高中物理选修3-1精品课件：习题课三-带电粒子在电场中的运动.pptx

1、习题课三带电粒子在电场中的运动习题课三带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的直线运动带电粒子在电场中的直线运动图图1精典示例精典示例例例1如图如图1所示，水平放置的所示，水平放置的A、B两平行板相距两平行板相距h，上板，上板A带正电，现有质量为带正电，现有质量为m、带电荷量为带电荷量为q的小球在的小球在B板下方距离板下方距离B板为板为H处，以初速度处，以初速度v0竖直向上从竖直向上从B板小孔板小孔进入板间电场。进入板间电场。(1)带电小球在板间做何种运动？带电小球在板间做何种运动？(2)欲使小球刚好打到欲使小球刚好打到A板，板，A、B间电势差为多少？间电势差为多少？1带电粒子在电场中做直线运

2、动带电粒子在电场中做直线运动(1)匀速直线运动：此时带电粒子受到的合外力一定等于零，即所受到的电场力与匀速直线运动：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。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。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。(3)匀减直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向反向。匀减直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向反向。2分析带电粒子在电场中做直线运动的方法分析带电粒子在电场中做直线运动的方法(1)动力学方法动力学方法牛顿运动定律、匀变速直线运动公式。牛顿运动定律、匀变速直线运动公式。(2)

3、功和能方法功和能方法动能定理。动能定理。(3)能量方法能量方法能量守恒定律。能量守恒定律。针对训练针对训练1(多选多选)如图如图2所示，所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为是真空中的两块平行金属板，质量为m、电、电荷量为荷量为q的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当由小孔进入电场，当M、N间电压为间电压为U时，粒子时，粒子恰好能到达恰好能到达N板。如果要使这个带电粒子到达板。如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的板间距的 后返回，下列措后返回，下列措施中满足要求的是施中满足要求的是(不计带电粒子的重力不计带电粒子的重力)()图图2答案答案BD带电粒子在电场中的类

4、平抛运动带电粒子在电场中的类平抛运动精典示例精典示例例例2 长为长为L的平行金属板竖直放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电的平行金属板竖直放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为场，一个带电荷量为q、质量为、质量为m的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度v0紧贴左极板垂直于紧贴左极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从右极板边缘射出，射出时速度恰与右极板成电场线方向进入该电场，刚好从右极板边缘射出，射出时速度恰与右极板成30角，如图角，如图3所示，不计粒子重力，求：所示，不计粒子重力，求：图图3(1)粒子末速度的大小；粒子末速度的大小；(2)匀强电场的场强；匀强电

5、场的场强；(3)两板间的距离。两板间的距离。(1)分析带电粒子在电场中做类平抛运动的方法：利用运动的合成与分解把曲线运分析带电粒子在电场中做类平抛运动的方法：利用运动的合成与分解把曲线运动转换为直线运动。利用的物理规律有：牛顿运动定律结合运动学公式、动能定动转换为直线运动。利用的物理规律有：牛顿运动定律结合运动学公式、动能定理、功能关系等。理、功能关系等。(2)分析此类问题要注意：粒子在哪个方向不受力，在哪个方向受电场力，粒子的分析此类问题要注意：粒子在哪个方向不受力，在哪个方向受电场力，粒子的运动轨迹向哪个方向弯曲。运动轨迹向哪个方向弯曲。针对训练针对训练2(2018黄冈模拟黄冈模拟)如图如

6、图4所示，一电荷量为所示，一电荷量为q的带电粒子以一定的初速度的带电粒子以一定的初速度由由P点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直，粒子从点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直，粒子从Q点射出电场时，其速度点射出电场时，其速度方向与电场线夹角为方向与电场线夹角为30。已知匀强电场的宽度为。已知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为两点的电势差为U，不计重力作用，设不计重力作用，设P点的电势为零。则下列说法正确的是点的电势为零。则下列说法正确的是()图图4答案答案C带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在交变电场中的运动精典示例精典示例例例3 在如图在如图5所示的平行板电容器的两板所示的平行板电容器的

7、两板A、B上分别加如图上分别加如图6甲、乙所示的两种甲、乙所示的两种电压，开始电压，开始B板的电势比板的电势比A板高。在电场力作用下原来静止在两板中间的电子开板高。在电场力作用下原来静止在两板中间的电子开始运动。若两板间距足够大且不计重力，试分析电子分别在甲、乙两种交变电始运动。若两板间距足够大且不计重力，试分析电子分别在甲、乙两种交变电压作用下的运动情况，并定性画出相应的压作用下的运动情况，并定性画出相应的vt图象。图象。图图5图图6答案答案见解析见解析针对训练针对训练3(多选多选)带正电的微粒放在电场中，场强的大小和方向随时间变化的规带正电的微粒放在电场中，场强的大小和方向随时间变化的规律

8、如图律如图7所示。带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动，则下列说法中正所示。带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动，则下列说法中正确的是确的是()图图7A微粒在微粒在01 s内的加速度与内的加速度与12 s内的加速度相同内的加速度相同B微粒将沿着一条直线运动微粒将沿着一条直线运动C微粒做往复运动微粒做往复运动D微粒在第微粒在第1 s内的位移与第内的位移与第3 s内的位移相同内的位移相同解析解析设粒子的速度方向、位移方向向右为正，作出粒子的设粒子的速度方向、位移方向向右为正，作出粒子的vt图象如图所示。图象如图所示。由图可知选项由图可知选项B、D正确。正确。答案答案BD要点归纳要点归纳1解

9、决电场解决电场(复合场复合场)中的圆周运动问题，关键是分析向心力的来源，指向圆心的中的圆周运动问题，关键是分析向心力的来源，指向圆心的力提供向心力，向心力的提供有可能是重力和静电力的合力，也有可能是单独力提供向心力，向心力的提供有可能是重力和静电力的合力，也有可能是单独的重力或静电力。的重力或静电力。2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“最高最高点点”和和“最低点最低点”。带电体带电体(或带电粒子或带电粒子)在电场中的圆周运动在电场中的圆周运动精典示例精典示例例例4 如图如图8所示，半径为所示，半径为r的

10、绝缘细圆环的环面固定在水平面上，场强为的绝缘细圆环的环面固定在水平面上，场强为E的匀强的匀强电场与环面平行。一电荷量为电场与环面平行。一电荷量为q、质量为、质量为m的小球穿在环上，可沿环做无摩擦的小球穿在环上，可沿环做无摩擦的圆周运动，若小球经的圆周运动，若小球经A点时，速度点时，速度vA的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用，求：水平方向无力的作用，求：图图8(1)速度速度vA的大小；的大小；(2)小球运动到与小球运动到与A点对称的点对称的B点时，对环在水平方向的作用力的大小。点时，对环在水平方向的作用力的大小。针对训练针对训练4 如图如图9所示，所示，ABCD为放在为放在E1.0103 V/m的水平匀强电场中的绝缘的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中光滑轨道，其中BCD部分是直径为部分是直径为20 cm的半圆环，的半圆环，AB15 cm，今有，今有m10 g、q104 C 的小球从静止由的小球从静止由A起沿轨道运动，求：起沿轨道运动，求：图图9(1)运动到图中运动到图中C处时速度；处时速度；(2)在在C处时对轨道的压力；处时对轨道的压力；(3)要使小球能运动到要使小球能运动到D点，开始时小球的位置应离点，开始时小球的位置应离B点距离。点距离。