2020届一轮复习人教版 带电粒子在电场中的运动 课件

带电粒子在电场中的运动(教师备用)带电粒子在电场中的运动(教师备用)课堂探究随堂演练课堂探究随堂演练类型一带电粒子(带电体)在电场中的直线运动课堂探究突破要点[例1]

(2019·福建福州月考)反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似.如图所示,在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场,一带电微粒从A点由静止开始,在静电力作用下沿直线在A,B两点间往返运动.已知电场强度的大小分别是E1=2.0×103N/C和E2=4.0×103N/C,方向如图所示,带电微粒质量m=1.0×10-20kg,带电荷量q=-1.0×10-9C,A点距虚线MN的距离d1=1.0cm,不计带电微粒的重力,忽略相对论效应.求:类型一带电粒子(带电体)在电场中的直线运动课堂探究突破审题指导:(1)B点距虚线MN的距离d2;(2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t.题干关键隐含信息在虚线MN两侧存在着方向相反的两个匀强电场带电微粒在两电场中做匀变速直线运动带电微粒沿直线在A,B两点间往返运动带电微粒在A,B两点的速度为零不计带电微粒的重力,忽略相对论效应带电微粒只受静电力审题指导:(1)B点距虚线MN的距离d2;题干关键隐含信息在答案:(1)0.50cm

(2)1.5×10-8s答案:(1)0.50cm(2)1.5×10-8s规律方法(1)带电粒子在电场中做直线运动①匀速直线运动:此时带电粒子受到的合外力一定等于零,即所受到的静电力与其他力平衡.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.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.(2)讨论带电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、匀变速直线运动规律.②功和能方法——动能定理.③能量方法——能量守恒定律.规律方法(1)带电粒子在电场中做直线运动②匀加速直线运动:带[跟踪训练1]一匀强电场,场强方向水平向左,一个质量为m,带正电荷量为q的小球,从O点出发,初速度的大小为v0,在静电力与重力的作用下,恰能沿与场强的反方向成θ角做直线运动.求:[跟踪训练1]一匀强电场,场强方向水平向左,一个质量为m,(1)匀强电场的场强大小;(1)匀强电场的场强大小;(2)小球从O点到最高点的距离;(3)小球运动到的最高点与O点的电势差.(2)小球从O点到最高点的距离;类型二带电粒子在电场中的类平抛运动[例2]

(2019·江苏盐城期末)如图所示,长为2L的两平行金属板水平放置,板间距离为L.上下极板带等量异种电荷,板间电场强度为E,方向竖直向下.质量为m、电荷量为q的带电粒子,从两板的中线沿水平方向进入电场,并从极板右侧边缘离开电场.带电粒子不计重力.求:类型二带电粒子在电场中的类平抛运动[例2](2019·江(1)两极板间电势差;(2)静电力所做的功;(3)粒子进入电场时的速度.(1)两极板间电势差;解析:(1)匀强电场,场强为E,间距为L,故电势差为U=EL.解析:(1)匀强电场,场强为E,间距为L,规律方法(1)分析带电粒子在电场中做类平抛运动的方法:利用运动的合成与分解把曲线运动转换为直线运动.利用的物理规律有:牛顿运动定律、运动规律、动能定理、功能关系等.(2)分析此类问题要注意:粒子在哪个方向不受力,在哪个方向受力,粒子的运动轨迹向哪个方向弯曲等.规律方法(1)分析带电粒子在电场中做类平抛运动的方法:利用运[跟踪训练2](2019·安徽宿州三模)如图,一质量为m、电荷量为q的带正电粒子在竖直向下的匀强电场中运动,M,N为其运动轨迹上的两点.已知该粒子在M点的速度大小为v0,方向与水平方向的夹角为60°,N点为轨迹的最高点,不计重力.则M,N两点间的电势差为(

)B[跟踪训练2](2019·安徽宿州三模)如图,一质量为m、2020届一轮复习人教版带电粒子在电场中的运动课件类型三带电粒子在交变电场中的运动[例3]

(2019·重庆校级检测)带正电的微粒放在电场中,场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示.带电微粒只在静电力的作用下由静止开始运动,则下列说法中正确的是(

