物理选修3-1粤教版 1.6 示波器的奥秘 学案2

1、1.6 示波器的奥秘 学案2（粤教版选修3-1）1对下列物理公式的理解，其中正确的是()A由公式a可知，加速度a由速度的变化量v和时间t决定B由公式a可知，加速度a由物体所受合外力F和物体的质量m决定C由公式E可知，电场强度E由电荷受到的电场力F和电荷的电荷量q决定 D由公式C可知，电容器的电容C由电容器所带电荷量Q和两极板间的电势差U决定答案B解析A、C、D三项均为比值法定义，且只是计算式，而不是决定式，故A、C、D错误；只有B正确2某平行板电容器的电容为C，带电荷量为Q，相距为d，今在板间中点放一电荷量为q的点电荷，则它所受到的电场力的大小为()A. B. C. D.答案C解析由U，E，F

2、Eq得：F.3. 电子电荷量为e，质量为m，以速度v0沿着电场线射入场强为E的匀强电场中，如图1所示，电子从A点入射到达B点速度为零，则A、B两点的电势差为_；A、B间的距离为_图1答案 解析由分析知，电子进入电场，只在电场力作用下运动，所以电场力对电子做负功由动能定理得：0mvUe，U又UEd，d.一、带电微粒在重力作用下的运动带电微粒不同于带电粒子；它的质量较大，重力不能忽略，因此带电微粒在电场中至少受两个力作用例1两平行金属板A、B水平放置，一个质量为m5106 kg的带电微粒，以v02 m/s的水平速度从两板正中央位置射入电场，如图2所示，A、B两板间距离为d4 cm，板长l10 cm

3、.图2(1)当A、B间的电压为UAB1 000 V时，微粒恰好不偏转，沿图中虚线射出电场，求该粒子的电荷量和电性(2)令B板接地，欲使该微粒射出偏转电场，求A板所加电势的范围解析(1)当UAB 1 000 V时，重力跟电场力相等，微粒才沿初速度v0方向做匀速直线运动，故qmg，q2109C；重力方向竖直向下，电场力方向竖直向上，而场强方向竖直向下(UAB0)，所以粒子带负电(2)当qEmg时，带电粒子向上偏，从右上边缘M点飞出，如图所示，设此时A1，因为B0，所以UAB1，电场力和重力都沿竖直方向，粒子在水平方向做匀速直线运动，速度vxv0；在竖直方向ag，侧位移y，所以dat2，t，代入a和

4、t解得12 600 V当qEmg时，带电微粒向下偏转，设A2，则竖直方向ag，同理可得2600 V，故欲使微粒射出偏转电场，A板电势的范围为600 VA2 600 V.答案(1)2109 C负电(2)600 VA2 600 V变式训练1如图3所示，水平放置的平行板间的匀强电场正中间的P点有一个带电微粒正好处于静止状态，如果将平行带电板改为竖直放置，带电微粒的运动将是()图3A继续保持静止状态B从P点开始做自由落体运动C从P点开始做平抛运动D从P点开始做初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动答案D解析对微粒进行受力分析可知：mgEq若将平行板改为竖直，则微粒受力Fmg所以微粒将做初速度为零的匀加

5、速直线运动，ag.方法总结有关带电粒子的重力是否忽略问题若所讨论的问题，带电粒子受到的重力远远小于电场力，即mgqE，则可忽略重力的影响譬如：一电子在电场强度为4.0103 V/m的电场中，它所受到的电场力的大小为FeE6.41016 N，它所受到的重力Gmg8.91030 N，1.41014.可见，重力在此问题中的影响微不足道，完全可以略去不计此时若考虑了重力，反而会给问题的解决带来不必要的麻烦要指出的是，忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量反之，若带电粒子所受的重力跟电场力可以比拟，譬如：在密立根油滴实验中，带电油滴在电场中受力平衡，显然这时就必须考虑重力了若再忽略重力，油滴平衡的依据就不存

6、在了总之，是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定，一般说来：(1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)(2)带电粒子：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力二、带电粒子在偏转过程中的能量变化粒子动能的变化由动能定理求解关键是正确的求出各力做功的代数和；粒子电势能的变化等于电场力做的功，关键点是把电场力做的功找准求对例2一个初动能为Ek的带电粒子以速度v垂直电场线方向飞入两块平行金属板间，飞出时动能为3Ek.如果这个带电粒子的初速度增加到原来的2倍，不计重力，那么该粒子飞出时动能为()A4Ek B

