静电场下PPT课件

1、例5、图中A、B是一对平行的金属板。在两板间加上一周期为T 初速度和重力的影响均可忽略。 A若电子是在t=0时刻进入的，它将一直向B板运动 B若电子是在t=T8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上 C若电子是在t=3T8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上 D若电子是在t=T2时刻时入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动的交变电压 ， 板的电势， 板的电势随时间的变化规律为：在 的时间内，正的常数 ；在 的时间内，uAU= 0BU0T2U= U ()T2TU=ABB0B- UT3T2U= U3T22TU=- UA0B0B0；在 的时间

2、内，；在 的时间内，；。现有一电子从 板的小孔进入两板间的电场区内，设电子的第1页/共33页分析：本题属于带电粒子(电子)在匀强交变电场中运动的问题。图电子已有向B的速度时，虽然加速度方向和速度方向相反，也不改变运动方向，只是做减速运动。表示 板相对于 板的电势随时间变化的图像。当 板电势为正值时，电子向 板加速运动；当为负值时，电子的加速度方向向 板。但若BABUBUABB 若电子在t=0时进入电场，在t=0到t=T2的时间内，电子向B板做匀加速运动；在t=T2到T的时间内，电子做匀减速运动，其方向仍向B板；在t=T到t=3T2的时间内，电子的运动跟t从0到T2时是一样。可见，电子将一直向B

3、板运动。所以，选项A正确。 第2页/共33页 若电子在t=T8时进入电场，那么t从T8T2时电子向B板加速运动，而t从T27T8的时间内，电子仍然向B板做减速运动。t从7T89T8的时间内，电子向A板运动，但因这段时间(T89T8)电子向B板运动的位移大于电子向A板运动的位移而靠近B板，此后周期性地重复以上过程。所以，在这情况下电子可能时而向B板运动(T87T8)，时而向A板运动(7T89T8)，最后打在B板上。因此，选项B也是正确的。 若电于在t=3T8时进入电场，则t从3T85T8的时间内，电子向B板运动(先加速后减速)，而从t=5T8以后，电子向A板加速运动；到不了t=T时刻，电子就从A

4、板的小孔飞出电场而不可能到达B板。所以，选项C是错的。第3页/共33页 若电子在t=T2时进入电场，这时电子受到由B指向A的电场力的作用而离开电场。所以，选项D也是错的。答：选项A、B是正确的。 说明：在分析带电粒子在匀强交变电场中运动时，带电粒子受到的电场力的方向和大小都可能变化。当电场力方向和带电粒子的速度方向相反时，带电粒子做减速运动，运动方向不变，直到带电粒子速度减到零时，才在电场力作用下，沿电场力的方向加速。第4页/共33页例6、相距为d的平行金属板a、b其长度为L，带有等量异种电场中，当粒子飞离电场区时，其横向位移为y，飞行方向偏角为(忽略重力影响)。试问：荷，使两板间形成匀强电场

5、，电压为，如图所示。一个质量为 、电量为 的带电粒子以平行于金属板方向的初速度垂直于电场线飞入电Umqvab0和tan各变化为原来的几倍？多大？多大？偏向角正切之比：场时，横向位移之比电飞入电场。当它们飞离样的初动量氢核、氘核、氦核以同HeDHHeDH0tantantanyyyP(1)y3U(2)ba倍，则增大到减小一半，偏转电压如果入射粒子的初动能第5页/共33页侧向位移与偏向角的正切分别为，方向的末速度为，动，做初速为零的匀加速运方向仅受电场力，；在时间为因而做匀速运动，运动at=vy2at=yyvL=ty2020000yvv=tandmvLqUvvLmqEab20)(21vLmdqUy

6、分析：带电粒子进入电场以后，在x方向不受电场力，仅有初速度，第6页/共33页将式代入式得解：氢核、氘核和氦核的电量之比为 ，质量之比 ，带电粒子在电场中的横向位移为(1)qqq=112mmm=124HDHeHDHeyqUmdLv1202()的关系为与初动量，的常数，而分母对三种核来说都是相同、式中，0K00pE=/2mvdLU2E=12K0mvpm02022202202224dpmqULmpdqULydEqULyk024第7页/共33页同理可得由于初动量相同，因此p0yyyq mq mqmHDHeHHDDHeHe 128tan()tantantan qULdmvqULdpmqULmdpHDHe

7、020202128 第8页/共33页(2)由y和tan的表达式，dEqULyk02dEqULtgk02 当入射的带电粒子初动能减小一半，则分母减小一半；偏转电压增大到3倍，则分子增大到3倍。因此，横向位移y以及偏转角的正切tan都增大到原来的6倍。 答：氢核、氘核、氦核以相同的初动量垂直飞入一个偏转电场，横向位移之比以及偏转角正切之比均为1 2 8。若入射初动能减小一半，偏转电压增大到3倍，带电粒子在偏转电场中的横向位移y以及运动偏转角正切tan均增大到原来的6倍。第9页/共33页【反馈练习】 A-9 4 -36B9 4 36C-3 2 -6D3 2 6为个电荷的电量之比定，可以判力的合力均为

8、零。由此倍，每个电荷所受静电距离的与为的距离与固定在一直线上，、个点电荷图所示，3212132321qqq32qqqqqqq31答案:A第10页/共33页2如图所示，半径相同的两个金属小球A、B带有电量相等的电荷，相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是F，今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开。这时，A、B两球之间的相互作用力的大小是AFBFCFD18143834F答案:A第11页/共33页3图(1)所示，有两个带有等量异种电荷的小球，用绝缘细线相连后，再用绝缘细线悬挂在水平方向的匀强电场中。当两小球都处于平衡时的可能位置是图(2)中的哪一种。答案:A第12页/共3