)A.微粒做往复运动B.微粒朝同一方向做匀加速直线运动C.微粒在0～1s内的加速度与1～2s内的加速度相同D.微粒在第1s内的位移与第3s内的位移相同D类型三带电粒子在交变电场中的运动[例3](2019·重庆解析:由图看出,E1和E2大小相等、方向相反,所以微粒奇数秒内和偶数秒内的加速度大小相等、方向相反,作出微粒的速度图象如图:根据运动的对称性可知在2s末的速度恰好是0,即微粒第1s做加速运动.第2s做减速运动,然后再加速,再减速,一直持续下去,微粒朝同一方向做变速直线运动,故A,B错误;加速度的方向与带正电微粒所受的静电力的方向相同,由牛顿第二定律得,微粒在0～1s内的加速度与1～2s内的加速度大小相同,方向相反,故C错误;微粒在第1s内与第3s内都是从速度为0开始加速,加速度相同,所以它们的位移也相同,故D正确.解析:由图看出,E1和E2大小相等、方向相反,所以微粒奇数秒规律方法(1)当空间存在交变电场时,粒子所受静电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vt图象.特别注意带电粒子进入交变电场的时刻及交变电场的周期.规律方法(1)当空间存在交变电场时,粒子所受静电力方向将随着[跟踪训练3]如图1,真空中两块平行金属板与电源连接,A板与地连接,将一个带电粒子在A板处释放,不计重力,已知带电粒子运动的速度—时间(v-t)图象如图2所示,则B板的电势变化规律可能是(

)B[跟踪训练3]如图1,真空中两块平行金属板与电源连接,A板2020届一轮复习人教版带电粒子在电场中的运动课件类型四带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动[例4](2019·辽宁大连校级模拟)如图所示,半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为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vA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:类型四带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动[例4](20(1)速度vA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.审题指导:题干关键隐含信息绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为E的匀强电场与环面平行小球竖直方向的合力为零,水平方向受静电力小球穿在环上,可沿环做无摩擦的圆周运动小球不受摩擦力小球经A点时,速度vA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在A点,小球在水平方向只受静电力作用(1)速度vA的大小;审题指导:题干关键隐含信息绝缘细圆环的2020届一轮复习人教版带电粒子在电场中的运动课件规律方法解决电场(复合场)中的圆周运动问题,关键是分析向心力的来源,向心力的提供有可能是重力和静电力的合力,也有可能是单独的重力或静电力.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”.规律方法解决电场(复合场)中的圆周运动问题,关键是分析向心力[跟踪训练4](多选)如图所示,在竖直向上的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球,另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最高点为a,最低点为b.不计空气阻力,则(

)A.小球带负电B.小球所受静电力与重力平衡C.小球在从a点运动到b点的过程中,电势能增大D.小球在运动过程中机械能守恒BC[跟踪训练4](多选)如图所示,在竖直向上的匀强电场中,一解析:小球在竖直平面内做匀速圆周运动,受到重力、静电力和细绳的拉力,静电力与重力平衡,则知小球所受的静电力方向竖直向上,因此小球带正电,故A错误,B正确;小球在从a点运动到b点的过程中,静电力做负功,小球的电势能增大,故C正确;由于静电力做功,所以小球在运动过程中机械能不守恒,故D错误.解析:小球在竖直平面内做匀速圆周运动,受到重力、静电力和细绳随堂演练检测效果1.(2019·广东汕头月考)(多选)如图所示,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连.若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子(

)A.所受重力与静电力平衡 B.电势能逐渐增加C.动能逐渐增加 D.做匀变速直线运动BD随堂演练检测效果1.(2019·广东汕头月考)(多选)如解析:对带电粒子受力分析如图所示,重力与静电力不平衡,则A错误.由图可知静电力与重力的合力方向与v0方向相反,F合对粒子做负功,其中mg不做功,Eq做负功,故粒子动能减少,电势能增加,B正确,C错误.F合恒定且F合与v0方向相反,粒子做匀减速直线运动,D正确.解析:对带电粒子受力分析如图所示,重力与静电力不平衡,则A错2.(2019·山东德州月考)(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(

