单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/9/19,0,第一章,静电场,:,带电粒子在电场中的运动,第一章:带电粒子在电场中的运动,1,1,.,会利用动力学和功能观点分析带电粒子在电场中的直线运动,.,2,.,会利用运动的合成与分解方法分析带电粒子在电场中的类平抛运动,.,3,.,会分析带电粒子在交变电场及复合场中的运动,.,教学目标,1.会利用动力学和功能观点分析带电粒子在电场中的直线运动.教,2,对于电子、氕、氘、氚核、,粒子及离子等,一般,重力,.,对于带电的颗粒如液滴、油滴、小球、尘埃等,除在题目中明确说明或暗示外,一般均应,重力,.,不考虑,考虑,带电粒子在电场中运动是否考虑重力的问题,知识点一,知识必备,对于电子、氕、氘、氚核、粒子及离子等,一般重力.对,3,1,.,受力情况,:,受重力、静电力、接触力等,.,2,.,处理方法,:,确定对象,分析受力,根据牛顿运动定律或动能定理等列方程求解,.,带电粒子在电场中的运动问题,知识点二,知识必备,1.受力情况:受重力、静电力、接触力等.带电粒子在电场中的运,4,1,.,匀速直线运动,:,此时带电粒子受到的合外力一定等于零,即所受到的电场力与其他力平衡,.,2,.,匀加速直线运动,:,带电粒子受到的合外力与其初速度方向同向,加速度恒定,则为匀加速直线运动,.,3,.,匀减速直线运动,:,带电粒子受到的合外力与其初速度方向反向,加速度恒定,则为匀减速直线运动,.,带电粒子在电场中做直线运动,考点一,学习互动,1.匀速直线运动:此时带电粒子受到的合外力一定等于零,即所受,5,例,1,如图,X3,-,1,所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的静电力的作用下由静止开始从,b,点沿直线运动到,d,点,已知,bd,与竖直方向的夹角为,45,bd,的长度为,L,匀强电场的电场强度大小为,E.,(,重力加速度为,g,),(1),此液滴带何种电荷,?,图,X3,-,1,学习互动,答案,负电,解析,因液滴做直线运动,故由受力分析可判断出液滴带负电,.,例1 如图X3-1所示,一带电液滴在重力和匀强电场对,6,例,1,如图,X3,-,1,所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的静电力的作用下由静止开始从,b,点沿直线运动到,d,点,已知,bd,与竖直方向的夹角为,45,bd,的长度为,L,匀强电场的电场强度大小为,E.,(,重力加速度为,g,),(2),求液滴从,b,点沿直线运动到,d,点的时间,;,图,X3,-,1,学习互动,例1 如图X3-1所示,一带电液滴在重力和匀强电场对,7,例,1,如图,X3,-,1,所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的静电力的作用下由静止开始从,b,点沿直线运动到,d,点,已知,bd,与竖直方向的夹角为,45,bd,的长度为,L,匀强电场的电场强度大小为,E.,(,重力加速度为,g,),(3),求,b,、,d,两点的电势差,U,bd,.,图,X3,-,1,学习互动,例1 如图X3-1所示,一带电液滴在重力和匀强电场对,8,例,2,如图,X3,-,2,所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为,C,极板间距离为,d,上极板正中有一小孔,.,质量为,m,、电荷量为,+q,的小球从小孔正上方高,h,处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处时速度恰好为零,(,空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为,g,),.,求,:,(1),小球到达小孔处的速度大小,;,图,X3,-,2,学习互动,例2如图X3-2所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为,9,(2),极板间的电场强度大小和电容器所带的电荷量,;,学习互动,(2)极板间的电场强度大小和电容