子、质子、各种原子核等。在电场中一般_（“可忽略”或“不可忽略”）其重力的影响；（2）微小粒子：带电液滴、尘粒、通草球等。在电场中一般_（“可忽略”或“不可忽略”）其重力的影响；2.带电粒子做直线运动的动力学条件（1）若物体具有初速度且所受合外力为_，则做匀速直线运动；（2）物体具有初速度，当所受合外力方向与速度方向_(填“相同”、“相反”）时，做加速直线运动；当所受合外力方向与速度方向_（填“相同”、“相反”）时，做减速直线运动。,可忽略,不可忽略,零,相同,相反,课前自主解读,3.带电粒子在匀强电场中的偏转（1）带电粒子以一定初速度垂直射入电场中后做类平抛运动。一般将该匀变速曲线运动分解为两个相互垂直方向的分运动。在沿初速度方向上粒子不受力作用，故粒子在该方向上做_运动。在垂直初速度方向上受恒力作用，故粒子在该方向做_运动。（2）经过一段类平抛运动后粒子速度方向与初速度之间夹角称为速度偏转角：tan=_；粒子沿垂直初速度方向发生的位移称为侧移距离sy。sy=_。,初速度为零的匀加速直线,4.示波器的构造与原理(1)示波器的构造如图所示,示波管是示波器的核心部件,外部是一个抽成真空的玻璃壳,内部主要由电子枪（发射电子的灯丝、加速电极组成）、偏转电极（由偏转电极xx和偏转电极yy组成）和荧光屏组成。（2）基本原理灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如在电极yy之间加一个待显示的信号电压，在x偏转板上加一锯齿形电压，在荧光屏上就会出现随y偏转电压变化的可视图象，这样就可以从荧光屏上看到信号的图象。,课前自主解读,课堂主题互动,例题1一平行板电容器板长为l,两板间距为d,将其倾斜放置如图所示，两板间形成匀强电场，现有一质量为m,电荷量为q的油滴以初速度自下板左边缘进入电场，沿水平方向进入两板间，沿水平方向运动恰好从右板下边缘离开电场.求（1）两板间电势差；（2）油滴离开电场时的动能。,主题一、带电粒子在电场中的直线运动,主题一、带电粒子在电场中的直线运动,解析：（1）油滴做直线运动，说明它所受到的合外力与速度方向共线，其受力情况如图所示.设极板与水平方向成角，则根据受力分析有匀强电场场强大小：则（2）设油滴离开电场时的动能为，在油滴从a到b的过程中，由动能定理得,例题2平行金属板a、b相距为d,板间加有随时间变化的电压，如图所示。设u0、t均已知，a板上孔o处有静止的带电粒子（不计重力），其电荷量为q,质量为m,在t=0时刻受a、b间电场力作用而加速向b板运动，途中由于电场反向粒子又向o返回，为使t=t时粒子恰好又返回o点，则（1）的比值应满足什么条件？（2）为使粒子在由a运动中不致碰到b板，u0应在哪个范围内？,主题一、处理带电粒子做直线运动的方法,解析：（1）粒子在时间内做加速直线运动，在在时间内，在时间内，依题意知，可得（2）时，粒子速度设粒子减速过程历时速度减为零，则，得故，可得。,主题一、处理带电粒子做直线运动的方法,例题3.如图所示，小车质量m=8kg，带电量q=+310-2c，置于光滑水平面上，水平面上方有方向水平向右的匀强电场场强大小e=2102n/c，当小车向右的速度v=3m/s时，将一个不带电、可视为质点的绝缘物块轻放在小车的右端，物块质量m=1kg，物块与小车表面间动摩擦因数=0.2，小车足够长，g取10m/s2求：（1）物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能；（2）从物块放上小车后5s内小车电势能的增量,主题一、处理带电粒子做直线运动的方法,解析：（1）对物块：，得m/s2对小车：，得m/s2设经过时间物块和小车速度相等：sm/s，m，mj（2）当物块与小车相对静止时，它们的加速度为m/s2块所受静摩擦力为而假设成立小车再发生的位移：m电场力做功：j电势能的增量：j,-,主题一、处理带电粒子做直线运动的方法,主题二、带电粒子在电场中的偏转运动,例题4.让、与的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场偏转，要使它们的速度偏转角相同，这些粒子必须具有相同的（）a.初速度b.初动能c.电量d.质量,b,变式1如图所示，地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场，一个质量为m的带负电的小球以水平初速度v0由o点射入该区域，刚好通过竖直平面中的p点，已知连线op与初速度方向的夹角为45，则此带电小球通过p点时的动能为()ab.cd.,d,主题二、带电粒子在电场中的偏转运动,例题5.