高中物理选修31带电粒子在电场中的运动.pptx
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1、高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 上节回放上节回放上节回放上节回放9带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动电容器电容器电容器电容器1电容电容电容电容2平行板电容器的电容平行板电容器的电容平行板电容器的电容平行板电容器的电容3平行板电容器间电场平行板电容器间电场平行板电容器间电场平行板电容器间电场4高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化
2、学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题带电体带电体带电体带电体1 带电粒子:带电粒子:带电粒子:带电粒子:质子、电子、正负离质子、电子、正负离质子、电子、正负离质子、电子、正负离子、子、子、子、粒子粒子粒子粒子一般不考虑带电粒子的重力一般不考虑带电粒子的重力一般不考虑带电粒子的重力一般不考虑带电粒子的重力粒粒粒粒带电微粒:带电微粒:带电微粒:带电微粒:小球、尘埃、液滴小球、尘埃、液滴小球、尘埃、液滴小球、尘埃、液滴微微微微通常要
3、考虑带电微粒的重力通常要考虑带电微粒的重力通常要考虑带电微粒的重力通常要考虑带电微粒的重力一般视为质点一般视为质点一般视为质点一般视为质点高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中受力分析带电体在电场中受力分析带电体在电场中受力分析带电体在电场中受力分析2例例1 一个电子的质量为一个电子的质量为9.110-31 kg,电荷量电荷量 q=1.610-19 C,当它位,当它位 于于 E=5104 V/m 的电
4、场中时的电场中时:受到的重力受到的重力 G 为多大?为多大?受到的电场力受到的电场力 F 为多大?为多大?G G=mgmg=910=910-30-30 N NF F=qEqE=810=810-15 15 N NF F=110=11015 15 G G高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例2 2 用细线将一质量为用细线将一质量为用细线将一质量为用细线将一质量为mm,电荷量为,电荷量为,电荷量为,电荷量为 q
5、q 的小球悬挂在开花板下方,设空的小球悬挂在开花板下方,设空的小球悬挂在开花板下方,设空的小球悬挂在开花板下方,设空 间存在水平方向的匀强电场,当间存在水平方向的匀强电场,当间存在水平方向的匀强电场,当间存在水平方向的匀强电场,当 小球静止时把细线烧断,那么此小球静止时把细线烧断,那么此小球静止时把细线烧断,那么此小球静止时把细线烧断,那么此 后小球将后小球将后小球将后小球将_ _ _运动。运动。运动。运动。沿悬线延长线方向做匀沿悬线延长线方向做匀沿悬线延长线方向做匀沿悬线延长线方向做匀加速直线加速直线加速直线加速直线高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场
6、静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例3 3 如图,平行金属板水平放置并接到直流电如图,平行金属板水平放置并接到直流电如图,平行金属板水平放置并接到直流电如图,平行金属板水平放置并接到直流电 源上,一个带电微粒源上,一个带电微粒源上,一个带电微粒源上,一个带电微粒 P P 恰好静止在两板之恰好静止在两板之恰好静止在两板之恰好静止在两板之 间。现用外力将间。现用外力将间。现用外力将间。现用外力将 P P 固定住,然后固定导线固定住,然后固定导线固定住,然后固定导线固定住,然后固定导线
7、 各接点,使两板均匀转过各接点,使两板均匀转过各接点,使两板均匀转过各接点,使两板均匀转过 角,再撤去外角,再撤去外角,再撤去外角,再撤去外 力,则力,则力,则力,则 P P 在两板间将在两板间将在两板间将在两板间将 ()A.A.保持静止保持静止保持静止保持静止B.B.水平向左做直线运动水平向左做直线运动水平向左做直线运动水平向左做直线运动C.C.向右下做直线运动向右下做直线运动向右下做直线运动向右下做直线运动D.D.大小未知,无法确定大小未知,无法确定大小未知,无法确定大小未知,无法确定 P P 运动状态运动状态运动状态运动状态 P PB B高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修
8、 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题3例例例例4 4 如图如图如图如图1 1所示,所示,所示,所示,A A、B B 两个点电荷,相距为两个点电荷,相距为两个点电荷,相距为两个点电荷,相距为 r r,A A带有带有带有带有 9 9Q Q 的正电荷,的正电荷,的正电荷,的正电荷,B B 带有带有带有带有4 4Q Q 的正电荷,的正电荷,的正电荷,的正电荷,如果如果如果如果
9、 A A 和和和和 B B 固定,应如何放置第三个点电荷固定,应如何放置第三个点电荷固定,应如何放置第三个点电荷固定,应如何放置第三个点电荷 q q,才能使此电荷处于平衡状态?,才能使此电荷处于平衡状态?,才能使此电荷处于平衡状态?,才能使此电荷处于平衡状态?r rA AB BAB AB 连线间距连线间距连线间距连线间距 A A 为为为为 x x=r r 3 3 5 5 与与与与 q q 的带电量无关的带电量无关的带电量无关的带电量无关 如果如果如果如果 A A 和和和和 B B 是自由的,应如何放置第三个点是自由的,应如何放置第三个点是自由的,应如何放置第三个点是自由的,应如何放置第三个点电
