【物理】粤教沪版带电粒子在电场中的运动ppt课件

1、：t./ ；:；2物体在竖直平面内做圆周运动的物体在竖直平面内做圆周运动的在最高点：在最高点：没有东西支撑时：没有东西支撑时：gRvRvmmg2有东西支撑时：有东西支撑时：0v那么带电粒子在匀强电场中的竖直平那么带电粒子在匀强电场中的竖直平面内做圆周运动时，最高点、最低点面内做圆周运动时，最高点、最低点在哪及最高点的最小在哪及最高点的最小 速度又是多少呢速度又是多少呢：t./ ；:；2例：例：2005年黄冈一模在竖直平面内有程度向年黄冈一模在竖直平面内有程度向右、场强为右、场强为E=1x104 N / C的匀强电场。在匀强电场的匀强电场。在匀强电场中有一根长中有一根长L=2m的绝缘细线，一端固

2、定在的绝缘细线，一端固定在O点，点，另一端系一质量为另一端系一质量为0.04kg的带电小球，它静止的带电小球，它静止A点点时悬线与竖直方向成时悬线与竖直方向成370角，如图，假设小球恰绕角，如图，假设小球恰绕O点在竖直平面内做圆周运动取点在竖直平面内做圆周运动取sin 370 =0.6，cos 370 =0.8试求：试求：1小球的带电量小球的带电量 2小球动能的最小值小球动能的最小值AE0例：例：2005年黄冈一模在竖直平面内有程度向右、场强为年黄冈一模在竖直平面内有程度向右、场强为E=1x104 N / C的匀强电场。在匀强电场中有一根长的匀强电场。在匀强电场中有一根长L=2m的绝缘细线，一

3、端固的绝缘细线，一端固定在定在O点，另一端系一质量为点，另一端系一质量为0.04kg的带电小球，它静止的带电小球，它静止A点时悬线与点时悬线与竖直方向成竖直方向成370角，如图，假设小球恰绕角，如图，假设小球恰绕O点在竖直平面内做圆周运点在竖直平面内做圆周运动取动取sin 370 =0.6，cos 370 =0.8试求：试求：1小球的带电量小球的带电量 2小球动能的最小值小球动能的最小值解：1当小球静止于A点时,对小球受力如图由三角形知识得：qE=mgtan 370所以得到：q=mgtan 370 /E代入数据得：q=3x10-5CAEGF合F2假设小球恰绕O点在竖直平面内做圆周运动那么A点过

4、圆心的对称点B点动能最小，此时重力与电场力的合力提供向心力JmvELvmFmgFk5 . 021,37cos220所以而合合小结：用等效法处置带电体在重力场与电小结：用等效法处置带电体在重力场与电场中的运动场中的运动1、标题类型：带电粒子遭到恒定重力与恒定、标题类型：带电粒子遭到恒定重力与恒定电场力及一个变化的拉力电场力及一个变化的拉力2、特点：电场力与重力做功都与途径无关，、特点：电场力与重力做功都与途径无关，拉力不做功拉力不做功3、处置：重力场与电场的叠加场视为一个、处置：重力场与电场的叠加场视为一个“等效重力场等效重力场 “等效重力为重力与电场力的合力等效重力为重力与电场力的合力 G “

5、等效重力加速度等效重力加速度 g= G/m “关键最高点与最低点确实定关键最高点与最低点确实定4、优点：将非理想模型转化为理想模型、优点：将非理想模型转化为理想模型 将复杂问题变为简单问题将复杂问题变为简单问题练习练习2005广州如图在程度向右的匀强电广州如图在程度向右的匀强电场中，有一质量为场中，有一质量为m 、带正电的小球，用、带正电的小球，用长为长为L绝缘细线悬挂于绝缘细线悬挂于O点。当小球静止时点。当小球静止时细线与竖直方向夹角为细线与竖直方向夹角为.现给小球一个垂直现给小球一个垂直于悬线的初速度于悬线的初速度,使小球恰能在竖直平面内使小球恰能在竖直平面内做圆周运动，做圆周运动，试问：

6、试问：1小球在做圆周运动的过程中在小球在做圆周运动的过程中在哪一位置速度最小？速度最小值多大？哪一位置速度最小？速度最小值多大？2小球在小球在B点的初速度多大？点的初速度多大？BE解：解： 1根据题意知根据题意知,小球在做圆周运动的过程中受小球在做圆周运动的过程中受重力与电场力为恒力，故把重力与电场力的合力叫重力与电场力为恒力，故把重力与电场力的合力叫作等效重力作等效重力即即D在在B点点 G =mg/cos ，等效重力加速度，等效重力加速度g= g/ cos 那么那么B点过圆心的对称点点过圆心的对称点A点速度最小点速度最小在在A点有，点有，2小球由小球由A运动到运动到B的过程，根据能量守恒定律

