2017年高考一轮 7.6《带电粒子在电场中运动的综合问题》ppt课件

2017年高考一轮 7.6《带电粒子在电场中运动的综合问题》ppt课件内容摘要：

1、课标版 物理 第 6讲 带电粒子在电场中运动的综合问题 考点一 带电粒子在复合场中运动问题 带电粒子在复合场中运动问题的求解思路 (1)运动学观点是指用匀变速直线运动的公式来解决实际问题 ,一般有两种 情况 : 带电粒子初速度方向与电场线共线 ,则粒子做匀变速直线运动 ; 带电粒子的初速度方向垂直电场线 ,则粒子做匀变速曲线运动 (类平抛运 动 )。 (2)当带电粒子在电场中做匀变速曲线运动时 ,一般要采用类似平抛运动的 解决方法。 考点突破 首先对带电粒子受力分析 ,再分析运动形式 ,然后根据具体情况 选用公式计算。 (1)若选用动能定理 ,则要分清有多少个力做功 ,是恒力做功还是变力做功 2、, 同时要明确初、末状态及运动过程中的动能的增量。 (2)若选用能量守恒定律 ,则要分清带电体在运动中共有多少种能量参与转 化 ,哪些能量是增加的 ,哪些能量是减少的。 带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题 ,是高中 物理教学中一类重要而典型的题型。 对于这类问题 ,若采用常规方法求解 , 过程复杂 ,运算量大。 若采用“等效法”求解 ,则能避开复杂的运算 ,过程 比较简捷。 先求出重力与电场力的合力 ,将这个合力视为一个“等效重 力” ,将 a= 视为“等效重力加速度”。 再将物体在重力场中的运动规律 迁移到等效重力场中分析求解即可。 (2015四川理综 ,10,17分 )如图所 3、示 ,粗糙、绝缘的直轨道 水平桌面上 ,过 直面右侧有大小 E=106 N/C,方向水平向右的匀强电场。 带负电的小物 体 10,质量 m=轨道间动摩擦因数 = 点由静止开始向右运动 ,经过 点 ,到达 m/s,到达空 间 ,且 =终受到水平向右的某外力 的速率 为质点 ,电荷量保持不变 ,忽略空气阻力 ,取 g=10 m/ : v/(m0 v 2 2块不可能停止在 设最终停在 点为 x 处。 由动能定理得 : E|q|xm+x)=0 可得 :x=0.2 m。 1220带电粒子在交变电场中的运动问题 这类问题涉及力学和电场知识的综合运用 ,但实际上是一个力学问题 , 解答这类问题 ,仍要从受力分析 4、 (力的大小、方向的变化特点 )和运动分析 (运动状态及形式 )入手 ,应用力学的基本规律定性、定量讨论 ,注意思维方 法和技巧的灵活运用。 展示物理过程 物理图像是表达物理过程、规律的基本工具之一 ,用图像反映物理过程、 规律 ,具有直观、形象、简洁明了的特点 ,带电粒子在交变电场中运动时 , 受电场力作用 ,其加速度、速度等均做周期性变化 ,借助图像来描述它在电 场中的运动情况 ,可直观展示物理过程 ,从而获得启迪 ,快捷地分析求解。 典例 3 将如图所示的交变电压加在平行板电容器 A、 开始 电势比 这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间 ,它在电 场力作用下开始运动 ,设 A、 下列 5、说法正确的是 ( ) 板运动 板运动 板运动 ,然后返回向 之后在 A、 复运动 板运动 ,然后返回向 之后在 A、 复运动 答案 D 根据交变电压的变化规律 ,不难确定电子所受电场力的变化规 律 ,从而作出电子的加速度 a、速度 如图所示。 从图中 可知 ,电子在第一个 T/4内做匀加速运动 ,第二个 T/4内做匀减速运动 ,在这半 周期内 ,因初始 板电势高 ,所以电子向 加速度大小为。 在第三个 T/4内电子做匀加速运动 ,第四个 T/4内做匀减速运动 ,但在这 向 加速度大小为。 所以电 子在交变电场中将以 t=T/4时刻所在位置为平衡位置做周期性往复运动 ,综 上分析选 D。 图 (a 6、)所示 ,两平行正对的金属板 A、 b)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 在 刻释放该粒子 ,粒子会时而向 时而向 并最终打在 则 ( ) 粒子最终打在 则要求粒子在每个周 期内的总位移应小于零 ,对照各选项可知只有 34为研究方便可以把它看成是由几个比较简单的运动组 合而成的 ,前者叫做合运动 ,后者叫做分运动。 