《带电粒子在电场中的运动》公开课课件高中物理人教版1

1、第一章静电场: 带电粒子在电场中的运动第一章: 带电粒子在电场中的运动1.会利用动力学和功能观点分析带电粒子在电场中的直线运动.2.会利用运动的合成与分解方法分析带电粒子在电场中的类平抛运动.3.会分析带电粒子在交变电场及复合场中的运动.教学目标1.会利用动力学和功能观点分析带电粒子在电场中的直线运动.教对于电子、氕、氘、氚核、粒子及离子等,一般重力.对于带电的颗粒如液滴、油滴、小球、尘埃等,除在题目中明确说明或暗示外,一般均应重力.不考虑考虑带电粒子在电场中运动是否考虑重力的问题知识点一知识必备对于电子、氕、氘、氚核、粒子及离子等,一般重力.对1.受力情况:受重力、静电力、接触力等.2.处理

2、方法:确定对象,分析受力,根据牛顿运动定律或动能定理等列方程求解.带电粒子在电场中的运动问题知识点二知识必备1.受力情况:受重力、静电力、接触力等.带电粒子在电场中的运1.匀速直线运动:此时带电粒子受到的合外力一定等于零,即所受到的电场力与其他力平衡.2.匀加速直线运动:带电粒子受到的合外力与其初速度方向同向,加速度恒定,则为匀加速直线运动.3.匀减速直线运动:带电粒子受到的合外力与其初速度方向反向,加速度恒定,则为匀减速直线运动.带电粒子在电场中做直线运动考点一学习互动1.匀速直线运动:此时带电粒子受到的合外力一定等于零,即所受例1 如图X3-1所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的静电力的

3、作用下由静止开始从b点沿直线运动到d点,已知bd与竖直方向的夹角为45,bd的长度为L,匀强电场的电场强度大小为E.(重力加速度为g)(1)此液滴带何种电荷?图X3-1学习互动答案 负电解析 因液滴做直线运动,故由受力分析可判断出液滴带负电.例1 如图X3-1所示,一带电液滴在重力和匀强电场对例1 如图X3-1所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的静电力的作用下由静止开始从b点沿直线运动到d点,已知bd与竖直方向的夹角为45,bd的长度为L,匀强电场的电场强度大小为E.(重力加速度为g)(2)求液滴从b点沿直线运动到d点的时间;图X3-1学习互动例1 如图X3-1所示,一带电液滴在重力和匀强电

4、场对例1 如图X3-1所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的静电力的作用下由静止开始从b点沿直线运动到d点,已知bd与竖直方向的夹角为45,bd的长度为L,匀强电场的电场强度大小为E.(重力加速度为g)(3)求b、d两点的电势差Ubd.图X3-1学习互动例1 如图X3-1所示,一带电液滴在重力和匀强电场对例2如图X3-2所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间距离为d,上极板正中有一小孔.质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处时速度恰好为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g).求:(1)小球到达小孔处的速度大小;

5、图X3-2学习互动例2如图X3-2所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为(2)极板间的电场强度大小和电容器所带的电荷量;学习互动(2)极板间的电场强度大小和电容器所带的电荷量;学习互动例2如图X3-2所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间距离为d,上极板正中有一小孔.质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处时速度恰好为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g).求:(3)小球从开始下落至运动到下极板处所用的时间.图X3-2学习互动例2如图X3-2所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为学习互动技巧点拨 解决带电

6、粒子在电场中做直线运动(加速或减速)的方法(1)力和加速度方法牛顿运动定律、匀变速直线运动公式;(2)功和能方法动能定理;(3)能量方法能量守恒定律.学习互动技巧点拨 解决带电粒子在电场中做直线运动(加速或例3 将一带电粒子以初速度v0沿水平方向从A点射入方向竖直向上的匀强电场中,粒子从B点飞出电场时速度方向与电场方向的夹角为150,电场的水平宽度为L,如图X3-3所示.不计粒子的重力.已知粒子的质量为m,电荷量为q(q0).(1)该匀强电场的电场强度为多大?带电粒子在电场中做类平抛运动考点二图X3-3学习互动例3 将一带电粒子以初速度v0沿水平方向从A点射入方例3 将一带电粒子以初速度v0沿