某同学设计了一种静电除尘装置，如图（甲）所示，其中有一长为l、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板为绝缘材料，上、下面板为金属材料。图（乙）是装置的截面图，上、下两板与电压恒定为u的高压直流电源相连。带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度均为v0，当碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。（1）求没有被收集的尘埃在电场区飞行时间；（2）将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值，称为除尘率。试通过计算说明除尘率与电压u、长度l、高度d及尘埃被吸入水平速度v0的关系。,主题二、带电粒子在电场中的偏转运动,解析：（1）所有能射出电场的尘埃在场区运动时间都相等。在水平方向上，得（2）没尘埃带电量为q、质量为m,设两板左端离下板高度为h的尘埃刚好能到达下板右端点。则，得除尘率为=故增大电压u、增长长度l可增大除尘率；增大高度d、增大尘埃被吸入水平速度则减小除尘率。,主题二、带电粒子在电场中的偏转运动,例题6如图(甲)所示，两平行金属板接有如图(乙)所示的随时间t变化的电压u，两板间电场可看作均匀的，且两板外无电场，板长l0.2m，板间距离d0.2m.现有带正电的粒子流沿两板中线oo连续射入电场中，已知每个粒子速度v0105m/s，比荷为q/m108c/kg，重力忽略不计(1)在每个能射出电场的粒子中，通过电场区时间为多少？(2)试求带电粒子射出电场时的最大速度大小,主题二、带电粒子在电场中的偏转运动,例题6解析：(1)虽然偏转电压变化，只是影响粒子在竖直方向加速度，但能射出电场的粒子在平行于极板方向仍然做匀速运动设粒子穿行电场时间为t.lv0t，得t2.0106s因此粒子穿行电场时间远小于交变电场变化周期(t0.4s)，在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作是恒定不变的,主题二、带电粒子在电场中的偏转运动,主题二、处理带电粒子做偏转运动的方法,例题6解析：(2)由sy知syu，偏转电压由0到200v的变化中，粒子流可能一直能射出电场，也可能只有部分粒子能射出电场设偏转电压为u0时，粒子刚好能经过极板右边缘射出，得u0100v.说明偏转电压为100v时，粒子恰好能射出电场，且粒子恰好能射出电场时的速度最大据动能定理得：,例题7.一质量为m1=1kg、带电量为q=0.5c的小球n静止在光滑水平平台上,另一质量为m2=1kg、不带电的小球m自平台左端以速度v=4.5m/s向右运动，两小球发生完全弹性碰撞后，小球n自平台右端水平飞出,碰撞过程小球n的电荷量不变，不计空气阻力，小球n飞离平台后由a点沿切线落入竖直光滑圆轨道abc，圆轨道abc的形状为半径r4m的圆截去了左上角127的圆弧,cb为其竖直直径，在过a点的竖直线00的右边空间存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为e=10v/m,(sin53=0.8，cos53=0.6，重力加速度g取10m/s2)求：(1)两球碰撞后小球n的速度大小vn(2)小球n经过a点的速度大va(3)小球n到达a点前飞行时间。,主题二、带电粒子在电场中的偏转运动,解析：（1），得（2）小球n飞离平台后做平抛运动。，得（3）根据牛顿第二定律，得，得得t=0.4s.,主题二、带电粒子在电场中的偏转运动,变式2、如图所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45角的绝缘直杆ac,有一质量500g的带电小环套在直杆上,正以某一速度,沿杆匀速下滑,小环离开杆下端（c端,距地面高度h=0.8m）后正好通过c端的正下方p点处.(g取10m/s2)求：(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向.(2)小环从c运动到p点过程中动能的增量.(3)小环在直杆上匀速运动速度的大小v0.,主题二、带电粒子在电场中的偏转运动,解析：（1），方向垂直于杆向下（2）设小环从c运动到p过程中动能的增量为（3）环离开杆作类平抛运动。垂直于杆方向匀加速运动平行于杆方向匀速运动，得v0=2m/s,主题二、带电粒子在电场中的偏转运动,课外演练,1在点电荷q的电场中某位置，离子11h从该处脱离电场束缚的逃逸速度大小为v0，则离子12h要从该位置逃逸此电场束缚，需要的最小速度为()2如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹。