高中物理10大難點(diǎn)強(qiáng)行突破之八帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上難點(diǎn)之八 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、難點(diǎn)突破策略：帶電微粒在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是電場(chǎng)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)的結(jié)合，分析方法和力學(xué)的分析方法是基本相同的：先受力分析，再分析運(yùn)動(dòng)過程，選擇恰當(dāng)物理規(guī)律解題。處理問題所需的知識(shí)都在電場(chǎng)和力學(xué)中學(xué)習(xí)過了，關(guān)鍵是怎樣把學(xué)過的知識(shí)有機(jī)地組織起來，這就需要有較強(qiáng)的分析與綜合的能力，為有效突破難點(diǎn)，學(xué)習(xí)中應(yīng)重視以下幾方面：1.在分析物體受力時(shí)，是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定。（1）基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說明或有明確的暗示以外一般都忽略不計(jì)。（2）帶電顆粒：如塵埃、液滴、小球等，除有說明或有明確的暗示以外一般都不能忽略?！皫щ娏Ｗ印?/p>

2、一般是指電子、質(zhì)子及其某些離子或原子核等微觀的帶電體，它們的質(zhì)量都很小，例如：電子的質(zhì)量?jī)H為0.9110-30千克、質(zhì)子的質(zhì)量也只有1.6710-27千克。（有些離子和原子核的質(zhì)量雖比電子、質(zhì)子的質(zhì)量大一些，但從“數(shù)量級(jí)”上來盾，仍然是很小的。）如果近似地取g=10米/秒2，則電子所受的重力也僅僅是meg=0.9110-3010=0.9110-29(牛)。但是電子的電量為q=1.6010-19庫(kù)（雖然也很小，但相對(duì)而言10-19比10-30就大了10-11倍），如果一個(gè)電子處于E=1.0104牛/庫(kù)的勻強(qiáng)電場(chǎng)中（此電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)并不很大），那這個(gè)電子所受的電場(chǎng)力F=qE=1.6010-191.01

3、04=1.610-15（牛），看起來雖然也很小，但是比起前面算出的重力就大多了（從“數(shù)量級(jí)”比較，電場(chǎng)力比重力大了1014倍），由此可知：電子在不很強(qiáng)的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，它所受的電場(chǎng)力也遠(yuǎn)大于它所受的重力qEmeg。所以在處理微觀帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，一般都可忽略重力的影響。但是要特別注意：有時(shí)研究的問題不是微觀帶電粒子，而是宏觀帶電物體，那就不允許忽略重力影響了。例如：一個(gè)質(zhì)量為1毫克的宏觀顆粒，變換單位后是110-6千克，它所受的重力約為mg=110-610=110-5（牛），有可能比它所受的電場(chǎng)力還大，因此就不能再忽略重力的影響了。2加強(qiáng)力學(xué)知識(shí)與規(guī)律公式的基礎(chǔ)教學(xué)，循序漸進(jìn)的引入

4、到帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，注意揭示相關(guān)知識(shí)的區(qū)別和聯(lián)系。3注重帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過程分析與運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分析（平衡、加速或減速、軌跡是直線還是曲線），注意從力學(xué)思路和能量思路考慮問題，且兩條思路并重；同時(shí)選擇好解決問題的物理知識(shí)和規(guī)律。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，是一種力電綜合問題。解答這種問題經(jīng)常運(yùn)用電場(chǎng)和力學(xué)兩方面的知識(shí)和規(guī)律，具體內(nèi)容如下：所需電場(chǎng)的知識(shí)和規(guī)律有：EF=qE；W=qU；E；電場(chǎng)線的性質(zhì)和分布；等勢(shì)面的概念和分布：電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化關(guān)系。所需力學(xué)的知識(shí)和規(guī)律有：牛頓第二定律F=ma；動(dòng)能定理W=Ek；動(dòng)能和重力勢(shì)能的概念和性質(zhì)；能的轉(zhuǎn)化和守恒定律；勻

5、變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；拋物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；動(dòng)量定理；動(dòng)量守恒定律；解答“帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)”的問題，既需要掌握較多的物理知識(shí)，又需要具有一定的分析綜合能力。處理帶電粒子運(yùn)動(dòng)問題的一般有三條途徑：（1）勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式和牛頓運(yùn)動(dòng)定律（2）動(dòng)能定理或能量守恒定律（3）動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律處理直線變速運(yùn)動(dòng)問題，除非題目指定求加速度或力，否則最好不要用牛頓第二定律來計(jì)算。要優(yōu)先考慮使用場(chǎng)力功與粒子動(dòng)能變化關(guān)系，使用動(dòng)能定理來解，尤其是在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，我們無法使用牛頓第二定律來處理的過程，而動(dòng)能定理只考慮始末狀態(tài)，不考慮中間過程。一般來說，問題涉及時(shí)間則優(yōu)先考慮沖量、動(dòng)量，問題涉及空間則優(yōu)先考慮功