7、水平方向从A点射入方向竖直向上的匀强电场中,粒子从B点飞出电场时速度方向与电场方向的夹角为150,电场的水平宽度为L,如图X3-3所示.不计粒子的重力.已知粒子的质量为m,电荷量为q(q0).(2)A、B两点的电势差UAB为多大?图X3-3学习互动例3 将一带电粒子以初速度v0沿水平方向从A点射入方例4 如图X3-4所示,半径为R的光滑绝缘圆环竖直固定于场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中,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.(重力加速度为g)带电粒子(带电体)在电场中做圆周运动考点三图X3-4学习互动答案 2m

8、g+3Eq,方向水平向右例4 如图X3-4所示,半径为R的光滑绝缘圆环竖直固学习互动学习互动学习互动技巧点拨 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,提供向心力的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.有时可以把复合场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动,找出等效“最高点”和“最低点”.学习互动技巧点拨 解决电场(复合场)中的圆周运动问题,关想一想 带电粒子在交变电场中的受力有何特点?运动有何特点?怎样研究处理? 要点总结1.受力情况:粒子所受的静电力是周期性变化的,即与速度方向在一段时间内同向,在下一段时间内反向.2.运动特点:一会儿加速,一会儿减速;可

9、能一直向前运动,也可能做往复运动,由粒子最初进入电场的时间决定.3.处理方法:应用牛顿第二定律结合运动学公式求解.带电粒子在交变电场中运动问题【自由选学】考点四学习互动想一想 带电粒子在交变电场中的受力有何特点?运动有何特点例5 在如图X3-5甲所示的平行板电容器的A、B两板上加有如图乙所示的交变电压,开始时B板的电势比A板的高,这时在两板中间的电子在静电力作用下由静止开始运动.设电子在运动中不与极板发生碰撞,则下列说法正确的是(不计电子重力) ()A.电子先向A板运动,然后向B板运动,再返回A板做周期性运动B.电子一直向A板运动C.电子一直向B板运动D.电子先向B板运动,然后向A板运动,再返

10、回B板做周期性运动图X3-5学习互动例5 在如图X3-5甲所示的平行板电容器的A、B两板上学习互动答案 C解析 由运动学和动力学规律画出如图所示的v-t图像,可知电子一直向B板运动,选项C正确.学习互动答案 C解析 由运动学和动力学规律画出如图所图X3-6学习互动答案 B图X3-6学习互动答案 B学习互动学习互动1.如图甲所示,两个平行金属板P、Q竖直放置,两板间加上如图乙所示的电压.t=0时,Q板比P板电势高5 V,此时在两板的正中央M点处放一个电子,速度为零,电子在静电力作用下运动,位置和速度随时间变化.假设电子始终未与两板相碰,则在0t810-10 s的时间内,这个电子处于M点的右侧、速

11、度方向向左且速度逐渐减小的时间t满足()A.0t210-10 sB.210-10 st410-10 sC.410-10 st610-10 sD.610-10 st810-10 s 甲乙备用习题答案 D1.如图甲所示,两个平行金属板P、Q竖直放置,两板间加上如图备用习题 甲乙备用习题 甲乙2.(多选)如图甲所示,电子静止在两平行金属板A、B间的a点,从t=0时刻开始A、B板间电势差按如图乙所示规律变化,则下列说法中正确的是()A.电子可能在极板间做往复运动B.若t1时刻电子还未从小孔P飞出,则t1时刻电子具有最大动能C.电子能从小孔P飞出,且飞出时的动能不大于eU0D.电子不可能在t2t3时间内

12、从小孔P飞出备用习题答案 BC2.(多选)如图甲所示,电子静止在两平行金属板A、B间的a点解析 若电子在电场中运动的时间大于电势差变化的一个周期,则电子在0t1时间内向B板加速,在t1t2时间内减速,在t2时刻速度恰好为零,之后电子会重复上述运动,所以电子一直向B板运动,直到从小孔P穿出,A错误;备用习题若t1时刻电子还未从小孔P飞出,则t1时刻电子具有最大动能,B正确;电子穿出小孔P的时刻不确定,但穿出时的动能不大于eU0,C正确,D错误.解析 若电子在电场中运动的时间大于电势差变化的一个周期,3.长为L的平行金属板与水平面成角放置,板间有匀强电场.一个电荷量为-q、质量为m的液滴以速度v0

13、垂直于电场方向射入两极板间,如图所示,射入后液滴沿直线运动.(重力加速度为g)(1)两极板间的电场强度为多大?备用习题3.长为L的平行金属板与水平面成角放置,板间有匀强电场.一3.长为L的平行金属板与水平面成角放置,板间有匀强电场.一个电荷量为-q、质量为m的液滴以速度v0垂直于电场方向射入两极板间,如图所示,射入后液滴沿直线运动.(重力加速度为g)(2)液滴离开电场时的速度为多少?备用习题3.长为L的平行金属板与水平面成角放置,板间有匀强电场.一1.(带电粒子在电场中做直线运动)如图X3-7所示,真空中只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场,在竖直平面内有一初速度为v0的带电微粒,恰能沿图