10、荷,使三个点电荷都处于平衡状态,并求电荷,使三个点电荷都处于平衡状态,并求电荷,使三个点电荷都处于平衡状态,并求电荷,使三个点电荷都处于平衡状态,并求第三个点电荷第三个点电荷第三个点电荷第三个点电荷 C C 的电量的电量的电量的电量 q q 的大小及电性。的大小及电性。的大小及电性。的大小及电性。AB AB 连线间距连线间距连线间距连线间距 A A 为为为为 x x=r r 3 3 5 5 q q 带负电,电量带负电,电量带负电,电量带负电,电量 q q=-=-Q Q 3636 2525 高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南
11、京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例5 5 现要测量一个带电小球(小球质量已知,现要测量一个带电小球(小球质量已知,现要测量一个带电小球(小球质量已知,现要测量一个带电小球(小球质量已知,设为设为设为设为 mm)的带电量,某同学设计如下测量方案:)的带电量,某同学设计如下测量方案:)的带电量,某同学设计如下测量方案:)的带电量,某同学设计如下测量方案:取一个和带电小球完全相同的不带电小球,使取一个和带电小球完全相同的不带电小球,使取一个和带电小球完全相同的不带电小球,使取一个和带电小球完全相同的不带电小球,使
12、两小球接触后分开,然后分别用等长的绝缘细两小球接触后分开,然后分别用等长的绝缘细两小球接触后分开,然后分别用等长的绝缘细两小球接触后分开,然后分别用等长的绝缘细线悬挂起来,测出它们稳定后悬线偏离竖直方线悬挂起来,测出它们稳定后悬线偏离竖直方线悬挂起来,测出它们稳定后悬线偏离竖直方线悬挂起来,测出它们稳定后悬线偏离竖直方向的夹角为向的夹角为向的夹角为向的夹角为,从而算出小球的带电量。你认为,从而算出小球的带电量。你认为,从而算出小球的带电量。你认为,从而算出小球的带电量。你认为他的方案是否可行?若可行,则还需测量哪些他的方案是否可行?若可行,则还需测量哪些他的方案是否可行?若可行,则还需测量哪些
13、他的方案是否可行?若可行,则还需测量哪些物理量,并推导出小球所带电量的表达式。物理量,并推导出小球所带电量的表达式。物理量,并推导出小球所带电量的表达式。物理量,并推导出小球所带电量的表达式。A AB BO O 此方案可行。还需测量的此方案可行。还需测量的此方案可行。还需测量的此方案可行。还需测量的物理量是悬线的长度物理量是悬线的长度物理量是悬线的长度物理量是悬线的长度l l(或(或(或(或悬点到球心的距离)。悬点到球心的距离)。悬点到球心的距离)。悬点到球心的距离)。mgmgtantan 4 4l lk ksinsin 原小球的带电量原小球的带电量 高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修
14、选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例6 6 如图所示,两根长为的绝缘细线上端固定如图所示,两根长为的绝缘细线上端固定如图所示,两根长为的绝缘细线上端固定如图所示,两根长为的绝缘细线上端固定在在在在 O O 点,下端各悬挂质量为的带电小球点,下端各悬挂质量为的带电小球点,下端各悬挂质量为的带电小球点,下端各悬挂质量为的带电小球 A A、B B,A A、B B 带电分别为带电分别为带电分别为带电分别为 +q q、-q q。今在水平向左的。今在水平向左
15、的。今在水平向左的。今在水平向左的方向上加匀强电场,场强方向上加匀强电场,场强方向上加匀强电场,场强方向上加匀强电场,场强 E E,使连接,使连接,使连接,使连接 AB AB 长为长为长为长为的绝缘细线拉直,使两球处于静止状态,问:的绝缘细线拉直,使两球处于静止状态,问:的绝缘细线拉直,使两球处于静止状态,问:的绝缘细线拉直,使两球处于静止状态,问:要使两小球处于这种状态,外加电场要使两小球处于这种状态,外加电场要使两小球处于这种状态,外加电场要使两小球处于这种状态,外加电场 E E 的大的大的大的大小为多少?小为多少?小为多少?小为多少?A AB BE EO O高中物理高中物理高中物理高中物
16、理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例7 7 两个质量相同,分别带有等值异号两个质量相同,分别带有等值异号两个质量相同,分别带有等值异号两个质量相同,分别带有等值异号电荷的小球,先将它们用绝缘细线连接电荷的小球,先将它们用绝缘细线连接电荷的小球,先将它们用绝缘细线连接电荷的小球,先将它们用绝缘细线连接再用另一绝缘细线拴住带正电荷的小球,再用另一绝缘细线拴住带正电荷的小球,再用另一绝缘细线拴住带正电荷的小球,再用另一绝缘细线拴住带正电荷的
17、小球,将它们悬挂于将它们悬挂于将它们悬挂于将它们悬挂于O O点,整个装置处于水平点,整个装置处于水平点,整个装置处于水平点,整个装置处于水平向右的匀强电场中,平衡后,它们的正向右的匀强电场中,平衡后,它们的正向右的匀强电场中,平衡后,它们的正向右的匀强电场中,平衡后,它们的正确位置是下图示中的哪一个?确位置是下图示中的哪一个?确位置是下图示中的哪一个?确位置是下图示中的哪一个?E+qA A-qCE+q-qB+q-qE-qD+qEB B高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工
