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带电粒子在电场力参与下的运动课堂导学提纲
课堂预期达标要求
1、会对带电粒子进行正确受力分析;
2、会用力学思想和方法处理复杂的电学问题;
自主学习
1、带电粒子在多力作用下的直线运动:(1)受力分析(2)运用牛顿运动定律或动能定理列方程
例1、空中有竖直向下的电场,电场强度的大小处处相等.一个质量为m=2.0×10-7kg的带电微粒,其带电量是6.0×10-8C,它在空中下落的加速度为0.1g.设微粒的带电量不变,空气阻力不计,取g=10m/s2,求空中电场强度的大小.
练1、如图9所示,一带电荷量为+q、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上,当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中,小物块恰好静止.重力加速度取g,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)水平向右的电场的电场强度;
(2)若将电场强度减小为原来的1/2,小物块的加速度是多大;
(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时的动能.
合作探究
带电粒子在多力作用下的偏转:(1)受力分析(2)运用牛顿运动定律求加速度(3)运用平抛规律
如图所示,水平放置的平行金属板A、B间距为d,带电粒子的电荷量为q,质量为m,粒子以速度v从两极板中央处水平飞入两极板间,当两板上不加电压时,粒子恰从下板的边缘飞出.现给AB加上一电压,则粒子恰好从上极板边缘飞出求:(1)两极板间所加电压U;(2)金属板的长度L
练2、如图所示,在范围很大的水平向右的匀强电场中,一个电荷量为-q的油滴,从A点以速度V竖直向上射人电场.已知油滴质量为m,重力加速度为g,当油滴到达运动轨迹的最高点时,测得它的速度大小恰为V/2,问:
(1)电场强度E为多大?(2)A点至最高点的电势差为多少?
AB3、带电粒子在多力作用的曲线运动:
A
B
例3、有一匀强电场,其场强为E,方向竖直向下。把一个半径为r的光滑绝缘环,竖直置于电场中,环面平行于电场线,环的顶点A穿有一个质量为m、电量为q(q0)的空心小球,如图16所示。当小球由静止开始从A点下滑到最低点B时,小球受到环的压力多大?
练3、如图,光滑绝缘半球槽的半径为R,处在水平向右的匀强电场中,一质量为m的带电小球从槽的右端A处无初速沿轨道滑下,滑到最低点B时,球对轨道的压力为2mg.求
(1)小球受到的电场力的大小和方向.
(2)带电小球在滑动过程中的最大速度.
课堂诊断训练
1.如图7所示,在竖直向上的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细绳的
一端系着一个带电小球,另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速
圆周运动,最高点为a,最低点为b.不计空气阻力,则()
A.小球带负电B.电场力跟重力平衡
C.小球在从a点运动到b点的过程中,电势能减小D.小球在运动过程中机械能守恒
3.如图6所示,一个质量为m、带电荷量为+q的物体处于场强按E=kt规律(k为大于零的常数,取水平向左为正方向)变化的匀强电场中,物体与绝缘竖直墙壁间的动摩擦因数为μ,当t=0时,物体由静止释放.若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且电场空间和墙面均足够大,下列说法正确的是()
A.物体开始运动后加速度先增加后保持不变B.物体开始运动后速度先增加后保持不变
C.当摩擦力大小等于物体所受重力时,物体运动速度可能最大也可能最小
D.经过时间t=eq\f(mg,μkq),物体在竖直墙壁上的位移达到最大值
4.如图7所示,在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一点电荷.现将质量为m、电荷量为q的小球从半圆形管的水平直径端点A静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力.若小球所带电荷量很小,不影响O点处的点电荷的电场,则置于圆心处的点电荷在B点处的电场强度的大小为()
A.eq\f(mg,q) B.eq\f(2mg,q) C.eq\f(3mg,q) D.eq\f(4mg,q)
图115.在一个水平面上建立x轴,在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场,场强大小E=6.0×105N/C,方向与x轴正方向相同.在O处放一个电荷量q=-5.0×10-8C,质量m=1.0×10-2kg的绝缘物块.物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2.0m/s,如图11所示.(g取10m/s2)试求:
图11
(1)物块向右运动的最大距离;(2)物块最终停止的位置.
14.(10分)如图13所示,ABCD为竖直放在场强为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的eq\x\to(BCD)部分是半径为R的半圆形轨道,轨道的水平部分与其半圆相切,A为水平轨
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