2019_2020学年高考物理主题1静电场微型专题4带电粒子在电场中的运动课件必修3.pptx
《2019_2020学年高考物理主题1静电场微型专题4带电粒子在电场中的运动课件必修3.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019_2020学年高考物理主题1静电场微型专题4带电粒子在电场中的运动课件必修3.pptx(64页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、,主题1 静电场,微型专题4 带电粒子在电场中的运动,学科素养与目标要求,物理观念: 1.掌握初速度与场强方向同直线时带电体做直线运动,初速度与场强方向垂直时带电体做类平抛运动. 2.会分析圆周运动向心力的来源. 科学思维: 1.能够综合应用运动和力、功和能的关系分析带电粒子在电场中的直线运动问题,提高科学推理能力. 2.建立带粒子在交变电场中直线运动的思维模型.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,达标检测,检测评价 达标过关,微型专题练,克难解疑 精准高效,重点探究,启迪思维 探究重点,重点探究,一、带电粒子在电场中的直线运动,1.带电粒子在电场中的直线运动 (1)匀速直线运动:带电粒子
2、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相同. (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相反. 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 (2018广州二中高二期中)如图1所示,水平放置的平行板电容器的两极板M、N接上直流电源,两极板间的距离为L15 cm.上极板M的中央有一小孔A,在A的正上方h处的B点有一小油滴自由落下.已知小油滴的电荷量q3.51014 C、质量m3.0
3、109 kg.当小油滴即将落到下极板时速度恰好为零.两极板间的电势差U6105 V.求:(不计空气阻力,取g10 m/s2) (1)两极板间的电场强度E的大小为多少?,图1,答案 4106 V/m,解析 由匀强电场的场强与电势差的关系式可得两极板间的电场强度为E 4106 V/m,(2)设平行板电容器的电容C4.01012 F,则该电容器所带电荷量Q是多少?,答案 2.4106 C,解析 该电容器所带电荷量为QCU2.4106 C,(3)B点在A点的正上方的高度h是多少?,答案 0.55 m,解析 小油滴自由落下,即将落到下极板时,速度恰好为零 由动能定理可得:mg(hL)qU0 则B点在A点
4、的正上方的高度是,二、带电粒子的类平抛运动,1.先求加速度. 2.将运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直初速度方向的匀加速直线运动,在两个方向上分别列运动学方程. 3.涉及功能关系,也可用动能定理列方程.,例2 (多选)(2018上饶市高二期末)有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的油滴,从极板左侧中央以相同的水平初速度v先后垂直电场射入,落到极板A、B、C处,如图2所示,则 A.油滴A带正电,B不带电,C带负电 B.三个油滴在电场中运动时间相等 C.三个油滴在电场中运动的加速度aAaBaC D.三个油滴到达极板时动能EkAEkBEkC,图2,解析 三个油滴的初速度相等,水平位移xA
5、xBxC,根据水平方向上做匀速直线运动,所以由公式xvt得tAtBtC,三个油滴在竖直方向上的位移相等,根据y at2,知aAaBaC.从而得知B仅受重力,A所受的电场力方向向上,C所受的电场力方向向下,所以B不带电,A带正电,C带负电,故A、C正确,B错误. 根据动能定理,三个油滴重力做功相等,电场力对A做负功,电场力对C做正功,所以C的动能变化量最大,A的动能变化量最小,A、B、C的初动能相等,所以三个油滴到达极板时的动能EkAEkBEkC,故D正确.,三、带电体在电场(复合场)中的圆周运动,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,向心力的来源有可能是重力和电场力的合力
6、,也有可能是单独的电场力.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”.,例3 (2018江西师大附中高二月考)如图3所示,BCDG是光滑绝缘的 圆形轨道,位于竖直平面内,轨道半径为R,下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中.现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上,滑块受到的电场力大小为 mg,滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为g. (1)若滑块从水平轨道上距离B点s3R的A点由静止释放,求滑块到达与圆心O等高的C点时对轨道的作用力大小;,图3,解析 设滑块到达C点时的速度为v,滑块所带电荷