7、有的过程，根据能量守恒定律有cos,2LgLgAvRAvmmg解得小球的最小速度cos/52 212122LgvLmgmvmvBAB解得例：一个带负电的小球，质量为例：一个带负电的小球，质量为M、电荷量为、电荷量为q。在一个如下图的平行板电容器的右侧板边被竖直在一个如下图的平行板电容器的右侧板边被竖直上抛，最后落在电容器左侧边同一高度处，假设上抛，最后落在电容器左侧边同一高度处，假设电容器极板是竖直放置，两板间间隔为电容器极板是竖直放置，两板间间隔为d，板间，板间电压为电压为U，求电荷能到达的最大高度及抛出时的，求电荷能到达的最大高度及抛出时的初速度。初速度。V0解：小球在竖方向做竖直上抛运动

8、解：小球在竖方向做竖直上抛运动那么最大高度那么最大高度在程度方向上做初速度为在程度方向上做初速度为0的匀加速运动的匀加速运动gvtgvH0,220上升到最高点所用时间22)2(21)2(21tmdqUtad小结：等效法一个曲线运动等效于两个直小结：等效法一个曲线运动等效于两个直线运动线运动 或者正交分解法处置带电粒子的复杂运动或者正交分解法处置带电粒子的复杂运动1、特点：带电粒子在匀强电场中遭到恒定、特点：带电粒子在匀强电场中遭到恒定的电场力和恒定重力的电场力和恒定重力2、处置方法：将复杂运动分解为两个相互、处置方法：将复杂运动分解为两个相互正交的比较简单的直线运动一个曲线运动正交的比较简单的

9、直线运动一个曲线运动等效于两个直线运动等效于两个直线运动3、优点：将非理想模型转化为理想模型、优点：将非理想模型转化为理想模型 将复杂问题变为简单问题将复杂问题变为简单问题练习：练习： 2005年北京真空中存在空间范围年北京真空中存在空间范围足够大的，程度向右的匀强电场。在电场中，足够大的，程度向右的匀强电场。在电场中，假设将一个质量为假设将一个质量为m，带正电的小球由静止释，带正电的小球由静止释放，运动中小球的速度与竖直方向夹角为放，运动中小球的速度与竖直方向夹角为370，现将该小球从电场中某点以初速度现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向竖直向上抛出。求运动过程中取上抛出。求运动过程中取

10、sin 370 =0.6，cos 370 =0.81小球遭到电场力的大小及方向小球遭到电场力的大小及方向2小球从抛出点至最高点的电势能变化量小球从抛出点至最高点的电势能变化量解：解：1根据题意知，小球由静止释放，故小球根据题意知，小球由静止释放，故小球速度方向即为合力的方向速度方向即为合力的方向由三角形知识得，电场力大小由三角形知识得，电场力大小 F=mgtan 370=0.75mg电场力方向电场力方向 程度向右程度向右2将小球从电场中某点以初速度向上抛出将小球从电场中某点以初速度向上抛出小球在竖直方向做竖直上抛运动小球在竖直方向做竖直上抛运动 vy =v0-g t小球在程度方向做初速度为小球

11、在程度方向做初速度为0的匀加速运动，加速的匀加速运动，加速度为度为ax，由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得 F=m ax，此过程中此过程中SX= ax t2 / 2 电场力做功电场力做功 W=F SX小球上升到最高点的过程中，电势能减少为电场小球上升到最高点的过程中，电势能减少为电场力所做功力所做功2239mvEp练习：如图练习：如图3-2-123-2-12所示，在程度向右的匀强电场中所示，在程度向右的匀强电场中的的A A点，有一个质量为点，有一个质量为m m，带电量为，带电量为-q-q的油滴以速度的油滴以速度v v竖直向上运动知当油滴经过最高点竖直向上运动知当油滴经过最高点B B时，速度大小时

12、，速度大小也为也为v v求：场强求：场强E E的大小及的大小及A A、B B两点间的电势差两点间的电势差根据分运动与合运动的等时性以及匀变速直线运根据分运动与合运动的等时性以及匀变速直线运动平均速度公式有：动平均速度公式有： 即即H=xH=x 由动能定理：由动能定理： Eqx-mgH=0Eqx-mgH=0 再由动能定理：再由动能定理： qUAB-mgH=0qUAB-mgH=0tvXtvH2,2qmgE 所以练习：如图练习：如图3-2-11所示，在竖直平面内，有一半径为所示，在竖直平面内，有一半径为R的绝缘的的绝缘的光滑圆环，圆环处于场强大小为光滑圆环，圆环处于场强大小为E，方向程度向右的匀强电

13、场中，方向程度向右的匀强电场中，圆环上的圆环上的A、C两点处于同一程度面上，两点处于同一程度面上，B、D分别为圆环的最分别为圆环的最高点和最低点高点和最低点M为圆环上的一点，为圆环上的一点，MOA=45环上穿着环上穿着一个质量为一个质量为m，带电量为，带电量为+q的小球，它正在圆环上做圆周运动，的小球，它正在圆环上做圆周运动，知电场力大小知电场力大小qE等于重力的大小等于重力的大小mg，且小球经过，且小球经过M点时球与环点时球与环之间的相互作用力为零试确定小球经过之间的相互作用力为零试确定小球经过A、B、C、D点时的点时的动能各是多少？动能各是多少？根据牛顿第二定律当小球从M点运动到A点的过程中，电场力和重力做功分别为根据动能定理得：同理：同理：课堂小结：课堂小结：带电粒子在匀强电场中所