高中物理第一章静电场第8讲习题课带电粒子在电场中的运动省公开课一等奖新课获奖课件

第一章静电场第8讲习题课:带电粒子在电

场中运动1/291.加深对电场中带电粒子加速和偏转了解和应用.2.掌握电场中带电粒子圆周运动问题分析方法.目标定位2/29二、带电粒子在电场中类平抛运动三、带电粒子在交变电场中运动对点检测自查自纠栏目索引一、带电粒子在电场中直线运动四、带电粒子在电场中圆周运动3/29一、带电粒子在电场中直线运动例1如图1所表示，水平放置A、B两平行板相距h，上极板A带正电，现有质量为m、电荷量为＋q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)带电小球做何种运动？典例精析解析答案图1解析带电小球在电场外只受重力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.答案看法析4/29(2)欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？解析答案总结提升图1答案看法析返回5/29总结提升(1)带电小球、带电油滴、带电颗粒等一些带电体重力较大，除有特殊说明外，在分析其运动情况时不能忽略其重力作用.(2)带电粒子在电场中做加速或减速直线运动时，若是匀强电场，可用动能定理或牛顿第二定律结合运动学公式两种方法分析求解；若是非匀强电场，只能用动能定理分析求解.返回6/29二、带电粒子在电场中类平抛运动例2长为L平行金属板竖直放置，两极板带等量异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q、质量为m带电粒子，以初速度v0紧贴左极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从右极板边缘射出，射出时速度恰与右极板成30°角，如图2所表示，不计粒子重力，求：(1)粒子末速度大小；典例精析解析答案图2解析粒子离开电场时，合速度与竖直方向夹角为30°，由速度关系得合速度：

.7/29(2)匀强电场场强；解析答案图2解析粒子在匀强电场中做类平抛运动，在竖直方向上：L＝v0t，在水平方向上：vy＝at，由牛顿第二定律得：qE＝ma8/29(3)两板间距离.解析答案总结提升图29/29总结提升(1)带电粒子垂直进入匀强电场中做类平抛运动研究方法：将运动分解为沿初速度方向(不一定水平)匀速直线运动，沿电场力方向匀加速直线运动沿初速度方向：L＝v0t

vx＝v0,沿电场力方向：偏转角(2)包括功效关系时，也能够依据动能定理列方程.

10/29例3如图3所表示，三个质量相等，分别带正电、负电和不带电小球，以相同速率在平行放置带电金属板间P点沿垂直于电场方向射入电场，落在A、B、C三点，则(

)解析答案温馨提醒返回图3A.落到A点小球带正电，落到B点小球带负电，落到C点小球不带电B.三小球在电场中运动时间相等C.三小球抵达下极板动能关系是EkA＞EkB＞EkCD.三小球在电场中加速度关系是aC＞aB＞aA11/29解析三个小球在水平方向都做匀速直线运动，由图看出水平位移关系是：xA＞xB＞xC，三个小球水平速度v0相同，由x＝v0t得，运动时间关系是：tA＞tB＞tC，选项B错误；温馨提醒竖直方向上三个小球都做匀加速直线运动，由图看出竖直位移y大小相等，由y＝

at2得到加速度关系为：aA＜aB＜aC，选项D正确；依据牛顿第二定律得到协力关系为：FA＜FB＜FC，三个小球重力相同，而平行金属板上极板带负极，能够判断出来A带正电，B不带电，C带负电，选项A错误；三个小球所受协力方向都竖直向下，都做正功，竖直位移大小相等，而协力FA＜FB＜FC，则协力做功大小关系为：WA＜WB＜WC，依据动能定理得，三小球抵达下极板时动能关系是EkA＜EkB＜EkC，故C错误.答案D12/29温馨提醒质子、电子、α粒子等基本粒子，因为重力远小于电场力，在电场中运动时不考虑重力；带电小球、液滴等因为重力和电场力比较不能忽略，除非尤其说明，普通要考虑重力.返回13/29三、带电粒子在交变电场中运动例4在如图4甲所表示平行板电容器A、B两极板上加上如图乙所表示交变电压，开始B板电势比A板高，这时两极板中间原来静止电子在电场力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确是(不计电子重力)(

