资源简介

(共34张PPT)
完成一个小目标，需要一个大智慧！
授课教师：
电场专题 带电粒子在电场中的运动综合问题
关系图
电场力做功与路径无关
电势
电势差
电场强度
电场力的功
电场力
电势能
--带电粒子在电场中的运动1.加速问题(1)在匀强电场中:W=qEd=qU= 　。 (2)在非匀强电场中:W=qU= 　。 2.偏转问题(1)条件分析:不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场。(2)运动性质:匀变速曲线　运动。 (3)处理方法:利用运动的合成与分解。①沿初速度方向:做匀速　运动。 ②沿电场方向:做初速度为零的匀加速　运动。 --带电粒子在匀强电场中运动状态：
匀变速直线运动—加速、减速
匀变速曲线运动—偏转（类平抛）
平衡（F合=0）
匀变速运动
（F合≠0）
静止
匀速直线运动
1、等位移折返模型
如图，沿粗糙斜面上滑的小球，到最高点后仍能下滑，上下过程加速度大小不同但位移大小相同，若上滑时的加速度为a1,下滑时的加速度为a2，求解时可拆解为两个初速度为0的匀加速直线运动进行简化。
特点：初（或末）速度为零，两段运动位移大小相等为x。
位移三个公式：
2、等时间折返模型
如图，物体从A点由静止出发做匀加速直线运动，加速度大小为a1，运动到B点时速度大小为v1，这时立即以大小为a2的加速度做匀减速直线运动，如果经过相等的时间物体回到了原出发点。
物体从B开始速度应先减速到0再反向加速回到A，设到A点速度为v2，从A点运动到B点的时间等于由B回到A点的时间，设时间为t，取向右为正方向，
从B回A：
从A到B：
01
带电粒子在电场中的直线运动
1.做直线运动的条件
(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动.
(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动.
2.用动力学观点分析
3.用功能观点分析
非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1
例1.如图所示,一充电后的平行板电容器的两极板相距l。在正极板附近有一质量为m0、电荷量为q(q>0)的粒子;在负极板附近有另一质量为m、电荷量为-q的粒子。在电场力的作用下,两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距 l的平面。若两粒子间相互作用力可忽略,不计重力,则m0∶m为(　　)
A.3∶2 B.2∶1 C.5∶2 D.3∶1
1.带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法
思维点拨
2.带电体是否考虑重力的判断
(1)微观粒子(如电子、质子、离子等),一般都不计重力。
(2)带电微粒(如油滴、液滴、尘埃、小球等),一般要考虑重力。
(3)原则上,所有未明确交代的带电体,都应根据题中运动状态和过程,反推是否考虑重力(即隐含条件)。
变式1.如图所示,板长l=4 cm的平行板电容器,板间距离d=3 cm,板与水平线夹角α=37°,两板所加电压为U=100 V。有一带负电液滴,电荷量为q=3×10-10 C,以v0=1 m/s的水平速度自A板边缘水平进入电场,在电场中仍沿水平方向并恰好从B 板边缘水平飞出(g 取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。求:(1)液滴的质量;(2)液滴飞出时的速度。
解析:(1)根据题意画出带电液滴的受力图如图所示,可得
qEcos α=mg
代入数据得m=8×10-8 kg。
(2)因液滴沿水平方向运动,所以重力做功为零。对液滴由动能定理得
例题2：A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N，今有一带电质点，自A板上方相距d的P点由静止自由下落（P、M、N在同一直线上），空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两极间的电压不变，则（ ）
A.把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过
N孔继续下落
B.把A板向下平移一小段距离，质点自P点
自由下落后仍能返回
C.把B板向上平移一小段距离，质点自P点
自由下落后仍能返回。
D.把B板向下平移一小段距离，质点
自P点自由下落后将穿过N孔继续下落
BCD
“复合场”中直线运动的几种常见情况
例3、如图所示，第一象限中有沿x轴正方向的匀强电场，第二象限中有沿y轴负方向的匀强电场，两电场的电场强度大小相等．一个质量为m，电荷量为－q的带电质点以初速度v0从x轴上P(－L,0)点射入第二象限，已知带电质点在第一和第二象限中都做直线运动，并且能够连续两次通过y轴上的同一个点Q(未画出)，重力加速度g为已知量．求：
(1)初速度v0与x轴正方向的夹角；
(2)P、Q 两点间的电势差UPQ；