6、、動(dòng)能。對(duì)帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題，對(duì)中學(xué)生要求不高，不會(huì)有難度過大的問題。4強(qiáng)化物理?xiàng)l件意識(shí)，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具（如，拋物線方程、直線方程、反比例函數(shù)等）加以分析求解。（一）帶電粒子的加速1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做加速（或減速）直線運(yùn)動(dòng)。2.用功能觀點(diǎn)分析粒子動(dòng)能的變化量等于電場(chǎng)力做的功。（1）若粒子的初速度為零，則qU=mv2/2,V=（2）若粒子的初速度不為零，則qU=mv2/2- mv02/2, V=3.用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分析：帶電粒子平行電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，則帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，可由電場(chǎng)力求得加

7、速度進(jìn)而求出末速度、位移或時(shí)間。說明：（1）不管是勻強(qiáng)電場(chǎng)還是非勻強(qiáng)電場(chǎng)加速帶電粒子W=qU都適應(yīng)，而W=qEd，只適應(yīng)于勻強(qiáng)電場(chǎng).圖8-1（2）對(duì)于直線加速，實(shí)質(zhì)上是電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，解決的思路是列動(dòng)能定理的方程（能量觀點(diǎn)）來求解。例1：如圖8-1所示，帶電粒子在電場(chǎng)中的加速：在真空中有一對(duì)平行金屬板，兩板間加以電壓U，兩板間有一個(gè)帶正電荷q的帶電粒子，它在電場(chǎng)力的作用下，由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度有多大？（不考慮帶電粒子的重力）【審題】本題是帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速問題，物理過程是電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，利用動(dòng)能定理便可解決。【解析】帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過程

8、中，電場(chǎng)力所做的功W=qU。設(shè)帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的動(dòng)能EK=mv2，由動(dòng)能定理qU=mv2 得：v=【總結(jié)】上式是從勻強(qiáng)電場(chǎng)中推出來的，若兩極板是其他形狀，中間的電場(chǎng)不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，上式同樣適用。例2：下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過加速電壓為U的電場(chǎng)之后，哪種粒子的速度最大？（A）a粒子（B）氚核（C）質(zhì)子（D）鈉離子【審題】解答本題需要把帶電粒子在電場(chǎng)中加速的知識(shí)與原子核知識(shí)聯(lián)系起來。1本題已知電場(chǎng)的加速電壓為U，要判斷的是粒子被加速后的速度v的大小，因此采用分析問題比較方便。2若以mp表示質(zhì)子的質(zhì)量、以 e表示質(zhì)子的電量，則根據(jù)所學(xué)過的原子核知識(shí)可知粒子的質(zhì)量應(yīng)為4mp、電荷量應(yīng)為2e；氚

9、核的質(zhì)量應(yīng)為3mp、電量應(yīng)為e；鈉離子的質(zhì)量比其它三種粒子的質(zhì)量都大（由于是選擇判斷題，對(duì)此未記質(zhì)量數(shù)也無妨）、電量應(yīng)為e?！窘馕觥? 根據(jù)可以導(dǎo)出下式： 由此可知：對(duì)于各種粒子來說，加速電壓U都是相同的。因此v與成正比；v與成反比。因?yàn)橘|(zhì)子和鈉離子所帶的電量相同，而鈉離子的質(zhì)量卻比質(zhì)子大得多，所以可斷定電場(chǎng)加速后的質(zhì)子速度應(yīng)比鈉離子大得多。因此選項(xiàng)（D）首先被淘太。2為了嚴(yán)格和慎重起見，我們對(duì)被加速后的粒子、氚核、質(zhì)子的速度進(jìn)行下列推導(dǎo)：對(duì)于粒子質(zhì)量為4mp、電量為2e對(duì)于氚核質(zhì)量為3mp、電量為e對(duì)于質(zhì)子質(zhì)量為mp電量為e從比較推導(dǎo)的結(jié)果中知：質(zhì)子的速度 VP 最大，正確答案為（C）。【總