)典例精析解析答案返回方法点拨甲乙图4A.电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性往返运动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，再返回B板做周期性往返运动14/29方法点拨解析由运动学和动力学规律画出如图所表示v－t图像可知，电子一直向B板运动，C正确.答案C15/29方法点拨(1)当空间存在交变电场时，粒子所受电场力方向将伴随电场方向改变而改变，粒子运动性质也含有周期性.(2)研究带电粒子在交变电场中运动需要分段研究，并辅以v－t图像尤其注意带电粒子进入交变电场时时刻及交变电场周期.返回16/29四、带电粒子在电场中圆周运动电学知识与圆周运动结合综合问题是近几年高考热点.处理这类问题基本方法和力学中情形相同，但处理时要充分考虑到电场力特点，明确向心力起源，灵活应用等效法、叠加法等分析处理问题.知识梳理17/29例5如图5所表示，一绝缘细圆环半径为r，其环面固定在水平面上，电场强度为E匀强电场与圆环平面平行，环上穿有一电荷量为＋q、质量为m小球，可沿圆环做无摩擦圆周运动，若小球经A点时速度vA方向恰与电场线垂直，且圆环与小球间沿水平方向无作用力，则速度vA＝________.当小球运动到与A点对称B点时，小球对圆环在水平方向作用力FB＝______.典例精析解析答案图5返回18/29返回19/291.(带电粒子在电场中直线运动)(多项选择)如图6所表示，在等势面沿竖直方向匀强电场中，一带负电微粒以一定初速度射入电场，并沿直线AB运动，由此可知(

)解析答案对点检测1234图6A.电场中A点电势低于B点电势B.微粒在A点时动能大于在B点时动能C.微粒在A点时电势能大于在B点时电势能D.微粒在A点时机械能大于在B点时机械能20/29解析带负电微粒受重力、电场力，合外力与运动方向在同一条直线上，可知所受电场力方向水平向左，场强方向水平向右，沿电场线电势降低，所以A点电势高于B点电势，故A错误；由A到B，微粒做减速运动，所以动能减小，电场力做负功，电势能增加，即微粒在A点动能大于在B点时动能，在A点时电势能小于在B点时电势能，故B正确，C错误；微粒从A向B运动，电场力做负功，机械能减小，选项D正确.答案BD123421/29解析答案12342.(带电粒子在电场中类平抛运动)如图7所表示，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，电子初速率为v，且各个方向都有.与A极相距l地方有荧光屏B，电子击中荧光屏时便会发光.若在A和B之间空间里加一个水平向左、与荧光屏面垂直匀强电场，电场强度为E，求B上受电子轰击后发光面积.图722/291234解析阴极A受热后发射电子，这些电子沿各个方向射向右边匀强电场区域，取两个极端情况如图所表示.沿极板竖直向上且速率为v电子，受到向右电场力作用做类平抛运动打到荧光屏上P点.竖直方向上y＝vt，解析答案23/29123424/293.(带电粒子在交变电场中运动)在空间有正方向水平向右、大小按如图8所表示图线改变电场，位于电场中A点电子在t＝0时速度为零，在t＝1s时，电子离开A点距离大小为l.那么在t＝2s时，电子将处于(

)解析答案1234图8A.A点 B.A点左方l处C.A点右方2l处 D.A点左方2l处解析第1s内电场方向向右，电子受到电场力方向向左，电子向左做匀加速直线运动，位移为l，第2s内电子受到电场力方向向右，因为电子此时有向左速度，因而电子继续向左做匀减速直线运动，依据运动对称性，位移也是l，t＝2s时总位移为2l，向左.D25/294.(电场中粒子圆周运动)如图9所表示，半径为R环形塑料管竖直放置，AB为该环水平直径，且管内径远小于环半径，环AB及以下部分处于水平向左匀强电场中，管内壁光滑.现将一质量为m、带电荷量为＋q小球从管中A点由静止释放，已知qE＝