带电粒子在电场中的运动综合专题

带电粒子在电场中的运动综合专题商目标认知阖学习目标審1、进一步强化对静电场的认识，理解静电场力的性质和能的性质。2、能够熟练地解决带电粒子在恒定的电场以及一些变化的电场中的加速和偏转问题3、能够熟练地解决带电物体在静电场和重力场所构成的复合场中的运动问题学习重点和难点富1、运用牛顿第二定律和功能关系去 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 带电粒子或者带电的微粒在场中的运动情况和能量转化情况，从而顺利地解决问题。2、带电粒子在变化的电场中运动情况的分析和定量计算知识要点梳理两1、带电粒子在电场中的加速运动仙要点诠释：（1）带电粒子在任何静电场中的加速问题，都可以运用动能定理解决，即带电粒子在电场中通过电势差为Uab的两点时动能的变化是二■:,则1,1.（2）带电粒子在静电场和重力场的复合场中的加速，同样可以运用动能定1.1,炉+用+ 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ：ABC类型二：带电物体在恒力场中的运动情况分析商2、质量为m的带电小球用绝缘丝线悬挂于0点，并处于水平向左的大小为E的匀强电场中，小球静止时丝线与铅垂线间的夹角为丁，如图所示，求:亦i（1）小球带何种电荷？电荷量是多少？（2）若将丝线烧断，则小球将做什么运动？（设电场区域足够大）解析：（1）小球受到的电场力一定是水平向右，与场强的方向相反，所以小球带负电。小球受力如图所示：由共点力平衡条件得，飓tan$q—带电小球所带的电荷量二（2）小球受到重力和电场力的合力F合与小球静止时线的拉力大小相等方向相反，是一个恒力。当烧断丝线时，小球在恒力作用下由静止开始运动，做初速度为零的匀加速直线运动。wsgtan答案：（1）负，二；（2）初速度为零的匀加速直线运动 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 升华：带电物体在匀强电场和重力场中运动时，将两个恒力归并成为一个恒力，对分析运动情况特别方便，要注意运用这个方法。举一反三【变式】图中虚线所示为某电场中一簇相互平行，方向竖直的等势面，相邻等势面间距1cm，各等势面电势如图所示，质量为30g的带电小球从A点以［二；…；的速度沿与竖直方向成〕孑角射入电场并做直线运动。（1）带电小球带什么电？电量是多少？⑵通过A点后沿速度方向前进的最大距离是多少（加53"=0Ecos5?=0.6，g=10^s2）-200V-100V0100V200V思路点拨：这是一个力学与电学综合的问题,情况，进而弄清带电小球的受力情况和运动情况，解析：解题的关键是弄清电场的分布然后选择适当的解题规律求解。（1）分析电场分布和电场力由于等势面的情况已知，则可判断其电场线一定与等势面垂直且指向电势降低处，故电场情况已知，如图所示，场强-20-100V0100\1200VZ一丿53B>/€A/0图（2）分析带电小球的受力情况和运动情况受电场力、重力、若带负电，则电场力水平向右，由小球初速度与所受合外力可知，小球不可能在如图所示的直线上运动，必做曲线运动。因此可判断小球带正电。所受电场力方向水平向左，与重力合成后，合力方向恰好与小球运动方向相反，小球做匀减速直线运动，受力图如图所示：Gvo列方程求解验=泸⑴比二G固5孑(2)由(1)⑵解得g二4x10%由％=G/cos57(3)-ma(4)话=2%(5)vf=0解得二一耳亠》答案：正、〔山弋；3cm总结升华：(1)从解题方法上看，对小球的受力分析及运动过程的分析是至关重要的。(2)在分析运动过程时，力求弄清物体做直线运动的条件和做曲线运动的条件。类型三：在重力场和静电场中的能量转化和守恒疝O3、如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，且相邻两等势面的电势差相等，一个正电荷在等势面U3上时具有动能】，它运动到等势面Ui时，速度为零，令U2=0,那么该点电荷的电势能为--：J时，其动能大小是多少？