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高三物理一輪復習課 帶電粒子在電場中的運動 醫(yī)用直線加速器 噴墨打印機 示波器 靜電吸塵器 考試說明內(nèi)容要求帶電粒子在勻強電場中的運動 說明 帶電粒子在勻強電場中運動的計算 只限于帶電粒子進入電場時速度平行或垂直于場強的情況 帶電粒子在電場中的加 減速 帶電粒子在電場中的平衡問題 帶電粒子在電場中的運動 知識結(jié)構(gòu) 帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn) 帶電粒子的圓周運動 帶電粒子不規(guī)則復雜運動 解決帶電粒子在電場中運動的基本思路 1 明確研究對象 受力分析 研究對象有兩種 1 帶電的基本粒子 如電子 質(zhì)子 粒子 正負離子等 一般都不考慮重力 但并不能忽略質(zhì)量 2 帶電微粒 如帶電小球 液滴 塵埃等 一般都考慮重力2 運動軌跡和過程分析 帶電粒子運動形式?jīng)Q定于 粒子的受力情況和初速度情況 3 解題的依據(jù) 1 力的觀點 牛頓運動定律和運動學公式 勻強電場 2 功能的觀點 動能定理 能量守恒定律 任何電場 探究一 帶電粒子在電場中的直線運動 加 減速 探究一 帶電粒子在電場中的直線運動 加 減速 有兩種分析方法 若初速度為0 則 解得 V 1 受力情況 2 運動形式 3 能量轉(zhuǎn)化 思考 粒子離開電場時的速度 如圖 不計重力的帶正電粒子以初速度v0沿與電場線平行的方向進入勻強電場 1 用動力學觀點分析 2 用功能觀點分析 粒子只受電場力作用 電場力做的功等于物體動能的變化 只受恒定電場力 且電場力方向與初速度方向相同 勻加速直線運動 電場力做功將電勢能轉(zhuǎn)化為動能 此方法只適用于勻強電場 此方法適用于任何電場 思考與討論 如圖 在左極板附近分別由靜止釋放質(zhì)子和 粒子 問這兩種粒子運動到右極板的速度和時間相同嗎 由運動學公式 解得 由動能定理解得 m 探究二 帶電粒子在電場中的類平拋運動 探究二 帶電粒子在電場中的類平拋運動 不計重力 1 受力情況 2 運動形式 3 能量轉(zhuǎn)化 只受恒定的電場力 且電場力方向與初速度方向垂直 勻加速曲線運動 類平拋運動 電場力做功將電勢能轉(zhuǎn)化為動能 如圖 不計重力的帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向進入勻強電場中 L Y d Y v0 q v0 v vy S 探究二 帶電粒子在電場中的類平拋運動 1 垂直電場方向 2 沿電場線方向 偏移量y 加速度 沿電場方向速度vy 速度偏向角 初速度為零的勻加速直線運動 勻速直線運動 不計粒子的重力 垂直進入電場 并能從極板間射出 位移偏向角 tan y x 4 運動規(guī)律回顧 運動的合成與分解 X y 求帶電粒子在電場中運動的時間 1 如圖所示 質(zhì)量為m電量為q的帶電粒子以初速度V0垂直電場貼著上極板邊緣進入長為L間距為d的平行板中 若不計重力 則兩板間所加的電壓必須滿足什么條件時 粒子才能從平行板中打出 思考與討論 注意從極板間射入和射出的位置 d 能從平行板中射出 x Ly d 結(jié)論 不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉(zhuǎn)電場 它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的 即它們的運動軌跡是重合的 2 若不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一加速電壓U1加速后進入偏轉(zhuǎn)電場U2中 求偏轉(zhuǎn)距離和偏轉(zhuǎn)角 由此得 由動能定理有 3 若平行板電容器如圖水平放置 帶正電粒子以水平的初速度進入電場 但粒子的重力不能忽略不計 則粒子的運動又如何 F Eq mg ay Eq mg m 思考與討論 若粒子帶負電呢 1 二價氧離子與一價碳離子從水平放置的平行金屬板的中央沿垂直于電場方向發(fā)射 在下列各種情況下 求它們飛出電場時 在豎直方向上偏移的位移大小之比 射入時速度相同 射入時動能相同 經(jīng)相同電壓加速后射入 1 1 2 3 2 2 1 與q和m無關(guān) 首先作好鋪墊 求解物理量之比的程序設(shè)計1 找出所求量的表達式 2 先確定常量 3 再確定所求量 因變量 與表達式中自變量的比例式4 代入數(shù)值求解 鞏固應用 及時突破小試牛刀 2 分別將帶正電 負電和不帶電的三個等質(zhì)量小球 分別以相同的水平速度由P點射入水平放置的平行金屬板間 已知上板帶負電 下板接地 三小球分別落在圖中A B C三點 則正確的是 A A帶正電 B不帶電 C帶負電B 三小球在電場中加速度大小關(guān)系是 aA aB aCC 三小球在電場中運動時間相等D 三小球到達下板時的動能關(guān)系是EkC EkB EkA 解析 水平方向位移有 x v0t又xA xB xC所以tA tB tC 故C錯誤在豎直方向位移有 又yA yB yc所以aA aB aC 故B A正確電場力對A做負功 對B不做功 對C做正功 故D正確 鞏固應用 及時突破小試牛刀 ABD 曲線運動的基本解法就是運動的合成和分解 學會用能量的觀點處理帶電粒子在電場中的運動問題 你本節(jié)課的收獲 是什么 小結(jié) 帶電粒子在勻強電場中的運動 加速 偏轉(zhuǎn) 解題方法 牛頓運動定律和運動學公式 勻強電場 動能定理 能量守恒定律 任何電場 運動的合成與分解 解題方法 動能定理 能量守恒定律 2 a b c三個 粒子同時由同一點垂直進入偏轉(zhuǎn)電場 其軌跡如圖所示 其中b恰好飛出電場 由此可以肯定 A 在b飛離電場的同時 a剛好打在負極板上B b和c同時飛離電場C 進入電場時 c的速度最大 a的速度最小D 動能的增量相比 c的最小 a和b一樣大 ACD 解 粒子做類平拋運動 由圖看出 由 式可知 由 式可知 根據(jù)動能定理得 鞏固應用 及時突破小試牛刀