7、4.5Ek C6Ek D9.5Ek解析带电粒子做类平抛运动，平行于极板方向的速度大小不变，带电粒子通过电场的时间变为原来的，沿电场方向的位移变为原来的，电场力做功变为原来的.由动能定理得EkqEyyqE原速飞过时由动能定理有Ek3EkEkqEy 而EkEk末4Ek 解得Ek末4.5 Ek答案B变式训练2如图4所示，O1O2为带电平行板电容器的中轴线，三个相同的带电粒子沿轴线射入两板间粒子1打到B板的中点，粒子2刚好打在B板边缘，粒子3从两板间飞出，设三个粒子只受电场力作用，则()图4A三个粒子在电场中运动时间关系为t1t2t3B三个粒子在电场中运动时间关系为t1t2t3C三个粒子在电场中运动的

8、初速度关系为v1v2v3D三个粒子在飞行过程中动能的变化量关系为E1E2E3答案B解析粒子在电场中做类平抛运动，竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a，由yat2可判断出t1t2t3，故A错误，B正确；水平方向做匀速直线运动，结合xvt可判断出v1v2v3，所以C错误；由动能定理知qEyEk，故E1E2E3，故D错误方法总结电场力做的功等于qEy，y是粒子在竖直方向的偏转量，y不一定等于(d为两板间距)三、等效法在电场中的应用等效方法的实质是在力的作用效果相同的前提下相互替代，其优点是将非理想模型转化为理想模型，使复杂问题变得简单带电体在匀强电场中受恒定电场力和重力，可根据力的独

9、立作用原理分别研究每一种力对物体的作用效果；也可以求出电场力和重力的合力，即“等效重力”，再与重力场中的力学问题进行类比解答例3半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图5所示，珠子所受静电力是其重力的，将珠子从环上最低位置A点由静止释放，则：图5(1)珠子所能获得的最大动能是多大？(2)珠子对环的最大压力是多大？解析(1)因为qEmg，所以qE、mg的合力F合与竖直方向的夹角的正切值tan ，即37，则珠子由A点静止释放后从A到B过程中做加速运动，如下图所示，B点动能最大，由动能定理得：qErsin mgr(1cos )Ek，解

10、得B点动能即最大动能Ekmgr.(2)设珠子在B点受圆环弹力为FN，有FNF合，即FNF合mgmgmgmg.由牛顿第三定律得，珠子对圆环的最大压力也为mg.答案(1)mgr(2)mg变式训练3在水平向右的匀强电场中，有一质量为m、带正电的小球，用长为l的绝缘细线悬挂于O点，当小球静止时细线与竖直方向夹角为，如图6所示，现给小球一个初速度v0，使小球能在竖直平面内做圆周运动试问：小球在做圆周运动的过程中，在哪一位置速度最小？速度最小值为多大？图6答案A点速度最小.解析重力跟电场力的合力为：，从B到A的过程由动能定理得：2lmvmv解得：vA .方法总结因为小球在B点时静止，所以小球在B点受力平衡

11、，对小球进行受力分析，小球受重力mg、拉力FT和电场力F作用当小球向上转时，拉力不做功，只有重力和电场力做功，并且重力和电场力始终不变，所以我们可以将小球所受的重力和电场力看做一个力，即这两个力的合力这样就可以把这个问题转换成一个我们所熟悉的圆周运动来处理了，这个合力就相当于只有重力在小球上做功时的“重力”了，那么平衡点B就相当于小球运动的最低点，A点就相当于小球运动的最高点，此即为小球速度最小的位置【即学即练】1如图7所示，有一质量为m、带电荷量为q的油滴，被置于竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中，设油滴是从两板中间位置，并以初速度为零进入电场的，可以判定()图7A油滴在电场中做抛物线运动

12、B油滴在电场中做匀加速直线运动C油滴打在极板上的运动时间只决定于电场强度和两板间距离D油滴打在极板上的运动时间不仅决定于电场强度和两板间距离，还决定于油滴的比荷答案BD解析油滴受重力和电场力作用，且两个力大小方向均恒定，即油滴受到恒定的合外力作用，且初速度为0，所以粒子沿合力方向做匀加速直线运动，B项正确；粒子打到极板上的时间由水平方向位移at2决定，t ，故D选项正确2一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向两个比荷不同的带正电的粒子a和b从电容器中的P点(如图8所示)以相同的水平速度射入两平行板之间，测得a和b与电容器极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为12.若不计重力，则a和b的比荷之比是()图8A12 B18 C21 D41答案D解析两带电粒子都做类平抛运动，在水平方向上做匀速运动，有xv0t；在竖直方向上做匀加速运动，有yat2t2，整理得，因为场强E相同，初速度v0相同，偏移量y相同，所以比荷与水平位移的平方成反比，故选项D正确3. 如图9示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场中的中点P以相同的初速度垂直于电场方向进入电场，它们分别落在A、B、C三点，可以判断()图9A落在A点的小球带正电，落在B点的小球不带电B三个小球在电场中运动