(设整个运动过程中只有电场力做功)睜U]u2%思路点拨：在静电场中运动的电荷它的机械能和电势能之和保持不变，即能量守恒，由此出发分析问题时比较方便。解析：电荷在U3等势面时具有动能］一:J，而在Ui等势面时v=0,所以动能为零，由动能定理得比二0-纭二所切心二又由于%二％且％+%=仏所以％二先二严。所嗚％=^l=1x10^L22又由于％电-E且®=0所以皿厂刃2-也产-Ixg'J设电荷在电场中P点时具有的电势能为，J,在电荷由等势面U3运动到p点的过程中应用能量守恒定律得匚」2■-所以电荷在p点的动能为：比二鸟-禺+总刖二(-1x10^-4x1*+2x1旷)J二6x1屮J举一反三【变式】如图所示，一个绝缘光滑半圆轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E,在其上端，一个质量为m,带电量为拧的小球由静止下滑，则()小球运动过程中机械能守恒小球经过最低点时速度最大c.小球在最低点对球的压力为m\D.小球在最低点对球的压力为解析：小球在重力场和静电场构成的复合场中运动时，重力势能、动能和电势能之和守恒，小球由静止下滑的过程中，电场力做功，电势能发生变化，因此球的机械能不守恒，选项A错误；带正电的小球在最低点处电势能和重力势能都最小，由能量守恒知，其动能必定最大，速度最大，选项B正确；12吨R+qER=—mv对小球运用动能定理N-mg-qE=—在最低点运用牛顿第二定律工，解得小球在最低点受到的压力是-答案：BD类型四：带电小球在电场和重力场中的圆周运动益O4、如图所示，两块很大的竖立的平行金属板中间，一长为L=5cm的绝缘细线悬挂一个质量为厂―：凡-的带电小球，带电量］'\静止在竖直方向。现将开关S接通，小球摆动到悬线与竖直方向成」角时的速度为零,然后来回摆动。问：儘小球带什么电性？板间场强多大？小球摆动过程中的最大动能是多少？(厂：'『：)思路点拨：开关S接通，小球运动做往复运动，分析小球在什么情况下出现最大动能，从功能关系入手去解决。解析：1带正电。小球从静止开始到摆线与竖直方向成汕「角的过程中，电场力做正功，重力做负功，动能变化为零。由动能定理EqLsin6O°-?^Z(1-cos60°)=0EM2g(l-cos60°)qsin60°=173x10*27/(7小球摆动时，最高点是摆线与竖直方向成汕一角，最低位置是摆线竖直时，由于摆动的对称性，摆球的平衡位置是摆线与竖直方向成汁一角的位置，这个方向是重力和电场力合力的方向，是小球在这个复合场中摆动的等效最低点，它与只在重力场中的竖直方向的最低点是等效的，在这个位置时小球的速度最大，动能也最大。根据动能定理有：S?Zsin30°-wgZ(l-cos30°)=EK^=2.3x10^7总结升华：重视将两个恒力归并成为一个恒力，使问题的讨论变的简化；重视类比和等效这些重要物理思想的运用。类型五：带电粒子在周期性变化的场中运动情况分析詡C^5、如图所示，AB两平行金属板，A板接地，B板的电势做如图的周期性变化，在两板间形成交变电场。一电子以'_'分别在下列各不同时刻从A板的缺口处进入场区，试分析电子的运动情况。(1)当一一•时，电子进入场区。f=二T(2)当：一时，电子进入场区4—^t思路点拨：这类问题是带电粒子在变化电场中运动的问题，解题关键在于要将电压变化规律转化为场强的变化规律，由场强变化情况可知粒子的受力变化规律,再根据带电粒子的初速度和加速度判断粒子做什么运动，找出运动速度变化规律，进而分析粒子位移情况。我们可以利用图象完成上述转化。由于电压随时间的变化规律与场强、电场力变化规律相同，因此只需根据运动和力的关系，由粒子的受力变化情况画出粒子速度随时间变化图象，可由图线与时间轴所围的面积分析出粒子的位移随时间的变化情况。解析：当--.时，可画出粒子速度随时间变化的关系图象：图线与时间轴所围的面积总在速度轴的正值一侧，说明粒子的位移方向总沿同一方向，即一直朝B板运动，先加速，再减速，当速度减为零后又开始加速，再减速。(2)当:时,由图象可知粒子向正方向（B板）和负方向（A板）都将发生位移，得负方向的位移大于正方向的位移。