2019高考總復(fù)習(xí)物理24帶電粒子在電場中的運動ppt課件

1、 1課時24帶電粒子在電場中的運動 2考點一帶電粒子在電場中的直線運動 基礎(chǔ)梳理1運動狀態(tài)分析：帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場，粒子的重力不計時，受到的電場力與運動方向在一條直線上，粒子做勻加速(或勻減速)直線運動2功能觀點：粒子的重力不計時粒子動能的變化量等于電場力做的功 3 疑難詳析帶電粒子在電場中運動何時考慮重力問題1基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說明或有明確暗示以外一般可忽略不計；2帶電顆粒：如塵埃、液滴、小球等，除非有特殊說明或明確暗示以外，一般情況都不能忽略；3根據(jù)題意進行分析，有些問題中隱含著忽略重力，或考慮重力后造成題目無法解答，這時也應(yīng)忽略重力 4考點二

2、帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn) 基礎(chǔ)梳理1基本規(guī)律：(1)加速度：aF/mqE/mqU/md；(2)運動時間：沿初速度的方向勻速運動，tL/v0；(3)離開電場時的偏移量： (4)離開電場時速度的偏向角： 5 61帶電粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時，無論速度方向如何，其反向延長線一定經(jīng)過偏轉(zhuǎn)圖1電場中水平位移的中點 7 82同號帶電粒子由靜止開始經(jīng)過同一個電場加速、再經(jīng)過同一個電場偏轉(zhuǎn)，粒子的軌跡相同，將要打在熒光屏上的同一點設(shè)加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，當(dāng)同號帶電粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時，其偏轉(zhuǎn)角滿足tan ，顯然該角度和粒子的質(zhì)量、電荷量均無關(guān)，而速度的反向延長線又一定經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場中水平位移的中點，所以同種

3、電性的不同帶電粒子經(jīng)過同一個加速電場、再經(jīng)過同一個偏轉(zhuǎn)電場時射出，方向一致，偏轉(zhuǎn)軌跡相同，打在熒光屏上的同一個位置 9 深化拓展帶電粒子在勻強電場中運動時間的討論質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，以初速度v0垂直于電場方向從極板中間射入勻強電場，已知極板間距為d、極板長度為L、極板電壓為U，則帶電粒子在勻強電場中的運動時間t；(1)帶電粒子能打出電場時，電場中的運動時間由水平方向的運動來確定比較方便，其值t ；(2)帶電粒子打到極板上時，電場中的運動時間由豎直方向的運動來確定比較方便，其值t d . 10題型一帶電粒子在電場中的直線運動例1如圖2，極板電容器水平放置，兩極間距為1.6 cm.圖2

4、 11(1)當(dāng)兩板間電勢差為300 V時，一帶負電的小球在距下板0.8 cm處靜止如果兩極間電勢差減小到60 V時，帶電小球運動到極板上需多長時間？(2)當(dāng)兩極間電勢差為60 V時，一質(zhì)子也從距下板0.8 cm處由靜止釋放，則質(zhì)子運動到極板上需多長時間？(質(zhì)子的質(zhì)量為mp1.671027kg) 12解析(1)取帶電小球為研究對象，設(shè)它帶電荷量為q，則帶電小球受重力mg和電場力qE的作用 13答案(1)4.5102s(2)2.1107s 14題后反思：處理問題的要點是要注意區(qū)分不同的物理過程；弄清在不同物理過程中物體的受力情況及運動性質(zhì)，并選用相應(yīng)的物理規(guī)律主要規(guī)律有：(1)牛頓定律結(jié)合直線運動

5、公式；(2)動能定理 15圖3板長為L的平行金屬板與水平面成角放置，板間有勻強電場，一個帶電荷量為q，質(zhì)量為m的液滴，以速度v0垂直于電場線方向射入兩板間，如圖3所示，射入后液滴沿直線運動，兩極板間的電場強度E_，液滴離開電場時的速度為_ 16解析：液滴在電場中沿直線運動時，受到重力mg和電場力qE兩個力的作用，而且兩個力的合力必須與速度共線電場力的方向垂直金屬板斜向上，如圖4所示圖4 17 18題型二帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)例2水平放置的兩塊平行金屬板長L5.0 cm，兩板間距d1.0 cm，兩板間電壓為90 V，且上板為正，一個電子沿水平方向以速度v02.0107 m/s，從兩板中間射入，如

6、圖5所示，求：圖5 19(1)電子偏離金屬板時的側(cè)位移是多少？(2)電子飛出電場時的速度是多少？(3)電子離開電場后，打在屏上的P點若s10 cm，求OP的高度？解析電子在勻強電場中受到電場力與重力作用，由于電場力F 1.441015N，遠大于重力(Gmg9.11030N)，即重力作用對物體運動的影響可以忽略不計，只考慮電場力又由于電場力方向與速度方向垂直，即在水平方向做勻速直線運動，豎直方向做初速度為零的勻加速運動，與平拋運動類似 20 21答案見解析 22題后反思：帶電粒子在勻強電場中的運動是類平拋運動，應(yīng)用運動的合成與分解的知識分別處理兩個分運動即可 23如圖6所示，在真空中有兩塊很大的

