【學海導航】高中物理第2輪復習 專題3 第1講 帶電粒子在電場中的運動課件

專題三帶電粒子在電、

磁場中的運動

第一講

帶電粒子在電場中的運動

一、庫侖定律二、電場強度1．大小

2．方向(1)正電荷在電場中的受力方向；負電荷在電場中的受力的反方向．(2)電場線的切線方向．(3)電場中電勢降低最快的方向．

3．電勢差、電勢、電勢能的變化、電勢能電勢高低的判斷：順著電場線方向電勢降低．(3)電荷移動時其電勢能的變化由電場力做的功量度

=-W=-qU.電勢能的變化與電場力做功的關系：電場力做正功電勢能減少；電場力做負功電勢能增加．

三、帶電粒子在電場中的運動

1．帶電粒子在電場中的加速：通常用

Ek=qU計算帶電粒子獲得的動能．

2．帶電粒子在勻強電場中的偏轉：四、電容器

類型一：電場線與等勢面、電場力做功與電勢能的變化電場線是對電場強度分布情況的形象描繪，等勢面是對電勢分布情況的形象描繪，兩者的關系是：①電場線與等勢面垂直；②電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；③電場線越密處等差等勢面也越密．電荷在電場中移動時電勢能的變化由電場力做的功來量度，兩者的關系是：電場力做正功電勢能減少，且減少的電勢能等于電場力做的功；電場力做負功，電勢能增加，且增加的電勢能等于克服電場力做的功．【例1】如圖3-1-1所示，虛線a、b、c是電場中的三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相同，實線為一個帶正電的質點僅在電場力作用下，通過該區(qū)域的運動軌跡，P、Q是軌跡上的兩點．下列說法中正確的是(

