电场(四)——电场的应用(二).docx
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1、电场(四)电场的应用(二) 作者: 日期:2 零诊复习 选修3-1 电场(四)-带电粒子在场中运动的综合问题课前知识梳理一 、复合场的认识与力的处理1、复合场这里所讨论的复合场是指_和_并存或分区域叠加存在的空间场。当粒子在这种空间场中运动时,可能会同时受到_力、_力和其它力,但具体怎样,遵循如下原则:(1)重力: 基本粒子,如电子、质子、粒子、正负离子等,除有说明或明确的暗示以外,在电场中运动时均 重力(但并不忽略质量); 宏观带电体,如液滴、小球等除有说明或明确的暗示以外,一般 重力; 未明确说明“带电粒子”的重力是否考虑时,可用两种方法进行判断:一是比较静电力qE与重力mg,若qE mg
2、,则忽略重力,反之要考虑重力;二是题中是否有暗示(如涉及竖直方向)或结合粒子的运动过程、运动性质进行判断 (2)电场力:一切带电粒子在电场中都要受到静电力F = ,与粒子的运动 无关;静电力的大小、方向取决于电场(E的大小、方向)和电荷的 ,匀强电场中静电力为恒力,非匀强电场中静电力为变力2、交变电场丁丙UU粒子运动的空间场中,其电场强度变化的电场。在现阶段,一般考虑的是两种交变电场:(1)方波型电场;(2)正弦型电场;(3)其他周期性电场。如在甲图的电容器两端分别加上乙、丙、丁的电压时,板间就形成:_、_、_(选填序号)二、解决带电粒子在场中的运动的方法与技巧由于带电粒子在场中运动时,其基本
3、的形式是匀速、匀加速或匀减速、类平抛和圆周运动,而本课时主要讨论的是这些运动组合起来的综合问题,因此在处理时通常有两种思考方向:(一)分过程(阶段)处理1、情境:适用于对每个阶段的运动形式都清楚的综合问题2、处理方法:在清楚每个阶段的运动形式的基础上,然后对每个阶段利用运动规律或牛顿运动定律列式,其常见具体的处理方式有:(1)粒子在电场中处于静止状态或匀速直线运动时,利用平衡条件即_进行处理。(2)带电粒子进入匀强电场中,若电场力与其它力的合力方向跟运动方向共线,则带电粒子做_。利用牛顿运动定律和运动学公式进行处理。当合力与初速度的方向垂直,粒子做类平抛运动。解决方法:利用运动的合成与分解化曲
4、为直,再利用牛顿运动定律和运动学公式进行处理。 (3)当带电粒子在匀强电场的电场力与重力的合力为_时,粒子可以做匀速圆周运动。(二)全程分析处理1、情境:适用于对每个阶段的运动形式不太清楚,但初末态的速度、能量和全过程的位移已知或单个物体等的综合问题2、处理方法:利用动能定理或能量守恒列式(1)若选用动能定理,则要分清有多少个力做功,是恒力做功还是变力做功,同时要明确初、末状态及运动过程中的动能的增量(2)若选用能量守恒定律,则要分清带电体在运动中共有多少种能量参与转化,哪些能量是增加的,哪些能量是减少的三、要掌握的典型问题(一)临界与瞬态问题整体与隔离法(二)交变电场中粒子运动问题(三)复合
5、场中的粒子运动问题课前自我检测基础知识 双基巩固1、如图所示,一价氢离子(H)和二价氦离子(He)的混合体,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们()A同时到达屏上同一点 B先后到达屏上同一点丁C同时到达屏上不同点 D先后到达屏上不同点2、喷墨打印机的简化模型如图所示。重力可忽略的墨汁微滴,经带电室带负电后,以速度v垂直匀强电场飞入极板间,最终打在纸上,则微滴在极板间电场中( )A向负极板偏转B电势能逐渐增大C运动轨迹是抛物线D运动轨迹与带电量无关3、如图所示,某空间有一竖直向下的匀强电场,电场强度E1.0102 V/m,一块足够大的接地金属板水平放置在
6、匀强电场中,在金属板的正上方高度h0.80 m的a处有一粒子源,盒内粒子以v02.0102 m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为m2.01015 kg,电荷量为q1012 C的带电粒子,粒子最终落在金 属板b上若不计粒子重力,求:(结果保留两位有效数字)(1)粒子源所在a点的电势;(2)带电粒子打在金属板上时的动能;(3)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积);若使带电粒子打在金属板上的范围减小,可以通过改变哪些物理量来实现?4、如图所示,两块与水平方向成角的平行带等量异种电荷的金属板AB与CD,正对放置,板长均为L,有一质量为m、带电量为+q的微粒从金属板A端以速