)AD2.(2019·山东德州月考)(多选)如图(甲)所示,平行金2020届一轮复习人教版带电粒子在电场中的运动课件3.(2019·四川泸州校级月考)如图所示,半径为R的光滑圆环竖直置于场强为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.3.(2019·四川泸州校级月考)如图所示,半径为R的光滑圆答案:2mg+3Eq,方向水平向右答案:2mg+3Eq,方向水平向右4.(2019·江苏南通月考)如图所示,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l的地方有荧光屏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,求B上受电子轰击后的发光面积.4.(2019·江苏南通月考)如图所示,阴极A受热后向右侧空2020届一轮复习人教版带电粒子在电场中的运动课件带电粒子在电场中的运动(教师备用)带电粒子在电场中的运动(教师备用)课堂探究随堂演练课堂探究随堂演练类型一带电粒子(带电体)在电场中的直线运动课堂探究突破要点[例1]

(2019·福建福州月考)反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似.如图所示,在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场,一带电微粒从A点由静止开始,在静电力作用下沿直线在A,B两点间往返运动.已知电场强度的大小分别是E1=2.0×103N/C和E2=4.0×103N/C,方向如图所示,带电微粒质量m=1.0×10-20kg,带电荷量q=-1.0×10-9C,A点距虚线MN的距离d1=1.0cm,不计带电微粒的重力,忽略相对论效应.求:类型一带电粒子(带电体)在电场中的直线运动课堂探究突破审题指导:(1)B点距虚线MN的距离d2;(2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t.题干关键隐含信息在虚线MN两侧存在着方向相反的两个匀强电场带电微粒在两电场中做匀变速直线运动带电微粒沿直线在A,B两点间往返运动带电微粒在A,B两点的速度为零不计带电微粒的重力,忽略相对论效应带电微粒只受静电力审题指导:(1)B点距虚线MN的距离d2;题干关键隐含信息在答案:(1)0.50cm

(2)1.5×10-8s答案:(1)0.50cm(2)1.5×10-8s规律方法(1)带电粒子在电场中做直线运动①匀速直线运动:此时带电粒子受到的合外力一定等于零,即所受到的静电力与其他力平衡.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.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.(2)讨论带电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、匀变速直线运动规律.②功和能方法——动能定理.③能量方法——能量守恒定律.规律方法(1)带电粒子在电场中做直线运动②匀加速直线运动:带[跟踪训练1]一匀强电场,场强方向水平向左,一个质量为m,带正电荷量为q的小球,从O点出发,初速度的大小为v0,在静电力与重力的作用下,恰能沿与场强的反方向成θ角做直线运动.求:[跟踪训练1]一匀强电场,场强方向水平向左,一个质量为m,(1)匀强电场的场强大小;(1)匀强电场的场强大小;(2)小球从O点到最高点的距离;(3)小球运动到的最高点与O点的电势差.(2)小球从O点到最高点的距离;类型二带电粒子在电场中的类平抛运动[例2]

(2019·江苏盐城期末)如图所示,长为2L的两平行金属板水平放置,板间距离为L.上下极板带等量异种电荷,板间电场强度为E,方向竖直向下.质量为m、电荷量为q的带电粒子,从两板的中线沿水平方向进入电场,并从极板右侧边缘离开电场.带电粒子不计重力.求:类型二带电粒子在电场中的类平抛运动[例2](2019·江(1)两极板间电势差;(2)静电力所做的功;(3)粒子进入电场时的速度.(1)两极板间电势差;解析:(1)匀强电场,场强为E,间距为L,故电势差为U=EL.解析:(1)匀强电场,场强为E,间距为L,规律方法(1)分析带电粒子在电场中做类平抛运动的方法:利用运动的合成与分解把曲线运动转换为直线运动.利用的物理规律有:牛顿运动定律、运动规律、动能定理、功能关系等.(2)分析此类问题要注意:粒子在哪个方向不受力,在哪个方向受力,粒子的运动轨迹向哪个方向弯曲等.规律方法(1)分析带电粒子在电场中做类平抛运动的方法:利用运[跟踪训练2](2019·安徽宿州三模)如图,一质量为m、电荷量为q的带正电粒子在竖直向下的匀强电场中运动,M,N为其运动轨迹上的两点.已知该粒子在M点的速度大小为v0,方向与水平方向的夹角为60°,N点为轨迹的最高点,不计重力.则M,N两点间的电势差为(