9、3页4如图所示，在光滑的水平面上有一个绝缘弹簧振子，小球带负电，在振动过程中，当弹簧压缩到最短时，突然加上一个水平向左的匀强电场，此后，A振子振幅增大B振子振幅减小C振子的平衡位置不变D振子的周期增大答案:B第13页/共33页5若带正电荷的小球只受到电场力作用，则它在任意一段时间内 A一定沿电场线由高电势处向低电势处运动B一定沿电场线由低电势处向高电势处运动C不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动D不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动答案:D第14页/共33页6下面哪些话是正确的？A在电场中，电场强度大的点，电势必高。B电荷置于电势越高的点，所具有的电势能也越大。C

10、电场中电场强度大的地方，沿电场线方向电势降落快。 D一带电粒子只受电场力作用，在电场中运动时，电势能一定变化。答案:C第15页/共33页7一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点，如图所示。E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则AU变小，E不变BE变大，不变CU变小，不变DU不变，不变答案:AC第16页/共33页8如图所示，在真空中把一绝缘导体向带电(负电)的小球P缓慢地靠近(不相碰)，下列说法中正确的是：AB端的感应电荷越来越多B导体内场强越来越大C导体的感应电荷在

11、M点产生的场强恒大于在N点产生的场强D导体的感应电荷在MN两点的场强相等答案:AC第17页/共33页9两个质量相同的带电小球，分别带等量异种电荷，电量为q，固定在一根长度为l的轻质绝缘细杆的两端,置于电场强度为E的匀强电场中,杆的方向与场强方向平行,如图所示。若此杆绕其中点O旋转180，则在此转动过程中，两个小球动能的增加量为 A0 BqElC2qElDqEl答案:C第18页/共33页10如图所示，两平行金属板a板对b板的电压随时间变化图像如静止释放，已知在一个周期内电子没有到达c面和d面，则以后到达c面或d面可能是：A向右运动时通过c面B向左运动时通过c面C向右运动时通过d面D向左运动时通过

12、d面图示， ， 为以中点 对称的两个等势面，当时，一个电子由 点cdPt =T3P答案:C第19页/共33页反馈练习答案： 1A 2A 3A 4B 5D6C 7AC 8AC 9C 10C第20页/共33页【课后练习】1如图所示，在一个正方形的4个顶点各有一个电量大小相等的点电荷，那么下列说法中正确的是强为零，电势也为零场强不为零场强也不为零电势不为零AqqqqO1234如果、都是正电荷，则正方形中心点 的场BqqqqO1234如、为正电荷，、为负电荷，则 点电势为零，CqqqqO1324如、为正电荷，、为负电荷，则 点电势不为零，DqqqqO1234如、为负电荷，、为正电荷，则 点场强为零，答

13、案：B第21页/共33页2平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部。闭合电键K，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为，如图所示。A保持电键K闭合，带正电的A板向B板靠近，则增大B保持电键K闭合，带正电的A板向B板靠近，则不变C电键K断开，带正电的A板向B板靠近，则增大D电键K断开，带正电的A板向B板靠近，则不变答案：AD第22页/共33页3在O点有一个电量为Q的正点电荷，空间有水平向右的匀强电场，如图所示。现将一个检验电荷-q置于O点左方距O为半径r的a点时，该检验电荷所受电场力为零。试求：(2)检验电荷-q由a点移动到b点，电势能的改变量是多大？(1)-qbF

14、b检验电荷置于 点时所受电场力的方向和大小。第23页/共33页的电场线方向飞入匀强电场区，测得该电子深入电场的最大距离为d=50m。试求：(1)匀强电场的场强E的大小；(2)电子经多少时间t回到出发点。4v = 210 ms06如图所示，一个电子以 的速度沿着一匀强电场kg)109.Q=mC10-1.6=e-(-31-19，电子质量取电子电量第24页/共33页 5一个半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电量为+Q的电荷，另一电量为+q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为零。现在球壳上挖去半径为r(rR)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受的力的大小为_(已知静电力常量为k)，方向_。第

15、25页/共33页6半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示。珠子所受静电力是其重力的34倍。将珠子从环上最低位置A点静止释放，则珠子所能获得的最大动能。E=K第26页/共33页7相距为d、长度为L的两平行金属板A、B带有等量异种电荷，两板间存在匀强电场，金属板平面与水平成角位置，如图所示。一个板方向飞入电场，带电颗粒在电场中做直线运动。试求：带电量为 、质量为 的带电颗粒以初速度沿电场中心线平行于金属qmv0电场？才能沿电场中心线飞出应符合什么条件，颗粒。两板电压、0AB(2)vUB(1)A第27页/共33页 场中，入射方向

16、跟极板平行，极板长为l，两极板间距离为d，整个装置处在真空中，重力可以忽略。当带电粒子射出平行板区时产生横向位 m和q有何关系？电的两块平行板间的匀强，然后射入电压为电场中由静止开始运动的加速的带电粒子在电势差为、电量为如图所示，质量为21UUqm8移 ，速度的偏转角为。那么， 、跟、 和 以及带电粒子的hhUUtd12第28页/共33页初速释放小球，求当带电小球运动到悬点O正下方的b点时，悬线点无，如图所示。从点后拉至左侧水平状态的带电小球、悬于、带电量个质量的轻质绝缘细线系住一用长为强电场。、方向是水平向右的匀空间分布有电场强度aOC10-2=q0.1kg=mm3=CN350=E92-l张力的大小。取T(g10ms )b2第29页/共33页10用长为L的轻质丝线将一个质量为m、带电量为q的带电小球悬挂于O点，空间有竖直向下的匀强电场E，如图所示。将小球拉到偏离平衡位置角的a点无初速释放，试求：(2)如果5，小球从a运动到b所需时间t多