某个方向的分运动不会因其 他分运动的存在而受到影响 ,这就是运动的独立性原理 ,应用这一原理可以 简捷分析某些带电粒子在交变电场中运动的问题。 典例 4 (2015山东理综 ,20,6分 )(多选 )如图甲 ,两水平金属板间距为 d,板间 电场强度 7、的变化规律如图乙所示。 t=0时刻 ,质量为 0 时间内微粒匀速运动 ,缘飞出。 微粒运动过程中未与金属板接触。 重力加速度的大小为 g。 关于 微粒在 0正确的是 ( ) 化繁为简 案 0 时间内微粒匀速运动知 以 与 2123T 3大小都等于 g。 时间内微粒只在重力作 用下的竖直末速度 g ,竖直位移 g ,在 末速度 =0,竖直位移 y2= - g = g ,所以 y1= ,微粒 克服电场力做功 W=q2 =2= 重力作用下微粒的竖直位移 为 ,其重力势能减少了 上可知 A、 B、 3迅速求解 解决物理问题时一般都和一定的理想模型相联系。 建立正确反映事物特 征的理想模型是运用基本概念、规律求 8、解问题的必要前提 ,对于某些实际 的物理过程 ,可根据题设条件 ,运用近似处理方法 ,通过简化描述来反映事 物基本的物理特征 ,这有助于迅速、准确确定出解题方向和策略 ,使问题得 到迅速解决。 典例 5 在真空中速度为 v=07 m/间 ,极板长度为 L=0-2 m,间距为 d=0-3 m,电子束沿两极板间的中线 通过 ,如图所示 ,在两极板上加上 50 u=Um t,如果所加电 压的最大值超过某一值 开始出现以下现象 :电子有时能通过两极板 , 有时不能通过 ,求 (电子的比荷为 011 C/ 答案 91 V 解析 设电子刚好不能通过时平行板间的电压为 子经过平行板的 时间为 t,则 :t= 9、 , 又 = a= 解得 =91 V。 此题是带电粒子初速度方向与电场方向垂直的问题 ,乍一看 ,电子运动 过程复杂 ,一时难以理顺解题思路 ,但仔细分析可知 ,电子通过平行板所需 要的时间为 t= =0-9 s,交流电压周期 T=0-2 s,可见 tT,这说明交 但对高速通过平行板的电子束而言 ,电压大小的变 化已成次要因素 ,可以不予考虑 ,因此 ,电子束通过平行板时 ,极板间的电压 和电场可看做恒定不变 ,即这里建立的是平行板匀强电场模型 ,处理电子束 在匀强电场中的运动我们已相当熟悉 ,问题就迎刃而解了。 考点三 静电场中图像问题的处理 (1)(2)(3) (1)根据 率绝对值的变化 10、(即加速度大小 的变化 ),确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况 ,进而确定 电场的方向、电势的高低及电势能的变化。 (2)电场强度的大小等于 电场强度为零 处 ,其切线的斜率为零。 在 点电势的大小 ,并可根据电势大小关系大致确定电场强度的方向。 在 像中分析电荷移动时做功的正负 ,可用 然后作 出判断。 (3)根据给出的 确定 再在草纸上画出电场线的大 致方向 ,根据 确定电场的强弱分布。 典例 6 (2015河南开封二模 ,17)假设空间某一静电场的电势 随 如图所示 ,根据图中信息可以确定下列说法中正确的是 ( ) 移到 电荷做匀加速直线运动 电场力做正功 ,电势能减小 电场力做 11、负功 ,电势能增加 答案 D 由图看出 ,所以 空间各点场强的方向不全与 到 点电势相等 , 任意两点间电势差为零 ,电荷在此段内不可能做匀加速直线运动 ,正 电荷沿 电势升高 ,正电荷的电势能增加 ,电场力做负 功 ,负电荷沿 电势降低 ,电场力做负功 ,负电 荷的电势能增加 , 典例 7 (2015江苏苏北四市二次调研 )如图所示 ,无限大均匀带正电薄板竖 直放置 ,其周围空间的电场可认为是匀强电场。 光滑绝缘细管垂直穿过板 中间小孔 ,一个视为质点的带负电小球在细管内运动。 以小孔为原点建立 x 轴 ,规定 选项图分别表示 的电势 ,小球的加速度 a、速度 k随 其中正确的是 ( ) 答案 D 由 U=d=选项 在匀强电 场中加速度 a= ,大小不变 ,但由于是负电荷 ,在。