物理人教版（浙江版）选修3-1课件第一章静电场习题课带电粒子在电场中的运动

第一章

静电场习题课：带电粒子在电场中的运动课时要求

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．内容索引题型探究达标检测1题型探究一、带电粒子在电场中的直线运动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.(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、匀变速直线运动公式；(2)功和能方法——动能定理；(3)能量方法——能量守恒定律.例1

如图1所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电荷量为＋q的小球在B板下方距离B板为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场.(1)带电小球在板间做何种运动？图1答案解析做匀减速直线运动带电小球在电场外只受重力的作用做匀减速直线运动，在电场中受重力和电场力作用做匀减速直线运动.(2)欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？答案解析整个运动过程中重力和电场力做功，由动能定理得二、带电粒子在电场中的类平抛运动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：牛顿运动定律结合运动学公式、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，在哪个方向受电场力，粒子的运动轨迹向哪个方向弯曲.例2

长为L的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与下极板成30°角，如图2所示，不计粒子重力，求：(1)粒子末速度的大小；图2答案解析粒子离开电场时，合速度与水平方向夹角为30°，由几何关系得合速度：(2)匀强电场的场强；答案解析粒子在匀强电场中做类平抛运动，在水平方向上：L＝v0t，在竖直方向上：vy＝at，由牛顿第二定律得：qE＝ma(3)两板间的距离.答案解析粒子做类平抛运动，三、带电粒子在交变电场中的运动1.当空间存在交变电场时，粒子所受电场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v－t图象.特别注意带电粒子进入交变电场时的时刻及交变电场的周期.例3

在如图3所示的平行板电容器的两板A、B间分别加如图4甲、乙所示的两种电压，开始B板的电势比A板高.在电场力作用下原来静止在两板中间的电子开始运动.若两板间距足够大，且不计重力，试分析电子在两种交变电压作用下的运动情况，并画出相应的v－t图象.图3甲

乙图4答案解析见解析t＝0时，B板电势比A板高，在电场力作用下，电子向B板(设为正向)做初速度为零的匀加速直线运动.(a)(b)针对训练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5所示.带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动，则下列说法中正确的是A.微粒在0～1s内的加速度与1～2s内的加速度相同B.微粒将沿着一条直线运动C.微粒将做往复运动D.微粒在第1s内的位移与第3s内的位移不同答案解析√图5设微粒的速度方向、位移方向向右为正，作出微粒的v－t图象如图所示.由图可知B选项正确.四、带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动例4

如图6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：(1)速度vA的大小；图6答案解析(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.答案解析6qE解以上两式得小球在B点受到环的水平作用力为：FB＝6qE.由牛顿第三定律知，球对环在水平方向的作用力大小FB′＝6qE.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，向心力的提供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”.达标检测21.静电喷漆技术具有效率高、质量好、有益于健康等优点，其装置可简化为如图7所示.A、B为有一定间距的两块平行金属板，两板间存在由B指向A的匀强电场.在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪可向竖直向下方向均匀地喷出初速度大小不同、带负电的油漆微粒，假设油漆微粒的质量、电荷量大小均相等，微粒的重力和所受空气阻力均不计，油漆微粒最后都能落在金属板B上.对油漆微粒，下列说法正确的是A.每个微粒的加速度不相同

B.所有微粒到达B板前的瞬间速度大小相等C.电场力对每个微粒所做的功相同D.所有微粒到达B板所需的时间相同123答案√图742.如图8甲所示，在间距足够大的平行金属板A、B之间有一电子，在A、B之间加上如图乙所示规律变化的电压，在t＝0时刻电子静止且A板电势比B板电势高，则A.电子在A、B两板间做往复运动B.在足够长的时间内，电子一定会碰上A板C.当t＝

时，电子将回到出发点D.当t＝

时，电子的位移最大图8√答案解析1234电子先向A板做半个周期的匀加速运动，接着做半个周期的匀减速运动，经历一个周期后速度为零，以后重复以上过程，运动方向不变，选B.12343.如图9所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示虚线由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答案解析图9√1234因为微粒沿A向B方向直线运动，它受竖直向下重力与水平向左电场力时，恰能满足条件，因此微粒只能带负电，做匀减速直线运动，因此B对，A、C、D错误.12344.(2016·浙江余姚期末)真空中的某装置如图10所示，现有质子、氘核和α粒子都从O点由静止释放，经过相同加速电场和偏转电场，射出后都打在同一个与OO′垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点(已知质子、氘核和α粒子质量之比为1∶2∶4，电荷量之比为1∶1