)A．三個等勢面中，等勢面a的電勢最高B．帶電質點一定是從P點向Q點運動C．帶電質點通過P點時的加速度比通過Q點時小D．帶電質點在P點時的電勢能比在Q點的電勢能大【解析】根據(jù)電場線與等勢面垂直的關系畫出電場線，根據(jù)合力和軌跡的關系，可以判定：質點在各點受的電場力方向斜向下方．由于是正電荷，所以電場線方向也斜向下方．畫出電場線后，不難判斷出答案只有D是正確的．【答案】D【規(guī)律方法總結】本題考查了電場強度、電場線、電勢差、電勢、等勢線等基本概念，以及電場線與等勢面的關系、電場力做功與電勢能的變化關系．解題的關鍵：①根據(jù)電場線與等勢面垂直的關系畫出電場線．②根據(jù)力沿電場線的切線并指向軌跡的凹側確定力的方向．③根據(jù)速度方向(軌跡的切線方向)與力的方向的夾角確定電場力做功的正負．④根據(jù)電場力做功與電勢能的變化關系確定電勢能的變化情況．⑤根據(jù)電場線或等勢面的疏密比較電場強度的大小，從而比較加速度的大?。咀兪绞筋}題】如圖圖3--1--2所示示，，勻勻強強電電場場中中有有a、b、c三點點．．在在以以它它們們?yōu)闉轫旐旤c點的的三三角角形形中中，，B【解析析】如圖圖，，根根據(jù)據(jù)勻勻強強電電場場的的電電場場線線與與等等差差等等勢勢面面是是平平行行等等間間距距排排列列，，且且電電場場線線與與等等勢勢面面處處處處垂垂直直，，沿沿著著電電場場線線方方向向電電勢勢均均勻勻降降落落，，取取ab的中中點點O，即即為為三三角角形形的的外外接接圓圓的的圓圓心心，，且且該該點點電電勢勢為為2V，故故Oc為等等類型型二二：：帶帶電電粒粒子子在在交交變變電電場場中中的的加加速速和和減減速速運運動動對于于帶帶電電粒粒子子在在交交變變電電場場中中的的運運動動問問題題，，一一般般采采用用圖圖解解法法較較好好，，畫畫出出相相應應的的速速度度—時間間圖圖象象，，橫橫軸軸表表示示時時間間，，縱縱軸軸表表示示速速度度，，斜斜率率表表示示加加速速度度，，圖圖線線與與坐坐標標軸軸所所圍圍面面積積表表示示位位移移．．【例2】】(2011·北京京)靜電電場場方方向向平平行行于于x軸，，其其電電勢勢φ隨x的分分布布可可簡簡化化為為如如圖圖3--1--3所示示的的折折線線，，圖圖中中和d為已已知知量量．．一一個個帶帶負負電電的的粒粒子子在在電電場場中中以以x=0為中中心心，，沿沿x軸方方向向做做周周期期性性運運動動．．已已知知該該粒粒子子質質量量為為m、電電量量為為-q，其動能能與電勢勢能之和和為-A(0<A<qφ0)，忽略重重力．求求：(1)粒子所受受電場力力的大小??；(2)粒子的運運動區(qū)間間；(3)粒子的運運動周期期．圖3-1--3【解析】(1)由圖可知知，0與d(或-d)兩點間的的電勢差差為電場強度度的大小小【變式題】(2011·安徽)如圖3-1--4(a)所示的兩兩平行正正對的金金屬板A、B間加有如如圖3-1--4(b)所示的交交變電壓壓，一重重力可忽忽略不計計的帶正正電粒子子被固定定在兩板板的正中中間P處．若在在t0時刻釋放放該粒子子，粒子子會時而而向A板運動，，時而向向B板運動，，并最終終打在A板上．則則t0可能屬于于的時間間段是()圖3-1--4B【解析】本題可從從特殊時時刻開始始研究粒粒子的運運動情況況．類型三：：帶電粒粒子在電電場中的的偏轉帶電粒子子(不計重力力)垂直于電電場線進進入電場場，做勻勻變速曲曲線運動動(類平拋運運動)．【例3】如圖3-1--5所示，正正方形區(qū)區(qū)域abcd邊長L=8cm，內有平平行于ab方向指向向bc邊的勻強強電場，，場強E=3750V/m，一帶正正電的粒粒子電荷荷量q=10-10C，質量m=10-20kg，沿電場場中心線線RO飛入電場場，初速速度v0=2×106m/s，粒子飛飛出電場場后經過過界面cd、PS間的無電電場區(qū)域域后，進進入固定定在O點的點電電荷Q形成的圖3-1--5電場區(qū)域域，一進進入該區(qū)區(qū)域即開開始做勻勻速圓周周運動(設點電荷荷左側的的電場分分布以界界面PS為界限，，且不受受PS影響)．已知cd、PS相距s=12cm，粒子穿穿過PS最后垂直直打在放放置于中中心線上上的熒光光屏MN上．不計計粒子重重力(靜電力常常數(shù)k=9×109N·m2/C2)，試求：：(1)粒子穿過過界面PS時偏離中中心線OR的距離y；(2)粒子穿過過界面PS時的速度度大小與與方向；；(3)O點與PS面的距離離x；(4)點電荷Q的電性及及電荷量量大?。窘馕觥?1)粒子在正正方形區(qū)區(qū)域abcd中運動發(fā)發(fā)生的側側移【變式題】(2011·濟南模擬擬)如圖3-1--6所示，甲甲圖是用用來使帶帶正電的的離子加加速和偏偏轉的裝裝置．乙乙為該裝裝置中加加速與偏偏轉電場場的等效效模擬圖圖．以y軸為界，，左側為為沿x軸正向的的勻強電電場，場場強為E.右側為沿沿y軸負方向向的另一一勻強電電場．已已知OA⊥AB，OA=AB，且OB間圖3-1--6的電勢差差為U0.若在x軸的C點無初速速地釋放放一個電電荷量為為q、質量為為m的正離子子(不計重力力)，結果正正離子剛剛好通過過B點，求：：(1)CO間的距離離d；(2)粒子通過過B點的速度度大?。畧D3-1--6【解析】(1)設正離子子到達O點的速度度為v0(其方向沿沿x軸的正方方向)則正離子子從C點到O點，由動動能定理理得：類型四：：電場與與力學知知識的綜綜合應用用處理帶電電粒子在在勻強電電場和重重力場的的疊加場場中的運運動問題題，可將將疊加場場合成為為等效重重力場，，電場力力與重力力的合力力為等效效重力．．【例4】(2011·石家莊模模擬)相距L=12.5m、質量均均為m的兩滑塊塊A、B，靜放在在足夠長長的絕緣緣水平面面上，與與水平面面間的動動摩擦因因數(shù)均為為μ=0.2，其中A電荷量為為+q，B不帶電．．現(xiàn)在水水平面附附近空間間加有場場強、水平向向右的勻勻強電場場，A開始向右右運動，，并與B發(fā)生多次次對心碰碰撞，且且碰撞時時間極短短，每次次碰后兩兩滑塊交交換速度度、A帶電量保保持不變變、B始終不帶帶電．g取10m/s2.試求：(1)A、B第一次碰碰后B的速度vB1；(2)A、B從第五次次碰后到到第六次次碰的過過程中B運動的時時間t；(3)B運動的總總路程x.【解析】(1)對A，根據(jù)牛牛頓第二二定律【變式題】(2011·海淀一模模)在真空中中水平放放置平行行板電容容器，兩兩極板間間有一個個帶電油油滴，電電容器兩兩板間距距為d，當平行行板電容容器的電電壓為U0時，油滴滴保持靜靜止狀態(tài)態(tài)，如圖圖3-1--7所示．當當給電容容器突然然充電使使其電圖3-1--7【解析】(1)油滴靜止止時類型五：：電容器器與傳感感器【例5】傳感器應應用的一一個基本本思想是是“轉換換”的思思想，即即利用傳傳感器把把難以直直接測量量的力學學量轉換換為容易易測量的的電學量量．這種種轉換既既使測量量比較方方便，而而且能輸輸入電子子計算機機，對電電學量所所載的信信息進行行計算和和處理．．如圖3-1-8所示為一測速速計原理圖，，其基本原理理即是把測量量速度這一力力學量轉換成成電流進行測測量．滑動圖3-1-8圖3-1-8【解析】計算出滑動觸觸頭P移過一微小距距離時電容器上的的電壓變化，，可得電容器器上的充放電電電流的表達達式，據(jù)此可可求得速度．．先估計流過過電阻絲上的的【答案】0.1m/s；向右【規(guī)律方法總結結】分析有關電容容器在靜電場場中的應用的的習題的思路路是：①首先確定不不變量，若電電容器充電后后斷開電源，，則Q不變；若電容容器始終和直直流電源相連連，則U