第一章 微型专题3　带电粒子在电场中的运动.pptx

第一章　静电场微型专题3　带电粒子在电场中的运动[学习目标]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.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.内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关重点探究1.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.(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.2.讨论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.一、带电粒子在电场中的直线运动例1　(2017·江苏单科·4)如图1所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点.由O点静止释放的电子恰好能运动到P点.现将C板向右平移到P′点，则由O点静止释放的电子 A.运动到P点返回B.运动到P和P′点之间返回C.运动到P′点返回D.穿过P′点√图1解析答案例2　长为L的平行金属板水平放置，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＋q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与水平方向成30°角，如图2所示，不计粒子重力，求：(1)粒子离开电场时速度的大小；图2解析答案二、带电粒子在电场中的类平抛运动解析　粒子离开电场时，速度与水平方向夹角为30°，(2)匀强电场的场强大小；解析　粒子在匀强电场中做类平抛运动，在水平方向上：L＝v0t，在竖直方向上：vy＝at，由牛顿第二定律得：qE＝ma解析答案(3)两板间的距离.解析　粒子在匀强电场中做类平抛运动，在竖直方向上：解析答案例3　在如图3所示的平行板电容器的两板A、B上分别加如图4甲、乙所示的两种电压，开始B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v－t图象.答案　见解析甲　　　　　　　乙图4图3解析答案三、带电粒子在交变电场中的运动解析　t＝0时，B板电势比A板高，在电场力作用下，电子向B板(设为正向)做初速度为零的匀加速直线运动.(1)对于题图甲，在0～ T内电子做初速度为零的正向匀加速直线运动， T～T内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，其速度图线如图(a)所示.(2)对于题图乙，在0～ 内做类似(1)0～T的运动， ～T电子做反向先匀加速、后匀减速、末速度为零的直线运动.然后周期性地重复前面的运动，其速度图线如图(b)所示.技巧点拨1.当空间存在交变电场时，粒子所受电场力方向将随着电场方向的改变而改变，粒子的运动性质也具有周期性.2.研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究，并辅以v－t图象.特别注意带电粒子进入交变电场时的时刻及交变电场的周期.例4　如图5所示，半径为r的绝缘细圆环的环面竖直固定在水平面上，场强为E的匀强电场与环面平行.一电荷量为＋q、质量为m的小球穿在环上，可沿环做无摩擦的圆周运动，若小球经A点时，速度vA的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用，求：(1)速度vA的大小；图5解析答案四、带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动解析　在A点，小球在水平方向只受电场力作用，(2)小球运动到与A点对称的B点时，对环在水平方向的作用力的大小.答案　6qE解析答案解析　在小球从A运动到B的过程中，根据动能定理，电场力做的正功等于小球动能的增加量，解以上两式得小球在B点受到环的水平作用力为： FB＝6qE.由牛顿第三定律知，球对环在水平方向的作用力大小FB′＝6qE.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，向心力的提供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”.针对训练　如图6所示，ABCD为竖直放在E＝1.0×103 V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中BCD部分是直径为20 cm的半圆环，水平轨道AB＝15 cm，直径BD垂直于AB，今有m＝10 g、q＝10－4 C的小球从静止由A点沿轨道运动，它运动到图中C处时的速度是______ m/s，在C处时对轨道的压力是_____ N；要使小球恰好能运动到D点，开始时小球的位置应离B点______m.(g取10 m/s2)0.40.25图6解析答案达标检测1.(带