《带电粒子在电场中的运动习题课.ppt

第九节 带电粒子在电场中的运动  习题课 一．带电粒子在电场中的运动情况 ⑴．带电粒子在电场中的平衡问题 若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。 例2：带电小球用细绳悬挂，在电场中处于静止状态，细绳与竖起方向的夹角为θ，如图所示，该粒子带正电还是负电?如果粒子的质量为m,两板间距离为d,电压为U，则其电荷量为多少？它与负极板的距离为X，剪断细绳，小球做什么运动？到达负极板的速度是多大？时间为多少？ 一．带电粒子在电场中的运动情况 例4：两个相距为d 的平行金属板,有正对着的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电场, 一质量为m,带电量为+q 的带电粒子,在t =0时刻在A孔处无初速释放, 1）试判断带电粒子能否穿过B孔？（ t=0时刻A板电势高） 2）作出粒子运动的V－t图象 3）为使粒子到达 B孔时速度最大， A、B间距应满足 的条件？ 例4拓展：两个相距为d 的平行金属板,有正对着的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电场, 一质量为m,带电量为+q 的带电粒子,在t =T/4时刻在A孔处无初速释放, 1）作出粒子运动的V－t图象 2）试判断带电粒子能否穿过B孔？（ t=0时刻A板电势高） 例5：带电粒子所带的电量为q,质量为m，板间电势差为U,板距为d,板长为L，电荷由正极板边缘A点静止释放，粒子沿直线AB运动到负极板，试问粒子带什么电？做什么运动？粒子到达负极板的速度为多大？时间为多少？ 看高考：如图所示，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速度恰为零（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； （2）极板间电场强度大小和 电容器所带电荷量； （3）小球从开始下落运动到 下极板的时间。 带电粒子在电场中的圆周运动 物体在竖直面内的圆周运动的临界条件： 绳子的拉力为零 分析竖直面内的圆周运动的工具： 1过程分析：动能定理 注意：分析做功的力有哪些，初末位置的确定。 2状态分析：牛顿第二定律。 例题11一小球质量为m,带电量为q,用长L的细绳拴着在竖直面内做圆周运动，试分析其临界点的位置，求出临界速度 练习2：如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷，将质量为m，带电量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力，则固定于圆心处的点电荷在A B弧中点处的电场强度大小为 （ ） A．3mg/q B． mg/q C．2mg/q D．4mg/q 练习3：如图所示，在水平向左的匀强电场中，一带电小球用绝缘轻绳（不伸缩）悬于O点，平衡时小球位于A点，此时绳于竖直方向的夹角θ=53°，绳长为L，B、C、D到O点的距离为L，BD水平，OC竖直. （1）将小球移到B点，给小球一竖直向下的初速度vB，小球到达悬点正下方时绳中拉力恰等于小球重力，求vB． 小结： 1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索 （1）力和运动的关系——牛顿第二定律 （2）功和能的关系——动能定理 2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧 （1）类比与等效 电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比 （2）整体法(全过程法) 电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关．它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算． Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 在小球运动的空间加上如图所示的匀强电场，场强为E，小球仍在竖直面内做圆周运动，试分析其临界点的位置，求出临界速度 若电场方向相反，分析上述问题。 若电场线方向水平，分析上述问题 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 练习1：半径为r的绝缘光滑圆环在竖直平面内，环上套有一质量为m，带正电的小球，空间存在水平向右的匀强电场，小球所受静电力等于其重力，试分析小球的临界速度的位置，将小球从环上最低位置A点