1、高中物理选修3-1鲁科版第二章 电势能与电势差第五讲 习题课 带电粒子在电场中的运动目标定位带电粒子在电场中的运动加深对电场中带电粒子的加速和偏转的理解和应用.巩固用能量的观点解决电场力做功的问题.12目标定位预习导学课堂讲义对点练习掌握电场中带电粒子的圆周运动问题3预习导学2.动能定理牛顿第二定律结合运动学公式动能定理3匀速直线匀加速直线带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习4课堂讲义一、带电粒子在电场中的加速1.电子、质子、粒子、离子等微观粒子，它们的重力远小于电场力，处理问题时可以忽略它们的重力带电小球、带电油滴、带电颗粒等，质量较大，处理问题时重力不能忽略若初速度不为零
2、，则带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习2.带电粒子仅在电场力作用下加速，若初速度为零，则；课堂讲义带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习例 1 如图所示，在点电荷Q激发的电场中有A、B两点，将质子和粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？解析F电由动能定理对质子：mHv2qHU，对粒子：mv2qU，联立解得课堂讲义带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习例 1 如图所示，在点电荷Q激发的电场中有A、B两点，将质子和粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？F电借题发挥该电场为非匀强电场，带电粒子在AB间
3、的运动为变加速运动，不可能通过力和加速度的途径解出该题，但注意到电场力做功WqU这一关系对匀强电场和非匀强电场都适用，因此从能量的角度入手，由动能定理来解该题很方便课堂讲义二、带电粒子在电场中的曲线运动带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习1.运动状态分析：带电粒子(不计重力)以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向垂直的静电力作用而做匀变速曲线运动2.偏转问题的分析处理方法：类似于平抛运动的分析处理方法，即应用运动的合成与分解的知识分析处理3.运动的规律：带电粒子在匀强电场中的偏转沿初速度v0方向沿电场力qE方向偏转角度：速度：vxv0位移：xv0t
4、速度：位移：课堂讲义二、带电粒子在电场中的曲线运动带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习4两个特殊结论：(1)粒子射出电场时速度方向的反向延长线过水平位移的中点，即粒子就像是从极板间l/2处射出的一样证明：作粒子速度的反向延长线，设交于O点，利用课堂讲义二、带电粒子在电场中的曲线运动带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习4两个特殊结论：(2)无论粒子的m、q如何，只要经过同一电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出的偏移量和偏转角都是相同的，所以同性粒子运动轨迹完全重合证明：若加速电场的电压为U0y和tan与m和q均无关课堂讲义带电粒子在电场中的运动目标定位预
5、习导学课堂讲义对点练习例 1 如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电荷量为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)带电小球在板间做何种运动?(2)欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？取决于初速度和受力解析（1）小球进入板间，在电场中在重力和静电力作用下做匀减速直线运动课堂讲义带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习例 2 一束电子流在经U5000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示若两板间距离d1.0cm，板长l5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，
6、两个极板上最大能加多大电压？进入偏转电场，电子在平行于板面方向做匀速直线解析加速过程中，由动能定理有：lv0t垂直于板面方向做匀加速直线yU偏转距离课堂讲义带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习例 2 一束电子流在经U5000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示若两板间距离d1.0cm，板长l5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？偏转距离借题发挥此题是典型的带电粒子的加速和偏转的综合应用题解决此类问题要注意加速与偏转的前后联系，使关系式简化注意恰好飞出的临界条件课堂讲义三、带电粒子在交变电场中的运动带电粒
7、子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习交变电场作用下粒子所受的电场力方向发生改变，从而影响粒子的运动性质，需要分段研究，同时还要注意：由于电场力周期性变化，粒子的运动性质也具有周期性课堂讲义三、带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在电场中的运动例3 如图甲所示，在距离足够大的平行金属板A、B之间有一电子，在A、B之间加上如图乙所示规律变化的电压，在t0时刻电子静止且A板电势比B板电势高，则()在0T/2电子做朝A板做v00，匀加速直线运动T/2T电子朝A板做末速度为零的匀减速直线运动然后周期性地重复前面的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习解析A电子在A、B两板间做往复运动B在足够长的
8、时间内，电子一定会碰上A板C当t时，电子将回到出发点D当t时，电子的位移最大一直朝A板运动B课堂讲义四、带电粒子在电场中的圆周运动带电粒子在电场中的运动含有电场力作用下的圆周运动分析，与力学中的圆周运动一样，主要是两大规律的应用：牛顿第二定律和动能定理对于竖直平面内的变速圆周运动问题，在电场中临界问题可能出现在最低点，要注意受力分析，找准临界点和临界条件目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例4 如图所示，长L0.20m的丝线的一端拴一质量为m1.0104kg、带电荷量为q1.0106C的小球，另一端连在一水平轴O上，丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动，整个装置处在竖直向上的匀强电场中，电
9、场强度E2.0103N/C.现将小球拉到与轴O在同一水平面上的A点，然后无初速度地将小球释放，取g10 m/s2.求：带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习(1)小球通过最高点B时速度的大小；mgEq解析(1)小球由A运动到B由动能定理：qELmgL课堂讲义例4 如图所示，长L0.20m的丝线的一端拴一质量为m1.0104kg、带电荷量为q1.0106C的小球，另一端连在一水平轴O上，丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动，整个装置处在竖直向上的匀强电场中，电场强度E2.0103N/C.现将小球拉到与轴O在同一水平面上的A点，然后无初速度地将小球释放，取g10 m/s2.求：带电
10、粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习(2)小球通过最高点时，丝线对小球拉力的大小(2)小球到达B点时mgEqTBmg1.0103NqE2.0103NqEmg TB一定指向圆心由牛顿第二定律课堂讲义例4 如图所示，长L0.20m的丝线的一端拴一质量为m1.0104kg、带电荷量为q1.0106C的小球，另一端连在一水平轴O上，丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动，整个装置处在竖直向上的匀强电场中，电场强度E2.0103N/C.现将小球拉到与轴O在同一水平面上的A点，然后无初速度地将小球释放，取g10 m/s2.求：带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习(3)若要使带
11、电小球运动到最低点C，则在A处至少给小球多大的速度？CT恰为0由牛顿第二定律从A至C的过程(3)对点练习带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习1.如图所示，电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两板间的加速电场后飞出,不计重力的作用，则()A它们通过加速电场所需的时间相等B它们通过加速电场过程中动能的增量相等C它们通过加速电场过程中速度的增量相等D它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等带电粒子的直线运动带电粒子的直线运动解析粒子做匀加速直线运动v0越大，t越短t越短，v越小EPW电qUq、U 相同EP相同根据动能定理BD对点练习带电粒子在电场中的运动目标定位预习
12、导学课堂讲义对点练习带电粒子的偏转带电粒子的偏转2如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为()AU1U218 BU1U214CU1U212 DU1U211解析由得：U1U218A对点练习带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习3.在如图甲所示平行板电容器A、B两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,这时两板中间原来的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
13、(不计电子重力)()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.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板做来回周期性运动在0T/2电子做朝正向做v00，匀加速直线运动T/2T电子做末速度为零的正向匀减速直线运动然后周期性地重复前面的运动解析F电C 对点练习带电粒子在电场中的圆周运动带电粒子在电场中的圆周运动带电粒子在电场中的运动目标定位预习导学课堂讲义对点练习4.如图所示，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_.F电在A点时电场力提供向心力解析在B点时F电FB由A到B的过程中，由动能定理由以上各式解得FB6qE6qE再见
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