10、結(jié)】本題關(guān)鍵是正確使用動(dòng)能定理，正確得出速度的表達(dá)式，由表達(dá)式加以討論，進(jìn)而得出正確選項(xiàng)。圖8-2圖8-3例3：如圖8-2所示，真空中相距d=5 cm的兩塊平行金屬板A、B與電源連接(圖中未畫出)，其中B板接地（電勢(shì)為零）,A板電勢(shì)變化的規(guī)律如圖8-3所示.將一個(gè)質(zhì)量m=2.010-23 kg,電量q=+1.610-1C的帶電粒子從緊臨B板處釋放，不計(jì)重力.求：(1)在t=0時(shí)刻釋放該帶電粒子，釋放瞬間粒子加速度的大小;(2)若A板電勢(shì)變化周期T=1.010-5 s,在t=0時(shí)將帶電粒子從緊臨B板處無初速釋放，粒子到達(dá)A板時(shí)動(dòng)量的大?。?3)A板電勢(shì)變化頻率多大時(shí)，在t=到t=時(shí)間內(nèi)從緊臨B板

11、處無初速釋放該帶電粒子，粒子不能到達(dá)A板.【審題】本題需要正確識(shí)別圖像，由圖像提供的信息分析帶電粒子在電場(chǎng)中的受力，由受力情況得出粒子的運(yùn)動(dòng)情況，選擇正確的物理規(guī)律進(jìn)行求解?！窘馕觥侩妶?chǎng)強(qiáng)度E =帶電粒子所受電場(chǎng)力，F(xiàn)=ma粒子在0時(shí)間內(nèi)走過的距離為m故帶電粒在在時(shí)恰好到達(dá)A板根據(jù)動(dòng)量定理，此時(shí)粒子動(dòng)量kgm/s帶電粒子在向A板做勻加速運(yùn)動(dòng)，在向A板做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度減為零后將返回，粒子向A板運(yùn)動(dòng)的可能最大位移要求粒子不能到達(dá)A板，有s 。（3）由電場(chǎng)線的疏密分布（或由E=kQ/r2）得EA=ECEB。（4）因粒子從AB電場(chǎng)力做負(fù)功，由動(dòng)能定理可知EkBEkB?！究偨Y(jié)】圖8-8該種類型的題目分

12、析方法是：先畫出入射點(diǎn)軌跡的切線，即畫出初速度v0的方向，再根據(jù)軌跡的彎曲方向，確定電場(chǎng)力的方向，進(jìn)而利用力學(xué)分析方法來分析其它有關(guān)的問題。例7： 在圖8-8中a、b和c表示點(diǎn)電荷a的電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為U、U、U。一帶電粒子從等勢(shì)面a上某處由靜止釋放后，僅受電場(chǎng)力作用而運(yùn)動(dòng)，已知它經(jīng)過等勢(shì)面b時(shí)的速率為v，則它經(jīng)過等勢(shì)面c的速率為 ?！緦忣}】1已知a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)的大小關(guān)系為UUU根據(jù)“電場(chǎng)線的方向總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面”的性質(zhì)，可分析出本題中的電場(chǎng)線方向是由場(chǎng)源點(diǎn)電荷Q為中心向四處放射的，而這樣分布電場(chǎng)線的場(chǎng)源點(diǎn)電荷應(yīng)當(dāng)是帶正電的。2原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的帶

13、電粒子，若僅受電場(chǎng)力作用應(yīng)做加速運(yùn)動(dòng)。應(yīng)沿著電場(chǎng)線的方向由電勢(shì)高處向電勢(shì)低處運(yùn)動(dòng)。說明：前面所說的加速運(yùn)動(dòng)不一定是勻加速運(yùn)動(dòng)。只有在勻強(qiáng)電場(chǎng)中帶電粒子才會(huì)作勻加速運(yùn)動(dòng)。在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中（例如在點(diǎn)電荷場(chǎng)源的電場(chǎng)中）由于各處的電場(chǎng)強(qiáng)度不同，電荷所受的電場(chǎng)力的大小是變化的，所以加速度的大小也是變化的。3解答本題選用的主要關(guān)系式為：式中Uab兩等勢(shì)面的電勢(shì)差，va、vb為帶電粒子經(jīng)過時(shí)a、b等勢(shì)面時(shí)的速率。（對(duì)于b、c兩等勢(shì)面也存在同樣形式的關(guān)系式。）【解析】設(shè)：帶電粒子的電量為q；a、b兩等勢(shì)面的電勢(shì)差為Uab，b、c兩等勢(shì)面的電勢(shì)差Ubc；帶電粒子經(jīng)過等勢(shì)面a、b、c時(shí)的速率分別為Va、Vb、Vc。