器所带的电荷量;学习互动,10,例,2,如图,X3,-,2,所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为,C,极板间距离为,d,上极板正中有一小孔,.,质量为,m,、电荷量为,+q,的小球从小孔正上方高,h,处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处时速度恰好为零,(,空气阻力忽略不计,极板间电,场可视为匀强电场,重力加速度为,g,),.,求,:,(3),小球从开始下落至运动到下极板处所用的时间,.,图,X3,-,2,学习互动,例2如图X3-2所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为,11,学习互动,技巧点拨,解决带电粒子在电场中做直线运动,(,加速或减速,),的方法,(1),力和加速度方法,牛顿运动定律、匀变速直线运动公式,;,(2),功和能方法,动能定理,;,(3),能量方法,能量守恒定律,.,学习互动技巧点拨 解决带电粒子在电场中做直线运动(加速或,12,例,3,将一带电粒子以初速度,v,0,沿水平方向从,A,点射入方向竖直向上的匀强电场中,粒子从,B,点飞出电场时速度方向与电场方向的夹角为,150,电场的水平宽度为,L,如图,X3,-,3,所示,.,不计,粒子的重力,.,已知粒子的质量为,m,电荷量为,q,(,q,0),.,(1),该匀强电场的电场强度为多大,?,带电粒子在电场中做类平抛运动,考点二,图,X3,-,3,学习互动,例3 将一带电粒子以初速度v0沿水平方向从A点射入方,13,例,3,将一带电粒子以初速度,v,0,沿水平方向从,A,点射入方向竖直向上的匀强电场中,粒子从,B,点飞出电场时速度方向与电场方向的夹角为,150,电场的水平宽度为,L,如图,X3,-,3,所示,.,不计粒子的重力,.,已知粒子的质量为,m,电荷量为,q,(,q,0),.,(2),A,、,B,两点的电势差,U,AB,为多大,?,图,X3,-,3,学习互动,例3 将一带电粒子以初速度v0沿水平方向从A点射入方,14,例,4,如图,X3,-,4,所示,半径为,R,的光滑绝缘圆环竖直固定于场强大小为,E,、方向水平向右的匀强电场中,质量为,m,、带电荷量为,+q,的空心小球穿在环上,.,当小球从顶点,A,由静止开始下滑到与圆心,O,等高的位置,B,时,求小球对环,的压力,.,(,重力加速度为,g,),带电粒子,(,带电体,),在电场中做圆周运动,考点三,图,X3,-,4,学习互动,答案,2,mg+,3,Eq,方向水平向右,例4 如图X3-4所示,半径为R的光滑绝缘圆环竖直固,15,学习互动,学习互动,16,学习互动,技巧点拨,解决电场,(,复合场,),中的圆周运动问题,关键是分析向心力的来源,提供向心力的有可能是重力和电场力的合力,也有可能是单独的重力或电场力,.,有时可以把复合场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动,找出等效,“,最高点,”,和,“,最低点,”,.,学习互动技巧点拨 解决电场(复合场)中的圆周运动问题,关,17,想一想,带电粒子在交变电场中的受力有何特点,?,运动有何特点,?,怎样研究处理,?,要点总结,1,.,受力情况,:,粒子所受的静电力是周期性变化的,即与速度方向在一段时间内同向,在下一段时间内反向,.,2,.,运动特点,:,一会儿加速,一会儿减速,;,可能一直向前运动,也可能做往复运动,由粒子最初进入电场的时间决定,.,3,.,处理方法,:,应用牛顿第二定律结合运动学公式求解,.,带电粒子在交变电场中运动问题,【,自由选学,】,考点四,学习互动,想一想 带电粒子在交变电场中的受力有何特点?