18、作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例 8 8电子所带电荷量最早是由美电子所带电荷量最早是由美电子所带电荷量最早是由美电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测国科学家密立根通过油滴实验测国科学家密立根通过油滴实验测国科学家密立根通过油滴实验测出的。原理如图所示,两块水平出的。原理如图所示,两块水平出的。原理如图所示,两块水平出的。原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,放置的平行金属板与电源连接,放置的平行金属板与电源连接,放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷,两板间的电场为上、下板分别带正、负电荷,两板间的电场为上、下板分别带
19、正、负电荷,两板间的电场为上、下板分别带正、负电荷,两板间的电场为匀强电场。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而匀强电场。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而匀强电场。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而匀强电场。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况.两金属板间的距离为两金属板间的距离为两金属板间的距离为两金属
20、板间的距离为 d d,忽略空气对油滴的浮,忽略空气对油滴的浮,忽略空气对油滴的浮,忽略空气对油滴的浮力和阻力。调节两金属板间的电势差力和阻力。调节两金属板间的电势差力和阻力。调节两金属板间的电势差力和阻力。调节两金属板间的电势差 u u,当,当,当,当u=u=U U0 0时,使得某个质量为时,使得某个质量为时,使得某个质量为时,使得某个质量为 mml l 的油滴恰好做匀速的油滴恰好做匀速的油滴恰好做匀速的油滴恰好做匀速下降。求此油滴所带电荷量下降。求此油滴所带电荷量下降。求此油滴所带电荷量下降。求此油滴所带电荷量 q q 为多少?为多少?为多少?为多少?q q=mm1 1gdgd U Uo o
21、 高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中的加速问题带电体在电场中的加速问题带电体在电场中的加速问题带电体在电场中的加速问题带电粒子在匀强电场中的加速带电粒子在匀强电场中的加速带电粒子在匀强电场中的加速带电粒子在匀强电场中的加速1+-匀速匀速匀速匀速加速加速加速加速匀速匀速匀速匀速末速度?末速度?末速度?末速度?vtvo已知已知已知已知mm、q q、U U、v v0 0高中物理高中物理高中物理高中物理
22、选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 方法方法方法方法1 1:牛顿定律牛顿定律牛顿定律牛顿定律 +运动学公式运动学公式运动学公式运动学公式受力分析:受力分析:受力分析:受力分析:不计重力,只受电场力不计重力,只受电场力不计重力,只受电场力不计重力,只受电场力加速度加速度加速度加速度 a a:a a=F F mmF F=qEqEd dU U E=E=a a=qUqUmdmd速度位移公式速度位移公式速度位移公式速度位移公式 :v vt t2 2 v v
23、0 02 2=2=2adad末速度度末速度度末速度度末速度度 v vt t=v v0 02 2+2 2qUqUmm高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 方法方法方法方法2 2:动能定理动能定理动能定理动能定理做功分析:做功分析:做功分析:做功分析:只受电场力,电场力做正功只受电场力,电场力做正功只受电场力,电场力做正功只受电场力,电场力做正功电场力的功:电场力的功:电场力的功:电场力的功:WW=qUqU动能定理:动
24、能定理:动能定理:动能定理:WW=1 12 2_ _m vm vt t2 21 12 2m vm v0 02 2 qU qU=1 12 2_ _m vm vt t2 21 12 2m vm v0 02 2末速度度末速度度末速度度末速度度 v vt t=v v0 02 2+2 2qUqUmm高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例 9 9 三块相同的金属平行板三块相同的金属平行板三块相同的金属平行板三块相同的金
25、属平行板 A A、B B、D D自上自上自上自上而下水平放置,间距分别为而下水平放置,间距分别为而下水平放置,间距分别为而下水平放置,间距分别为 h h 和和和和 d d,如图所,如图所,如图所,如图所示。示。示。示。A A、B B 两板中心开孔,在两板中心开孔,在两板中心开孔,在两板中心开孔,在 A A 板的开孔上板的开孔上板的开孔上板的开孔上搁有一金属容器搁有一金属容器搁有一金属容器搁有一金属容器 P P 且与且与且与且与 A A 板接触良好,其板接触良好,其板接触良好,其板接触良好,其内盛有导电液体。内盛有导电液体。内盛有导电液体。内盛有导电液体。A A 板通过闭合的电键与电板通过闭合的
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