14、（已知：Va=0，Vb=v）則：將、兩式相除可得：將、代入式：所以，帶電粒子經(jīng)過等勢(shì)面c的速度為1.5v。【總結(jié)】帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)牽扯到動(dòng)能變化時(shí)通常用動(dòng)能定理求解比較方便，在分析問題時(shí)分清物理過程是非常關(guān)鍵的。（六）考慮受重力或其它恒力作用時(shí)的帶電物體的運(yùn)動(dòng)問題圖8-9若帶電微粒除受電場(chǎng)力作用外，還受到重力或其它恒力作用，同樣要分解成兩個(gè)不同方向的簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)來處理。例8：質(zhì)量m=0.1g，帶電荷量10-7C的帶電微粒以v0=10m/s的速度從水平放置的平行金屬板A、B的中央飛入板間，如圖8-9所示，已知板長(zhǎng)L=1.0m，板間距離d=0.06m，當(dāng)UAB=103伏時(shí)，帶電粒子恰好

15、沿直線穿過板間，則AB間所加電壓在什么范圍內(nèi)帶電粒子能從板間飛出？ 【審題】當(dāng)UAB=103伏時(shí)，帶電粒子恰好沿直線穿過板間，說明微粒的重力要考慮，要使帶電粒子能從板間飛出，AB間所加電壓必定是一個(gè)范圍，從上板邊緣飛出對(duì)應(yīng)最高電壓，從下板邊緣飛出對(duì)應(yīng)最低電壓，利用平衡條件、牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式便可求出。【解析】帶電微粒在板間受電場(chǎng)力和重力的作用，做類平拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)微粒剛好打中下板右邊緣時(shí)，有：v0，d/2可得=dv02/L2=6.0m/s2對(duì)微粒，有（以向下為正）：mg-qU1/d=ma1所以U1=m（g-a1）d/q=60V當(dāng)微粒剛好打中上板右邊緣時(shí)，有：v0，2d/2可得2=dv02/L

16、2=6.0m/s2對(duì)微粒，有（以向上為正）： Qu2/d -mg=ma2所以U2=m（g+a2）d/q=240V要使帶電微粒能穿出極板，則兩極板間的電壓U應(yīng)滿足：U1UU2，即：U圖8-10【總結(jié)】若帶電微粒除受電場(chǎng)力作用外，還受到重力或其它恒力作用，同樣要分解成兩個(gè)不同方向的簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)來處理。例9：如圖8-10所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，有一質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球在B板之下H處以v0初速度豎直向上進(jìn)入兩板間，欲使小球恰好打到A處，試討論A、B板間的電勢(shì)差是多少？【審題】小球在B板下方時(shí)，只受重力作用，做減速運(yùn)動(dòng)，小球進(jìn)入到兩板間時(shí)，除受向下的重力外，還受到電場(chǎng)力的作用，向

17、上做減速運(yùn)動(dòng)，但由題設(shè)的條件，電場(chǎng)力的方向未知，需要分兩種情況討論解決。【解析】當(dāng)電場(chǎng)力向下時(shí)，AB，由動(dòng)能定理得-qUAB-mg(H+h)=-mv02,UAB=mv02-2g(H+h)/2q當(dāng)電場(chǎng)力向上時(shí)，AB，由動(dòng)能定理得qUBA-mg(H+h)=- mv02,UBA=m2g(H+h)-v02/2q【總結(jié)】本題在求解過程中可分段使用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，也可分段使用動(dòng)能定理或全過程使用動(dòng)能定理，但全過程使用動(dòng)能定理簡(jiǎn)單。圖8-11例10：如圖8-11所示：在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一不可伸長(zhǎng)的不導(dǎo)電細(xì)線的一端連著一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球，另一端固定于O點(diǎn)。把小球拉起至細(xì)線與場(chǎng)強(qiáng)平行

18、，然后無初速解放。已知小球擺到最低點(diǎn)的另一側(cè)，線與豎直方向的最大夾角為。求：小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力?！緦忣}】1在本題中，小球擺動(dòng)的過程是電荷克服電場(chǎng)力做功（電場(chǎng)力做負(fù)功）的過程重力勢(shì)能減少，電勢(shì)能增加。根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知：重力勢(shì)能的減少量等于電勢(shì)能的增加量。（說明：本題是宏觀小球，重力不能忽略。）2重力對(duì)物體所做的功只跟起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。而且重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的變化。根據(jù)這種性質(zhì)，在本題中若設(shè)細(xì)線長(zhǎng)度為l，則小球從釋放點(diǎn)到左側(cè)最高點(diǎn)重力勢(shì)能的減少量應(yīng)該等于mglcos。3電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功只跟起點(diǎn)和終點(diǎn)的終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟電荷運(yùn)動(dòng)的路