运动有何特点,18,例,5,在如图,X3,-,5,甲所示的平行板电容器的,A,、,B,两板上加有如图乙所示的交变电压,开始时,B,板的电势比,A,板的高,这时在两板中间的电子在静电力作用下由静止开始运动,.,设电子在运动中不与极板发生碰撞,则下列说法正确的是,(,不计电子重力,)(,),A,.,电子先向,A,板运动,然后向,B,板运动,再返回,A,板做周期性运动,B,.,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,板做周期性运动,图,X3,-,5,学习互动,例5 在如图X3-5甲所示的平行板电容器的A、B两板上,19,学习互动,答案,C,解析,由运动学和动力学规律画出如图所示的,v-t,图像,可知电子一直向,B,板运动,选项,C,正确,.,学习互动答案 C解析 由运动学和动力学规律画出如图所,20,图,X3,-,6,学习互动,答案,B,图X3-6学习互动答案 B,21,学习互动,学习互动,22,1,.,如图甲所示,两个平行金属板,P,、,Q,竖直放置,两板间加上如图乙所示的电压,.t=,0,时,Q,板比,P,板电势高,5 V,此时在两板的正中央,M,点处放一个电子,速度为零,电子在静电力作用下运动,位置和速度随时间变化,.,假设电子始终未与两板相碰,则在,0,t,8,10,-,10,s,的时间内,这个电子处于,M,点的右侧、速度方向向左且速度逐渐减小的时间,t,满足,(,),A,.,0,t,2,10,-,10,s,B,.,2,10,-,10,s,t,4,10,-,10,s,C,.,4,10,-,10,s,t,6,10,-,10,s,D,.,6,10,-,10,s,t,8,10,-,10,s,甲,乙,备用习题,答案,D,1.如图甲所示,两个平行金属板P、Q竖直放置,两板间加上如图,23,备用习题,甲,乙,备用习题 甲乙,24,2,.,(,多选,),如图甲所示,电子静止在两平行金属板,A,、,B,间的,a,点,从,t=,0,时刻开始,A,、,B,板间电势差按如图乙所示规律变化,则下列说法中正确的是,(,),A,.,电子可能在极板间做往复运动,B,.,若,t,1,时刻电子还未从小孔,P,飞出,则,t,1,时刻电子具有最大动能,C,.,电子能从小孔,P,飞出,且飞出时,的动能不大于,eU,0,D,.,电子不可能在,t,2,t,3,时间内从小孔,P,飞出,备用习题,答案,BC,2.(多选)如图甲所示,电子静止在两平行金属板A、B间的a点,25,解析,若电子在电场中运动的时间大于电势差变化的一个周期,则电子在,0,t,1,时间内向,B,板加速,在,t,1,t,2,时间内减速,在,t,2,时刻速度恰好为零,之后电子会重复上述运动,所以电子一直向,B,板运动,直到从小孔,P,穿出,A,错误,;,备用习题,若,t,1,时刻电子还未从小孔,P,飞出,则,t,1,时刻电子具有最大动能,B,正确,;,电子穿出小孔,P,的时刻不确定,但穿出时的动能不大于,eU,0,C,正确,D,错误,.,解析 若电子在电场中运动的时间大于电势差变化的一个周期,26,3,.,长为,L,的平行金属板与水平面成,角放置,板间有匀强电场,.,一个电荷量为,-q,、质量为,m,的液滴以速度,v,0,垂直于电场方向射入两极板间,如图所示,射入后液滴沿直线运动,.,(,重力加速度为,g,),(1),两极板间的电场强度为多大,?,备用习题,3.长为L的平行金属板与水平面成角放置,板间有匀强电场.一,27,3,.,长为,L,的平行金属板与水平面成,角放置,板间有匀强电场,.,一个电荷量为,-q,、质量为,m,的液滴以速度,v,0,垂直于电场方向射入两极板间,如图所示,射入后液滴沿直线运动,.,(,重力加速度为,g,),(2),液滴离开电场时的速度为多少,?,备用习题,3.长为L的平行金属板与水平面成角放置,板间有匀强电场.一,28,1,.,(,带电粒子在电场中做直线运动,),如图,X3,-,7,所示,真空中只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场,在竖直平面内有一初速度为,v,0,的带电微粒,恰能沿图示虚线由,A,向,B,做直线运动,那么,(,),A,.,微粒带正、负电荷都有可能,B,.,微粒做匀减速直线运动,C,.,微粒做匀速直线运动,D,.,微粒做匀加速直线运动,图,X3,-,7,自我检测,解析,微粒做直线运动的条件是速度方向与合力方向在同一条直线上,只有微粒受到水平向左的静电力才能使合力方向与速度方向在同一条直线上,由此可知微粒所受的静电力方向与场强方向相反,则微粒一定带负电,且微粒做匀减速直线运动,故选项,B,正确,.,答案,B,1.(带电