7、量为q,匀强电场的场强为E,由动能定理有,(2)为使滑块恰好始终沿轨道滑行(不脱离轨道),求滑块在圆形轨道上滑行过程中的最小速度.,解析 要使滑块恰好始终沿轨道滑行,则滑至圆形轨道DG间某点,由电场力和重力的合力提供向心力,此时的速度最小(设为vmin),学科素养 复合场中的圆周运动,涉及受力分析、圆周运动、电场等相关知识点,既巩固了学生基础知识,又锻炼了学生迁移应用与综合分析能力,较好地体现了“科学思维”的学科素养.,四、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
8、研究,并辅以vt图象.特别需注意带电粒子进入交变电场时的时刻及交变电场的周期.,图4,例4 在如图4所示的平行板电容器的两板A、B上分别加如图5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,并定性画出相应的vt图象.,图5,答案 见解析,解析 t0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.,然后周期性地重复前面的运动,其速度图线如图(a)所示.,然后周期性地重复前面的运动,其速度图线如图(b)所示.,(a),(b),达标检测,1
9、.(带电粒子在交变电场中的运动)(2018西安交大附中质检)如图6甲所示,在平行板电容器的A板附近,有一个带正电的粒子(不计重力)处于静止状态,在A、B两板间加如图乙所示的交变电压,带电粒子在电场力作用下由静止开始运动,经过3t0时间刚好到达B板,设此时粒子的动能大小为Ek3,若用改变A、B两板间距的方法,使粒子在5t0时刻刚好到达B板,此时粒子的动能大小为Ek5,则 等于,图6,1,2,3,4,解析 设两板间的距离为d,经3t0时间刚好到达B板时,粒子运动过程中先加速然后减速再加速,,1,2,3,4,若改变A、B两板间的距离使粒子在5t0时刻刚好到达B板,,2.(带电体的直线运动)(2018
10、菏泽市高二期末)如图7所示,一带电液滴的质量为m、电荷量为q(q0),在竖直向下的匀强电场中刚好与水平面成30角以速度v0向上做匀速直线运动.重力加速度为g. (1)求匀强电场的电场强度的大小;,图7,解析 因为液滴处于平衡状态,所以有Eqmg,1,2,3,4,(2)若电场方向改为垂直速度方向斜向下,要使液滴仍做直线运动,电场强度为多大?液滴前进多少距离后可返回?,1,2,3,4,解析 电场方向改变,液滴受力分析如图所示. 液滴做直线运动时,垂直速度方向的合力为零,即qEmgcos 30,液滴在运动方向的反方向上的合力Fmgsin 30,由牛顿第二定律,1,2,3,4,3.(带电粒子在电场中的
11、类平抛运动)如图8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.,1,2,3,4,图8,解析 阴极A受热后发射电子,这些电子沿各个方向射入右边匀强电场区域,且初速率从0到v各种可能值都有.取两个极端情况如图所示. 沿极板竖直向上且速率为v的电子,受到向右的电场力作用做类平抛运动打到荧光屏上的P点.,沿极板竖直向下且速率为v的电子,受到向右的电
12、场力作用做类平抛运动打到荧光屏上的Q点,,1,2,3,4,4.(带电粒子的圆周运动)(2017宿迁市高一期末)如图9所示,在竖直平面内放置着绝缘轨道ABC,AB部分是半径R0.40 m的光滑半圆形轨道,BC部分是粗糙的水平轨道,BC轨道所在的竖直平面内分布着E1.0103 V/m的水平向右的有界匀强电场,AB为电场的左侧竖直边界.现将一质量为m0.04 kg、电荷量为q1104 C的滑块(视为质点)从BC上的某点由静止释放,滑块通过A点时对轨道的压力恰好为零.已知滑块与BC间的动摩擦因数为0.05,不计空气阻力,g取10 m/s2.求: (1)滑块通过A点时速度vA的大小;,图9,答案 2 m
13、/s,解析 因为滑块通过A点时对轨道的压力恰好为零,,1,2,3,4,(2)滑块在BC轨道上的释放点到B点的距离x;,1,2,3,4,答案 5 m,解析 根据动能定理可得:,解得x5 m.,(3)滑块离开A点后在空中运动速度v的最小值.,1,2,3,4,答案 1.94 m/s,解析 滑块离开A点后在水平方向上做匀减速直线运动,,1,2,3,4,在竖直方向上做自由落体运动, 所以有vygt10t,,微型专题练,一、选择题 考点一 带电粒子在电场中的直线运动 1.(多选)如图1所示,平行板电容器的两个极板与水平面成一角度,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
14、过程中,该粒子 A.所受重力与电场力平衡 B.电势能逐渐增加 C.动能逐渐增加 D.做匀变速直线运动,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图1,解析 对带电粒子受力分析如图所示,F合0,则A错. 由图可知电场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项正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,2.如图2,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平;两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 _2020 学年 高考 物理 主题 静电场 微型 专题 带电 粒子 电场 中的 运动 课件 必修
链接地址:https://www.31doc.com/p-4315141.html