高考物理第二轮复习课件6-带电粒子在恒力作用下做曲线运动.pptVIP

专题三 恒力作用下的曲线运动 1.当带电粒子进入匀强电场(或复合场)的初速度方 向与电场力(或合外力)不在一条直线上，粒子将做 匀变速　 曲线运动．如类平抛运动． 2．若带电粒子垂直射入匀强电场中： 沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间：t=　/v0 沿电场力方向为初速为零的　匀加速　直线运动： a=F/m=qE/m=　qU/md　 离开电场时偏移量：　 离开电场时的偏转角：　　 　 由④式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像是从极板间的l/2处沿直线射出似的． 方法指导： 电场和复合场中的类平抛运动与平抛运动有很多相似之处，特别是研究方法基本上是相同的．然而，更应该注意研究的是它们的不同之处： 1.对于带电粒子垂直于电场方向射入匀强电场中的类平抛运动，应注意匀强电场通常有一定的宽度，带电粒子一般都会射出电场；因此，射出电场时相对于射入时的偏转距离和运动方向的偏转角度，是我们研究的重要物理量． 2．带电粒子射出电场后的运动，一般都是匀速直线运动；射出电场时带电粒子瞬时速度的大小和方向，决定了带电粒子离开电场后的运动情况． 3．对于较为复杂的复合场中带电体在相互垂直的恒力作用下的曲线运动的情况，则通常采用分方向研究的方法，以相互垂直的两恒力方向为运动分解方向去处理． 1．带电粒子在匀强电场中偏转 【例1】如图所示，长L=0.4m的两平行金属板A、B竖直放置，相距d=0.02m，两板间接入恒定电压为182V且B板接正极.一电子质量m=9.1×10-31kg，电荷量e=1.6 ×10-19C，以v0=4×107m/s的速度紧靠 A板向上射入电场中，不计电子的重力．问电 子能否射出电场？若能，计算 在电场中的偏转距离；若 不能，在保持电压不变的情况下B板至少平移多少，电子才能射出电场？ 忽略重力和空气阻力，粒子的运动为类平抛运动，研究的方法和平抛运动类似，但要注意克服思维定式，要具体分析物体的初速度方向和受力方向，不要总认为水平方向匀速，竖直方向匀变速．还要注意类平抛运动和平抛运动的区别：所有平抛运动的加速度都是重力加速度，而带电粒子的类平抛运动的加速度a= = . 要具体问题具体分析，并且加速度可能会随着两板间距离的变化、电势差的变化而变化． 【点评】 【同类变式1】(2011·株洲二中模拟 )如图所示，一个带正电的粒子以一定的初速度垂直进入水平方向的匀强电场，若不计重力，下列四个选项中能正确描述粒子在电场中运动轨迹的是(　　) 【解析】 电荷在电场中做类平抛运动，受力方向总是沿电场线方向，轨迹向右弯曲，C正确． 2．超重和失重问题的讨论 【例2】如图所示，真空室中速度v0=1.6×107m/s的电子束，连续地沿两水平金属板中心线OO′射入，已知极板长l=4cm，板间距离d=1cm，板右端距离荧光屏PQ为L=18cm.电子电荷量e=1.6×10-19C，质量m=0.91×10-30kg. 若在电极ab上加u= 20sin100pt(V) 的交变电压，在荧光屏的竖直坐标轴y上能观 测 到多长的线 段？(设极板间的电场是均匀的、两板外 无电场、荧光屏足够大 .) 【点评】解答本题要注意4个关键点： ①电子经过偏转电场的时间极短，可认为此 过程板间电压不变． ②求出电子恰好打在极板上的电压． ③求出电子偏角最大时打在荧光屏上的位置． ④由上、下对称求出亮线长度． 2．在复合场中受两个恒力作用下的曲线运动 【例3】 板间距离为 0.1m, 电势差 为 1000 V 的电容器竖直放置，如 图 所示，现从平行板上的 A 点以 v0=3m/s的速度水平向左射入一质 量为 0.02g，带电荷量为+10-7C 的 小球，经一段时间后 球到 A 点正 下方的 B 点，则A、B间的距离为 多少？(取g=10m/s2) 【切入点】带电小球重力不能忽略，所受合力为恒 力，且与v0不在同一直线上，做匀变速曲线运动． 【解析】小球从A点射入电场后， 其运动轨迹如图 所示，小球在水 平方向受到向右的电场力，做匀 变速运动(类似于竖直上抛运动)， 则小球从A到B运动的时间为 【点评】 (1)本题考查熟练应用运动的分解的方法研究复杂运动的能力以及力学和电学知识的综合应用能力．本题设定的物理情景是带电小球受重力和电场力两个恒力作用，且初速度方向与合外力方向成非90°夹角，故不是类平抛运动，此类曲线运动通常把运动沿相互垂直的两个恒力方向分解． (2)根据物体的受力方向和