高中物理第一章静电场习题课带电粒子在电场中运动的几种题型课件新人教版.ppt

习题课,:,带电粒子在电场中运动的几种题型,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,带电粒子在交变电场中的运动,电荷量,q=+,510,-,12,C,、质量,m=,510,-,12,kg,的带电粒子,静止在空间足够大的匀强电场中,电场强度大小和方向随时间变化的规律如图所示。忽略带电粒子的重力。求以下四种情况下,6 s,时带电粒子的位移为多大,?,粒子的速度多大,?,(1),如果在,t=,0,时刻释放带电粒子。,(2),如果在,t=,0,.,5 s,时刻释放带电粒子。,(3),如果在,t=,0,时刻给粒子以垂直电场方向的初速度,v,0,=,1,m/s,。,(4),如果在,t=,0,.,5 s,时刻给粒子以垂直电场方向的初速度,v,0,=,1,m/s,。,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,1,.,带电粒子在交变电场中受到的电场力是一个变力,运动过程一般较为复杂,运动情境可能有以下三种,:,(1),做定向运动,;(2),以某位置为中心做往复运动,;(3),做偏转运动。,2,.,带电粒子在交变电场中运动问题的分析方法,(1),当空间存在交变电场时,粒子所受电场力方向将随着电场方向的改变而改变,粒子的运动性质也具有周期性。,(2),研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究,并辅以,v,-,t,图象特别注意带电粒子进入交变电场时的时刻及交变电场的周期。,分析过程是关键,抓住特性繁易简,;,分段处理定方略,图象一出尽展现。,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,【例题,1,】,(,多选,),带正电的微粒放在电场中,电场强度的大小和方向随时间变化的规律如图所示。带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动,则下列说法中正确的是,(,),A.,微粒在,0,1 s,内的加速度与,1,2 s,内的加速度相同,B.,微粒将沿着一条直线运动,C.,微粒做往复运动,D.,微粒在第,1 s,内的位移与第,3 s,内的位移相同,解析,:,设粒子的速度方向、位移方向向右为正,作出粒子的,v,-,t,图象如图所示。由图可知,B,、,D,选项正确。,答案,:,BD,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,归纳总结,在画速度图象时,要注意以下几点,:,(1),带电粒子进入电场的时刻。,(2),图线与坐标轴围成的面积表示位移,且在横轴上方所围成的面积为正,在横轴下方所围成的面积为负。,(3),注意对称和周期性变化关系的应用。,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,带电粒子在电场中的圆周运动,如图所示,长为,L,的绝缘细线系一质量为,m,、电荷量为,q,的小球,细线的另一端固定在,O,点,由于空间存在水平向右的电场,小球静止时细线与竖直方向的夹角为,37,。当给小球一定的初速度时,小球可绕,O,点在竖直平面内做圆周运动。重力加速度为,g,。请思考下列问题,:,(1),小球所受的静电力为多大,?,(2),小球做圆周运动时,在哪个位置速度最小,?,在哪个位置速度最大,?,(3),在小球静止处给小球一个多大的初速度,v,0,小球刚好能在竖直平面内绕,O,做圆周运动,?,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,用,“,等效重力场,”,分析复合场问题,物体仅在重力场中的运动是最常见、最基本的运动,但是对处在匀强电场中的宏观物体而言,它的周围不仅有重力场,还有匀强电场,同时研究这两种场对物体运动的影响,问题就会变得复杂一些。此时,若能将重力场与电场合二为一,用一个全新的,“,复合场,”(,可形象称之为,“,等效重力场,”),来代替,不仅能起到,“,柳暗花明,”,的效果,同时也是一种思想的体现。,若要灵活应用这种处理方法,必须首先搞清,“,等效重力场,”,中的部分概念与复合之前的相关概念之间的关系。具体对应如下,:,等效重力场,重力场、电场叠加而成的复合场,等效重力,重力、电场力的合力,等效重力加速度,等效重力与物体质量的比值,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,等效,“,最低点,”,物体自由时能处于稳定平衡状态的位置,等效,“,最高点,”,物体圆周运动时与等效,“,最低点,”,关于圆心对称的位置,等效重力势能,等效重力大小与物体沿等效重力场方向,“,高度,”,的乘积,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,【例题,2,】,如图所示,半径为,r,的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,电场强度为,E,的匀强电场与环面平行。一电荷量为,+q,、质量为,m,的小球穿在环上,可沿环做无摩擦的圆周运动,若小球经,A,点时,速度,v,A,的方向恰与电场垂直,且圆环与小球间沿水平方向无力的作用,求,:,(1),速度,v,A,的大小。,(2),小球运动到与,A,点对称的,B,点时,对环在水平方向的作用力的大小。,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究,二,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,归纳总结,解决电场,(,复合场,),中的圆周运动问题,关键是分析向心力的来源,指向圆心的力提供向心力,向心力的提供有可能是重力和电场力的合力,也有可能是单独的重力或电场力。明确向心力的来源,灵活应用等效法、叠加法等分析解决问题。,探究,一,探究,二,1,2,3,4,当堂检测,1,.,(,带电粒子在交变电场中的运动,)(,多选,),如图甲所示,平行金属板中央有一个静止的电子,(,不计重力,),两板间距离足够大。当两板间加上如图乙所示的交变电压后,选项中的图象,反映电子速度,v,、位移,x,和加速度,a,三个物理量随时间,t,的变化规律可能正确的是,(,),探究,一,探究,二,1,2,3,当堂检测,探究,一,探究,二,1,2,3,当堂检测,2,.,(,带电粒子在交变电场中的运动,),在空间有正方向水平向右、大小按如图所示的图线变化的电场,位于电场中,A,点的电子在,t=,0,时速度为零,在,t=,1 s,时,电子离开,A,点的距离大小为,l,。那么在,t=,2 s,时,电子将处在,(,),A.,A,点,B.,A,点左方,l,处,C.,A,点右方,2,l,处,D.,A,点左方,2,l,处,解析,:,第,1,s,内电场方向向右,电子受到的电场力方向向左,电子向左做匀加速直线运动,位移为,l,第,2,s,内电子受到的电场力方向向右,由于电子此时有向左的速度,因而电子继续向左做匀减速直线运动,根据运动的对称性,位移也是,l,t,=,2,s,时总位移为,2,l,向左。,答案,:,D,探究,一,探究,二,1,2,3,当堂检测,3,.,(,带电粒子在电场中的圆周运动,),如图所示,半径为,R,的光滑圆环竖直置于电场强度为,E,的水平方向的匀强电场中,质量为,m,、带电荷量为,+q,的空心小球穿在环上,当小球从顶点,A,由静止开始下滑到与圆心,O,等高的位置,B,时,求小球对环的压力。,探究,一,探究,二,1,2,3,当堂检测,解析,:,小球从,A,运动到,B,的过程中,重力做正功,电场力做正功,动能增加,由动能定理有,mgR+EqR,=,在,B,点小球受到重力,G,、电场力,F,和环对小球的弹力,F,1,三个力的作用,沿半径方向指向圆心的合力提供向心力,则,F,1,-Eq=,联立以上两式可得,F,1,=,2,mg+,3,Eq,小球对环的作用力与环对小球的作用力为作用力与反作用力,两者等大反向,即小球对环的压力,F,1,=,2,mg+,3,Eq,方向水平向右。,答案,:,2,mg+,3,Eq,方向水平向右,