带电粒子只受电场力的作用，运动过程中电势能逐渐减小，它运动到b处时的运动方向与受力方向可能的是（）,c,d,课外演练,3让11h、12h与13h的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场偏转，要使它们的偏转角相同，这些粒子必须具有相同的()a初速度b初动能c电量d质量4一束带电粒子以相同的速率从同一位置，垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有粒子的运动轨迹都是一样的，不计重力，这说明所有粒子()a都具有相同的质量b都具有相同的电量c电量与质量之比都相同d都是同位素,b,c,课外演练,5如图52所示，一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的关于b点电场强度e的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)()6.如图53所示，平行板电容器充电后形成一个匀强电场，大小保持不变让质子(11h)流以不同初速度，先、后两次垂直电场射入，分别沿a、b轨迹落到极板的中央和边缘，则质子沿b轨迹运动时()a加速度更大b初速度更大c动能改变量更大d两次的电势能增量相同,d,bd,课外演练,7如图54所示，竖直向下的匀强电场里，用绝缘细线拴住的带电小球在竖直平面内绕o做匀速圆周运动，则()a带电小球必须带正电b带电小球必须带负电c带电小球的重力一定小于小球所受的电场力d带电小球的重力一定等于小球所受的电场力,bd,课外演练,cd,课外演练,9如图56所示，在一个水平面上建立x轴，在过原点o垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小e6.0105n/c，方向与x轴正方向相同，在o处放一个带电量q5.0108c、质量m0.010kg的带负电绝缘物块物块与水平面间的动摩擦因数0.2，沿x轴正方向给物块一个初速度02.0m/s,g取10m/s2.求(1)物块向右运动的最远距离；(2)物块最终停止时的位置.,课外演练,课外演练,10如图57所示，一质量为m的塑料容器放在水平桌面上，它的内部有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧直立地固定在容器内部的底部，弹簧上端固定一只电荷量为q的带电小球，小球质量也为m，与弹簧绝缘某时刻加一场强大小为e、方向竖直向上的匀强电场试求(1)从加上电场时刻起，到容器对桌面压力减为零为止，电场力对小球做的功；(2)容器对桌面压力为零时，小球的速度大小,课外演练,课外演练,11如58图所示，倾角为的斜面处于竖直向下的匀强电场中，在斜面上某点以初速度为v0水平抛出一个质量为m的带正电小球，小球受到的电场力与重力相等，地球表面重力加速度为g，设斜面足够长，求(1)小球经多长时间落到斜面上：(2)从水平抛出至落到斜面的过程中，小球的电势能是如何变化的，其变化量为多大？,课外演练,课外演练,12如图59所示，竖直放置的半圆形光滑绝缘轨道的半径为r，下端与粗糙、绝缘水平面平滑连接，整个装置处于方向竖直向上的匀强电场质量为m、带电荷量为q的物块(可视为质点)从水平面上的a点以一定初速度水平向左运动，沿半圆形轨道恰好能通过最高点c.已知物块与地面间动摩擦因数为0.2，电场强度大小为e(eq0.5mg，g为重力加速度)(1)物块经过c点的速度大小；(2)a、b间距离；(3)物块离开轨道落回水平面的水平飞行距离,课外演练,课外演练,13在空间中取坐标系oxy，在第一象限内平行于y轴的虚线mn与y轴间距离为d，从y轴到mn之间的区域充满一个沿y轴正方向的匀强电场，场强大小为e，如图510所示初速度可以忽略不计的电子经过另一个电势差为u的电场加速后，从y轴上的a点以平行于x轴的正方向射入第一象限区域，a点的坐标为(0，h)已知u，电子的电量为e，质量为m，不计电子的重力求(1)电子从a点射入速度大小；(2)电子经过x轴时的位置,课外演练,课外演练,14如图511所示，板间距为d、板长为4d的水平金属板a和b上下正对放置，并接在电源上现有一质量为m、带电量q的质点沿两板中心线以某一速度水平射入，当两板间电压uu0，且a接负极时，该质点就沿两板中心线射出；a接正极时，该质点就射到b板距左端为d的c处取重力加速度为g，不计空气阻力(1