19、徑無關(guān)。而且電場(chǎng)力所做的功等于電荷的電勢(shì)能的變化。根據(jù)這種性質(zhì)，在本題中若設(shè)小球所帶電量為q、場(chǎng)強(qiáng)為E，則小球從釋放點(diǎn)到左側(cè)最高點(diǎn)電勢(shì)能的增加量應(yīng)該等于qEl(1+ sin)。（根據(jù)W=qU、U=Ed、d=1+lsin推導(dǎo)出上面的結(jié)果。）4小球擺動(dòng)的過程中，重力做正功（重力勢(shì)能減少）；電場(chǎng)力做負(fù)功（電勢(shì)能增加），因此正功與負(fù)功的代數(shù)和（即算術(shù)差）應(yīng)當(dāng)?shù)扔谛∏蛟黾拥膭?dòng)能。若設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，則其數(shù)學(xué)關(guān)系為。5在解答本題時(shí)，還需使用圓周運(yùn)動(dòng)的向心力關(guān)系式，若設(shè)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力為T，則應(yīng)有：?！窘馕觥?由式可以導(dǎo)出： 將、兩式相除可得： 將v2值代入式：所以，小球經(jīng)過最

20、低點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力為?！究偨Y(jié)】圓周運(yùn)動(dòng)是高中物理重點(diǎn)研究的曲線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)也是近年高考命題的熱點(diǎn)，解決這類問題的基本方法和力學(xué)中的情形相同，不同的是還要考慮電場(chǎng)力的特點(diǎn)。涉及勻強(qiáng)電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，具體計(jì)算做功值時(shí)，要充分利用電場(chǎng)力、重力做功與路徑無關(guān)的性質(zhì)求解，分別求每個(gè)分力的功比求合力的功簡(jiǎn)單。圖8-12例11：如圖8-12所示是靜電分選器的原理示意圖，將磷酸鹽和石英的混合顆粒由傳送帶送至兩個(gè)豎直的帶電平行板上方，顆粒經(jīng)漏斗從電場(chǎng)區(qū)域中央處開始下落，經(jīng)分選后的顆粒分別裝入A、B桶中，混合顆粒離開漏斗進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)磷酸鹽顆粒帶正電，石英顆粒帶負(fù)電，所有顆粒所帶的電量與質(zhì)量之比均

21、為105 C/kg若已知兩板間的距離為10 cm，兩板的豎直高度為50 cm設(shè)顆粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度為零，顆粒間相互作用不計(jì)如果要求兩種顆粒離開兩極板間的電場(chǎng)區(qū)域時(shí)有最大的偏轉(zhuǎn)量且又恰好不接觸到極板（1）兩極板間所加的電壓應(yīng)多大?（2）若帶電平行板的下端距A、B桶底高度為H1.3 m，求顆粒落至桶底時(shí)速度的大小（g10 m/s2）【審題】顆粒在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力和重力的作用，在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)，下落距離為極板高度L，顆粒沿水平方向的分運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，離開電場(chǎng)時(shí)顆粒在水平方向?yàn)閯蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓運(yùn)動(dòng)定律以及動(dòng)能定理求解。【解析】 （1）顆粒在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力

22、和重力的作用，在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)，下落距離為極板高度L，由自由落體運(yùn)動(dòng)公式得Lgt2 顆粒沿水平方向的分運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a離開電場(chǎng)時(shí)顆粒在水平方向的位移為，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：at2聯(lián)立、式解得U1104 V（2）在顆粒下落的整個(gè)過程中，根據(jù)動(dòng)能定理得：qU+mg（L+H）=mv2代入數(shù)據(jù)得：vm/s6 m/s【總結(jié)】本題是靜電分選器的原理的題目，與實(shí)際聯(lián)系密切。顆粒在電場(chǎng)中的做的是初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，出電場(chǎng)后做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出兩板之間的電壓，全程使用動(dòng)能定理求出顆粒落至桶底的速度。（七）創(chuàng)新思維問題圖8-13例12：(2003上海)為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃，它的上下底面是面積A=0.04m2的金屬板，間距L