7、度v0沿水平方向进入两板间,并沿直线从金属板D端射出。试求:(1)两金属板间电压是多少?(2)带电微粒从D端射出时的速度为多少?典型问题 归纳突破一、瞬态问题5、如图所示,质量为m的带负电的小物块置于倾角为37的绝缘光滑斜面上,当整个装置处于竖直向下的匀强电场中时,小物块恰好静止在斜面上现将电场方向突然改为水平向右,而场强大小不变,则 ()CABA小物块仍静止 B小物块将沿斜面加速上滑C小物块将沿斜面加速下滑 D小物块将脱离斜面运动6、如图,质量为m的三个小球A、B、C通过绝缘细线悬挂在天花板上的O点,他们均处于场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场中,已知B球带有q的负电,当他们静止后:(1)
8、悬点O所受的拉力大小为_;AB间的细线所受的拉力大小为_;(2)突然加剪断悬点到A球间的细线,则在剪断的瞬间,AB细线所受的拉力大小又为_。二、带电粒子在交变电场中的运动7、如图所示,电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器最大阻值为R,G为灵敏电流计,开关闭合,两平行金属板M、N之间存在垂直纸面向里的匀强磁场,一带正电的粒子恰好以速度v匀速穿过两板,不计粒子重力。以下说法中正确的是( )A保持开关闭合,滑片P向下移动,粒子可能从M板边缘射出B保持开关闭合,滑片P的位置不动,将N板向下移动,粒子可能从M板边缘射出C将开关断开,粒子将继续沿直线匀速射出D在上述三个选项的变化中,灵敏电流计G指针均不发
9、生偏转8、如图甲所示,在两距离足够大的平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),当两板间加上如图乙所示的交变电压后,若取电子初始运动方向为正方向,则下列图象中能正确反映电子的速度v、位移x、加速度a、动能Ek四个物理量随时间变化规律的是( )9、(2013年全国大纲版)一电荷量为q(q0)、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下,在t=0时由静止开始运动,场强随时间变化的规律如图所示,不计重力。求在t=0到t=T的时间间隔内:(1)粒子位移的大小和方向(2)粒子沿初始电场反方向运动的时间 三、带电粒子在复合场中的运动10、质量为m、电荷量为+q的小球以初速度v0水平抛出。在小球经过的竖直平面内
10、,存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区,两区域相互间隔、竖直高度相等,电场区水平方向无限长,已知每一电场区的场强大小相等、方向均竖直向上,不计空气阻力,下列说法正确的是( )A小球在水平方向一直作匀速直线运动B若场强大小等于mg/q,则小球经过每一电场区的时间均相同C若场强大小等于2mg/q,则小球经过每一无电场区的时间均相同D无论场强大小如何,小球通过所有无电场区的时间均相同 abOrEm q11、(2013年全国新课标改)如图,在光滑绝缘的水平桌面上有水平向右的匀强电场,电场中有一半径为r光滑绝缘的圆轨道,轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端,该直径与电场方
11、向平行。一电荷为(q)、质量为m的质点沿轨道内侧运动.经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和b,求:(1)电场强度的大小;(2)质点经过a点和b点时的动能。12、如图所示,A、B为两块平行金属板,A板带正电荷、B板带负电荷两板之间存在着匀强电场,两板间距为d、电势差为U,在B板上开有两个间距为L的小孔C、D为两块同心半圆形金属板,圆心都在贴近B板的O处,C带正电、D带负电两板间的距离很近,两板末端的中心线正对着B板上的小孔,两板间的电场强度可认为大小处处相等,方向都指向O.半圆形金属板两端与B板的间隙可忽略不计现从正对B板小孔紧靠A板的O处由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带正电的微粒
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