高二物理人教选修31配套课件第一章第12讲习题课带电粒子在电场中的运动

1、第12讲习题课：带电粒子在电场中的运动,目标定位 1.加深对电场中带电粒子的加速和偏转的理解和应用. 2.掌握电场中带电粒子的圆周运动问题的分析方法.,预习导学 梳理识记点拨,1.平行板电容器内的场强与电势差的关系式为 ，其电势差与电容的关系式为_. 2.带电粒子在电场中做加速或减速直线运动时，若是匀强电场，可用 或 两种方式分析求解；若是非匀强电场，只能用 分析求解.,动能定理,牛顿第二定律结合运动学公式,动能定理,3.带电粒子在电场中做类平抛运动，可将粒子的运动分解为初速度方向的 运动和电场力方向的初速度为零的_ _运动. 4.物体做匀速圆周运动，受到的向心力为F_.,mr2,匀速直线,匀

2、,加速直线,课堂讲义 理解深化探究,一、带电微粒在电场中的直线运动 分析带电体在电场中运动问题的几个关键环节. (1)做好受力分析.根据题设条件判断重力是否可以忽略. (2)做好运动分析.要明确带电体的运动过程、运动性质及运动轨迹等. (3)应用运动和力的关系，根据牛顿第二定律结合运动学公式求解.,例1如图1所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上极板A带正电，现有质量为m、电荷量为q的小球在B板下方距离B板为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场. (1)带电小球做何种运动？,图1,解析带电小球在电场外只受重力的作用做匀减速直线运动，在电场中受重力和静电力作用做匀减速直线运动. 答

3、案做匀减速运动,(2)欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？,规律总结带电小球、带电油滴、带电颗粒等一些带电体的重力较大，在分析其运动情况时不能忽略其重力的作用.,二、带电粒子在电场中的类平抛运动 1.带电粒子垂直进入电场做类平抛运动的规律,2.涉及到功能关系时，也可以根据动能定理列方程.,解析阴极A受热后发射电子，这些电子沿各个方向射向右边匀强电场区域，取两个极端情况如图所示. 沿极板竖直向上且速率为v的电子，受到向右的电场力作用做类平抛运动打到荧光屏上的P点.,竖直方向上yvt，,借题发挥求解本题的关键是分析出电子击中屏时使y有最大值的条件.在分析此类问题时，注意运用运动的合成与分解

4、的方法，并画出示意图.,三、带电粒子在交变电场中运动 当空间存在交变电场时，粒子所受电场力方向将随着电场方向的改变而改变，从而影响粒子的运动性质；由于电场力周期性变化，粒子的运动性质也具有周期性.研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究，特别注意带电粒子进入交变电场时的时刻及交变电场的周期.,例3在如图3甲所示平行板电容器A、B两极板上加上如图乙所示的交变电压，开始B板的电势比A板高，这时两极板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是(不计电子重力)(),甲 乙 图3,A.电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性 来回运动 B.

5、电子一直向A板运动 C.电子一直向B板运动 D.电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性 来回运动,解析由运动学和动力学规律画出如图所示的vt图象可知，电子一直向B板运动，C正确.,答案C,四、电场中粒子的圆周运动问题 电学知识与圆周运动结合的综合问题是近几年高考热点.解决这类问题的基本方法和力学中的情形相同，但处理时要充分考虑到电场力的特点，明确向心力的来源，灵活应用等效法、叠加法等分析解决问题.,例4如图4所示，一绝缘细圆环半径为r，其环 面固定在水平面上，电场强度为E的匀强电场与 圆环平面平行，环上穿有一电荷量为q、质量 为m的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动，若小球经A点时

6、速度vA的方向恰与电场线垂直，且圆环与小球间沿水平方向无作用力，则速度vA_.当小球运动到与A点对称的B点时，小球对圆环在水平方向的作用力FB_.,图4,由以上各式解得FB6qE.,6qE,对点练习 巩固应用反馈,带电粒子的加速 1.在如图5的匀强电场中，若一个点电荷从P点由静止 释放，则以下说法中正确的是() A.该点电荷可能做匀变速曲线运动 B.该点电荷一定向右运动 C.电场力对该点电荷可能不做功 D.该点电荷一定做匀加速直线运动,图5,解析电荷受到水平方向上的电场力做匀加速直线运动，因为电荷的电性未知，无法确定向哪个方向做匀加速直线运动，故A、B错误，D正确. 电荷在运动的过程中，电场力

7、做正功，故C错误. 答案D,带电粒子的偏转 2.如图6所示，两极板与电源相连接，电子从负 极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好 从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为 原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的(),图6,答案C,带电粒子在交变电场中的运动 3.在空间有正方向水平向右、大小按如图7所 示的图线变化的电场，位于电场中A点的电子 在t0时速度为零，在t1 s时，电子离开A 点的距离大小为l.那么在t2 s时，电子将处 在() A.A点B.A点左方l处 C.A点右方2l处D.A点左方2l处,图7,解析第1 s内电场方向向右，电子受到的静电力方向向左，电子向左做匀加速直线运动，位移为l，第2 s内电子受到的静电力