)B[跟踪训练2](2019·安徽宿州三模)如图,一质量为m、2020届一轮复习人教版带电粒子在电场中的运动课件类型三带电粒子在交变电场中的运动[例3]

(2019·重庆校级检测)带正电的微粒放在电场中,场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示.带电微粒只在静电力的作用下由静止开始运动,则下列说法中正确的是(

)A.微粒做往复运动B.微粒朝同一方向做匀加速直线运动C.微粒在0～1s内的加速度与1～2s内的加速度相同D.微粒在第1s内的位移与第3s内的位移相同D类型三带电粒子在交变电场中的运动[例3](2019·重庆解析:由图看出,E1和E2大小相等、方向相反,所以微粒奇数秒内和偶数秒内的加速度大小相等、方向相反,作出微粒的速度图象如图:根据运动的对称性可知在2s末的速度恰好是0,即微粒第1s做加速运动.第2s做减速运动,然后再加速,再减速,一直持续下去,微粒朝同一方向做变速直线运动,故A,B错误;加速度的方向与带正电微粒所受的静电力的方向相同,由牛顿第二定律得,微粒在0～1s内的加速度与1～2s内的加速度大小相同,方向相反,故C错误;微粒在第1s内与第3s内都是从速度为0开始加速,加速度相同,所以它们的位移也相同,故D正确.解析:由图看出,E1和E2大小相等、方向相反,所以微粒奇数秒规律方法(1)当空间存在交变电场时,粒子所受静电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vt图象.特别注意带电粒子进入交变电场的时刻及交变电场的周期.规律方法(1)当空间存在交变电场时,粒子所受静电力方向将随着[跟踪训练3]如图1,真空中两块平行金属板与电源连接,A板与地连接,将一个带电粒子在A板处释放,不计重力,已知带电粒子运动的速度—时间(v-t)图象如图2所示,则B板的电势变化规律可能是(

)B[跟踪训练3]如图1,真空中两块平行金属板与电源连接,A板2020届一轮复习人教版带电粒子在电场中的运动课件类型四带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动[例4](2019·辽宁大连校级模拟)如图所示,半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为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vA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:类型四带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动[例4](20(1)速度vA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.审题指导:题干关键隐含信息绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为E的匀强电场与环面平行小球竖直方向的合力为零,水平方向受静电力小球穿在环上,可沿环做无摩擦的圆周运动小球不受摩擦力小球经A点时,速度vA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在A点,小球在水平方向只受静电力作用(1)速度vA的大小;审题指导:题干关键隐含信息绝缘细圆环的2020届一轮复习人教版带电粒子在电场中的运动课件规律方法解决电场(复合场)中的圆周运动问题,关键是分析向心力的来源,向心力的提供有可能是重力和静电力的合力,也有可能是单独的重力或静电力.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”.规律方法解决电场(复合场)中的圆周运动问题,关键是分析向心力[跟踪训练4](多选)如图所示,在竖直向上的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球,另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最高点为a,最低点为b.不计空气阻力,则(

)A.小球带负电B.小球所受静电力与重力平衡C.小球在从a点运动到b点的过程中,电势能增大D.小球在运动过程中机械能守恒BC[跟踪训练4](多选)如图所示,在竖直向上的匀强电场中,一解析:小球在竖直平面内做匀速圆周运动,受到重力、静电力和细绳的拉力,静电力与重力平衡,则知小球所受的静电力方向竖直向上,因此小球带正电,故A错误,B正确;小球在从a点运动到b点的过程中,静电力做负功,小球的电势能增大,故C正确;由于静电力做功,所以小球在运动过程中机械能不守恒,故D错误.解析:小球在竖直平面内做匀速圆周运动,受到重力、静电力和细绳随堂演练检测效果1.(2019·广东汕头月考)(多选)如图所示,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连.若一带电粒子恰