7、平行金屬板A和B，A板接地，B板的電勢為.兩板間的距離為d.在A板的內(nèi)側(cè)涂有熒光物質(zhì)在B板的中央P處有一離子源，它不斷地向各個方向發(fā)射質(zhì)量為m、初速度為v、電荷量為q的正離子這些離子打在A板的內(nèi)側(cè)時發(fā)出熒光，求A板上發(fā)出熒光的范圍大小圖6 24則沿B板方向：Rvt，垂直于B板方向：d at2 t2，發(fā)光面積SR2，取立得：S2md2v2/q.答案：2md2v2/q 25題型三帶電體在復(fù)合場中的運動例3在水平向右的勻強電場中，有一個質(zhì)量圖7 26為m，且?guī)д姷男∏?，用長為l的絕緣細線將其懸掛于O點，當(dāng)小球靜止時細線與豎直方向的夾角為(如圖7所示)，現(xiàn)給小球一個垂直懸線的初速度，使小球恰能在豎直

8、平面內(nèi)做圓周運動，試問：(1)小球在做圓周運動的過程中，在哪個位置速度最小？速度最小值為多大？(2)小球在B點的初速度為多大？ 27解析小球在做圓周運動的過程中，所受的重力和電場力均為恒力，這兩個力的合力的大小為F，我們不妨把重力場與電場的復(fù)合場叫做等效重力場，F(xiàn)叫做等效重力，小球在復(fù)合場中的等效重力加速度為g等效 其方向斜向右下方，且與豎直方向成角小球在豎直面內(nèi)做圓周運動的過程中，由于只有等效重力做功(細線的拉力不做功)，所以動能與等效重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，且總和保持不變，與重力勢能類比可知，等效重力勢能為mg等效h，其中h為小球距等效重力勢能零勢面的高度 28 29 30題后反思：本題是帶

9、電體在復(fù)合場中的運動問題如果復(fù)合場是勻強電場和重力場疊加的，則帶電體所受的電場力和重力的合力為恒力我們可以把這樣等效處理的復(fù)合場叫等效重力場考查能使復(fù)雜的問題簡化的綜合能力 31圖8如圖8所示，一個帶正電的微粒，從A點射入水平方向的勻強電場中，微粒沿直線AB運動，AB與電場線夾角30.已知帶電微粒的質(zhì)量m1.0107kg，電荷量q1.01010C，A，B兩點相距l(xiāng)20 cm.(取g10 m/s2，結(jié)果要求保留兩位有效數(shù)字) 32(1)試說明微粒在電場中運動的性質(zhì)，要求說明理由(2)求電場強度的大小、方向(3)要使微粒從A點運動到B點，微粒進入電場時的最小速度是多少？ 圖9 33答案：(1)勻減

10、速直線運動，理由見解析(2)1.7104N/C水平向左(3)2.8 m/s 341(2021浙江高考)空間存在勻強電場，有一電荷量q(q0)、質(zhì)量m的粒子從O點以速率v0射入電場，運動到A點時速率為2v0.現(xiàn)有另一電荷量q、質(zhì)量m的粒子以速率2v0仍從O點射入該電場，運動到B點時速率為3v0.若忽略重力的影響，那么 ()A在O、A、B三點中，B點電勢最高B在O、A、B三點中，A點電勢最高COA間的電勢差比BO間的電勢差大DOA間的電勢差比BA間的電勢差小 35答案：AD 362如圖10所示，初速為零的電子經(jīng)電壓U1加速后，垂直進入偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)，離開偏轉(zhuǎn)電場時側(cè)向位移是h.偏轉(zhuǎn)板間距離為d，偏轉(zhuǎn)

11、電壓為U2，板長為l.為了提高偏轉(zhuǎn)靈敏度(每單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的側(cè)向位移)，可采用()圖10 37A增大兩板間電勢差U2B盡可能使板長l短一些C盡可能使板距d小一些D使加速電壓U1升高一些 38答案：C 393(2019海南高考)靜電場中，帶電粒子在電場力作用下從電勢為a的a點運動到電勢為b的b點若帶電粒子在a、b兩點的速率分別為va、vb，不計重力，則帶電粒子的比荷q/m為() 40答案：C 414兩個半徑均為R的圓形平板電極，平行正對放置，相距為d，極板間的電勢差為U，板間電場可以認為是均勻的一個粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場方向射入兩極板之間，到達負極板時恰好落在極板中心已知質(zhì)子電荷為e，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m，忽略重力和空氣阻力的影響，求：(1)極板