14、示虚线由A向B做直线运动,那么()A.微粒带正、负电荷都有可能B.微粒做匀减速直线运动C.微粒做匀速直线运动D.微粒做匀加速直线运动图X3-7自我检测解析 微粒做直线运动的条件是速度方向与合力方向在同一条直线上,只有微粒受到水平向左的静电力才能使合力方向与速度方向在同一条直线上,由此可知微粒所受的静电力方向与场强方向相反,则微粒一定带负电,且微粒做匀减速直线运动,故选项B正确.答案 B1.(带电粒子在电场中做直线运动)如图X3-7所示,真空中只2.(电容器中带电粒子的运动)如图X3-8所示,两平行的带电金属板水平放置,在两板中间的a点由静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态.现将两板绕过a点

15、的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45,再从a点由静止释放一同样的微粒,该微粒将 ()A.保持静止状态B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动D.向左下方做匀加速运动图X3-8自我检测答案 D2.(电容器中带电粒子的运动)如图X3-8所示,两平行的带电解析 两平行金属板水平放置时,带电微粒静止,有mg=qE,现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45后,两板间电场强度方向逆时针旋转45,电场力方向也逆时针旋转45,但大小不变,此时电场力和重力的合力大小恒定,方向指向左下方,故该微粒将向左下方做匀加速运动,选项D正确.自我检测带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版1带电粒子在电场

16、中的运动公开课课件高中物理人教版1解析 两平行金属板水平放置时,带电微粒静止,有mg=qE3.(带电粒子在电场中做类平抛运动)如图X3-9所示,阴极A受热后向右侧空间发射电子,电子质量为m,电荷量为e,电子的初速率有从0到v的各种可能值,且各个方向都有.与A极相距为l处有荧光屏B,电子击中荧光屏时便会发光.若在A和B之间的空间里加一个水平向左、与荧光屏面垂直的匀强电场,电场强度为E,且电子全部打在荧光屏上,求B上受电子轰击后的发光面积.图X3-9自我检测带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版1带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版13.(带电粒子在电场中做类平抛运动)如图X3-

17、9所示,阴极A自我检测带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版1带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版1自我检测带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版自我检测带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版1带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版1自我检测带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版4.(带电粒子在电场中做圆周运动)如图X3-10所示,用长为l的绝缘细线拴一个质量为m、带电荷量为+q的小球(可视为质点),细线的另一端悬挂于O点,整个装置处于水平向右的匀强电场中.将小球拉至使悬线呈水平的A点后由静止释放,小球从A点开始向下摆动,当悬线转过60角时,小

18、球到达B点,小球的速度恰好为零.重力加速度为g,求:(1)B、A两点间的电势差UBA;图X3-10自我检测带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版1带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版14.(带电粒子在电场中做圆周运动)如图X3-10所示,用长为4.(带电粒子在电场中做圆周运动)如图X3-10所示,用长为l的绝缘细线拴一个质量为m、带电荷量为+q的小球(可视为质点),细线的另一端悬挂于O点,整个装置处于水平向右的匀强电场中.将小球拉至使悬线呈水平的A点后由静止释放,小球从A点开始向下摆动,当悬线转过60角时,小球到达B点,小球的速度恰好为零.重力加速度为g,求:(2)电场强度E

19、的大小.图X3-10自我检测带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版1带电粒子在电场中的运动公开课课件高中物理人教版14.(带电粒子在电场中做圆周运动)如图X3-10所示,用长为1.学习可以彻底的改变自己，即使失去原来改变的条件，人也不会退回到原来的样子，因为经过“輮”。人已经脱离一个旧我，变成一个新我.2.这一段介绍了怎样学习，也就是学习的要素。荀子认为积累是学习的第一要素，也是学习的根本。学习可以达到奇妙的效果，可以“兴风雨”“生蛟龙”。“神明自得，圣心备焉”从人的角度，来说学习的效果。接着运用正反对比的手法来说明积累的效果，体现了荀子文章说理的生动性。3.家庭在西洋是一种界限分明的团体。在英美，家庭包括他和他的妻以及未成年的孩子。而在我们中国“家里的”可以指自己的太太一个人，“家门”可