粒子在电压变化的第一个周期内被推出场区，而无法到达B板。误区警示：分析带电粒子在方向发生变化的场中运动时，必须充分注意到粒子进入到场中的时刻，注意到一些运动的对称性。举一反三【变式一】如图丿中，A、B 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示在真空中相距为」的两平行金属板，加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场，图J表示一周期性的交变电压的波形,横坐标代表时间t,纵坐标代表电压U,从「开始，电压为一给定值-,经过半个周期，突变为—L,再过半个周期，又突变为L,……如此周期性交替变化。在「「时，将上述电压加在A、B两板上，使开始时A板电势比B板电势高，这时在紧靠B板处有一初速为零的电子（质量的为m、电量为e）,在电场作用下开始运动，要使这电子到达A板时有最大动能，则所加交变电压频率最大不能超过多少？ABtuL%1!0!f-5i_!T图a图h解析：在电场力作用下，电子加速度*d为：md，设t为电子从B—直加速到A所需时间,设T表示交变电压的周期，表示频率，要使这电子到达A板时有最大动能，则应满足以下 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ：T12即爼由此可得误区警示：电子只有从B板直加速到A时获得得动能才最大，因为此种运动情况电子经历的加速电势差最大【变式二】（2011安徽卷）如图1—12甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图1—12乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处.若在to时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上•则to可能属于的时间段是（）甲乙图1—12T3T解析：由U—t图象可以作出几个典型时刻开始运动对应的v—t图象，取向A板运动方向为正方向，如图所示：分别考虑在一个周期内带电粒子的运动情况.当朮=山粒子一直往办板运动.当f尸彳粒子先往B椅运动,到询往A板运动,在一个周期内总位移还是向B板.当才尸令粒子先往万板运动，到静1往>1板运动，在一个周期內总位移为零；同理也可以分析出其余几个典型时劃的运动情况.然后对运动情况总结如下：若01板运动，最终打®乂扳.若討再则粒子先往卫板运动，后往丑扳运动，最终板，故选项B正确；若y'.电子更不能通过，而uVL电子碰不上极板而能d通过，当偏转电压U=L时，电子在t时间内同时通过水平I和竖直.（由中线偏转或向上或向下）。（2）求二是=2匸」匕的Uo多大？；|+L=2」？的实质是I、2sf二於t有-的吋间k=Z70sin01/>!7,而-时3°“3的时间沐匕，-■由三角函数的知识可以解得电子通过的时间对应的角度为：—兰和込込电子不能通过的时间对应的角度即，小匕对应的角度是兰~岂TOC\o"1-5"\h\z3333!7=t/osin-所以有•…It——解答：（1）电子通过极板的时间-（1）d12———加同一时间电子偏转的y向位移二一（2）根据牛顿第二定律电子所受电场力上一二电场力功与电势能变化的关系为一】（3）S二解以上三式有•广（4）_091x10®x（6.4%1M）3QS1CF于1.6xl0^x（8.0x1Q-V=91（V）（2）=2；"-，所以久诒爺唤）总结升华：（1）本题是交变电压偏转，求截止的临界电压和一定通断时间之比下的最大电压的题，是难题。其疑难点有二：其一，如何处理单电子通过交变电场的问题；其二，电子束通断时间比■■:=2㈣T条件下，如何建立I.的方程。（2）解决第一个疑难点，采用了近似性方法，由于’「厂，而把单电子通过交变电场近似处理为恒定电场，使问题大为简化。近似方法是物理学中常用的方法。（3）解决第二个难疑点，关键是建立电子通过极板时的通断图境，确定L后，将通断时间之比转化为」「的角度关系，进行求解。