(3)带电质点在第一象限中运动所用的时间．
(复合场)中直线运动
02
带电粒子在交变电场中的运动
(2)研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究、并辅以v-t图像，特别注意带电粒子进入交变电场的时刻及交变电场的周期。
(1)当空间存在交变电场时，粒子所受静电力方向将随着电场方向的改变而改变.粒子的运动性质具有周期性。
在匀强电场中的周期性运动问题
（3）.常见的交变电场 常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等.
（4）.常见的题目类型 ①粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解).
②粒子做往返运动(一般分段研究).
③粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究).
思维方法
(1)注重全面分析(分析受力特点和运动规律)：抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件.
(2)从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系.
(3)注意对称性和周期性变化关系的应用.
(1)利用图象(v-t图像)
(2)利用运动的独立性
解题方法
(3)分析交变电场一个周期内的粒子运动
对于锯齿波和正弦波等电压产生的交变电场，一般来说题中会直接或间接提到“粒子在其中运动时电场为恒定电场”，故带电粒子穿过电场时可认为是在匀强电场中运动。
（4）特殊的交变电场：锯齿波的解题思路
交变电场中的直线运动
探究带电粒子在交变电场中的运动
带电粒子在交变电场中的运动
（1）0~t0时间内粒子做什么运动？运动方向如何，求t0时刻速度
（2）t0~2t0粒子做什么运动？运动方向如何，求2t0时刻速度
（3）2t0~3t0、3t0~4t0如何运动
（4）何时速度最大，何时离出发点最远
往返运动
【例1】两个相距为d 的平行金属板,有正对的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电场, 一质量为m,带电量为+q 的带电粒子,在t =0时刻在A孔处无初速释放,试判断带电粒子能否穿过B 孔？（ t=0时刻A板电势高，重力不计）
A
B
甲图
U/v
t/s
u
-u
乙图
T
T/2
在匀强电场中的周期性运动问题
a
v
A
B
甲图
U/v
t/s
u
-u
乙图
T
T/2
受力及运动情况分析：
0
t/s
v/m/s
T
2T
A
T/2
T
a
v’
还原模型
画v-t图
一直向B板运动
0
0
v
若电子是在t ＝时刻进入的呢？
B
A
t/ s
U/ v
0
U0
-U0
t/ s
0
v0
-v0
v/ m/s
若电子是在t＝0时刻进入的
T/2
T/2
T
T
一直向B板运动
UBA
T
t / s
U/ v
0
U0
-U0
T/2
2T
3T/2
T
0
T/2
2T
3T/2
t / s
v0
-v0
若电子是在t ＝时刻进入的
v / m/s
若A、B板间距很大，则往复运动，但总的是向B板运动
T
t / s
U/ v
0
U0
-U0
T/2
2T
3T/2
T
0
T/2
2T
3T/2
t / s
v0
-v0
若电子是在t ＝时刻进入的
v / m/s
若A、B板间距很大，则往复运动。
T
t / s
U/ v
0
U0
-U0
T/2
2T
3T/2
T
0
T/2
2T
3T/2
t / s
v0
-v0
若电子是在t ＝时刻进入的
v / m/s
若A、B板间距很大，则先向B板运动，再反向运动离开A板
根据电子进入电场后的受力和运动情况,作出如图所示的图像。
知识梳理：
直线运动
曲线运动
抛体运动
圆周运动
研究方法：“化曲为直”
水平方向与竖直方向
沿合力方向与垂直合力方向
匀速直线运动
匀变速直线运动
基本规律：
at2
圆周上的某个点：沿半径方向的合力提供了向心力
圆周上的某个过程：合力做功改变了动能的大小
课堂练习
B
2.如图(a)所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处.若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上.则t0可能属于的时间段是
√
课堂练习
课堂练习
解题思路：
1.两平行正对的金属板A、B间形成了匀强电场，
电场的方向可以通过图（b）中两金属板间电势差的正负判断。
2.根据牛顿第二定律F合=ma
判断带正电粒子仅在电场力作用下的运动情况。
3.画出从不同时刻出发的粒子运动的v—t图线，
找出符合题意的出发时间段。
t
v
o
vm
-vm
T
2T
在一个周期内，0-T/2 ，金属板A、B间的匀强电场方向水平向右；T/2 - T ，电场方向水平向左。设粒子的速度方向、位移方向向右为正。
【解析】
2025
Thank you for watching!
谢谢观看

展开更多......

收起↑