高中物理第二冊帶電粒子在勻強電場中的運動ppt0

1、帶電粒子在勻強電場中的運動,要點·疑點·考點,課 前 熱 身,能力·思維·方法,延伸·拓展,要點·疑點·考點,帶電粒子在電場中的運動問題就是電場中的力學問題，研究方法與力學中相同.只是要注意以下幾點：1.帶電粒子受力特點(1)重力：①有些粒子(如電子、質子、α粒子、正負離子等)，在電場中運動時均不考慮重力；②宏觀帶電體，如液滴、小球等一般要考慮重力；,要點

2、83;疑點·考點,③未明確說明“帶電粒子”的重力是否考慮時，可用兩種方法進行判斷：一是比較電場力qE與重力mg，若qE >mg則忽略重力，反之要考慮重力；二是題中是否有暗示(如涉及豎直方向)或結合粒子的運動過程、運動性質進行判斷.,要點·疑點·考點,(2)電場力：一切帶電粒子在電場中都要受到電場力F=qE，與粒子的運動狀態(tài)無關；電場力的大小、方向取決于電場(E的大小、方向)和電荷的正負，勻強電場中電場

3、力為恒力，非勻強電場中電場力為變力.,要點·疑點·考點,2.帶電粒子的運動過程分析方法 (1)運動性質有：平衡(靜止或勻速直線運動)和變速運動(常見的為勻變速)，運動軌跡有直線和曲線(偏轉). (2)對于平衡問題，結合受力圖根據共點力的平衡條件可求解.,要點·疑點·考點,對于直線運動問題可用勻變速直線運動的運動學公式和牛頓第二定律、動量定理、動量守恒定律求解，對于勻變速曲線運動問題，可考慮

4、將其分解為兩個方向的直線運動，對有關量進行分解、合成來求解.無論哪一類運動，都可以從功和能的角度用動能定理或能的轉化與守恒定律來求解，其中電場力做功除一般計算功的公式外，還有W=qU可用，這一公式對勻強和非勻強電場都適用，而且與運動路線無關.,,課 前 熱 身,1.判斷粒子的運動軌跡和運動性質的根據是什么?若只受電場力作用，帶電粒子垂直于電場方向進入勻強電場屬于什么性質的運動?【答案】①判斷運動軌跡是否為直線，是根據合力方向與初速方向

5、是否共線；②判斷粒子是否為勻變速運動，是根據粒子受合力是否恒定；③屬于勻變速曲線(拋物線)運動.,課 前 熱 身,2.動能定理內容是什么?粒子帶電q，在電勢差為U的兩點之間運動時速度由v0變?yōu)関，列出的動能定理方程是什么?(不考慮其他力做功)這里要不要考慮電勢能的變化?【答案】所有力對物體做功的總和等于物體動能的增加 qU=1/2mv2-1/2mv02 電場力做功和電勢能的變化不可同時考慮.,,能力·思維&#

6、183;方法,【例1】在圖9-4-1(a)中，虛線表示真空里一點電荷Q的電場中的兩個等勢面，實線表示一個帶負電q的粒子運動的路徑，不考慮粒子的重力，請判定,圖9-4-1,能力·思維·方法,(1)Q是什么電荷.(2)ABC三點電勢的大小關系.(3)ABC三點場強的大小關系.(4)該粒子在ABC三點動能的大小關系.,能力·思維·方法,【解析】(1)設粒子在A點射入，則A點的軌跡切線方向就是粒子q

7、的初速v0的方向，由于粒子q向遠離Q的方向偏轉，因此粒子q受到Q的作用力是排斥力，如圖9-4-1(b)所示,故Q與q的電性相同，即Q帶負電.,圖9-4-1,能力·思維·方法,(2)因負電荷Q的電場線是由無窮遠指向Q的，因此?A= ?C＞?B(3)由電場線的疏密分布得E A =EC＜EB(4)因粒子從AB電場力做負功，由動能定理可知EkB＜EkA ；因? A =?C由WAC=qUAC知WAC=0，因此由動能定理得E

8、kA=EkC故EkA=EkC＞EkB.,能力·思維·方法,【例2】如圖9-4-2所示，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中，在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況下一定能使電子的偏轉角θ變大的是(B) A.U1變大、U2變大 B.U1變小、U2變大 C.U1變大、U2變小 D.U1變小、U2變小,能力·思維·方法,【解析

9、】設電子被加速后獲得初速為v0，則由動能定理得： U1q=1/2mv20① 又設極板長為l，則電子在電場中偏轉所用時間 t=l/v0② 又設電子在平行板間受電場力作用產生加速度為a，由牛頓第二定律得 a=E2q/m=U2q/(dm)③,能力·思維·方法,電子射出偏轉電場時，平行于電場方向的速度 vy=a·t④由①、②、③、④可得 vy=U2q·

10、l/(dmv0)又tan?=vy/v0=U2ql/(dmv02) =U2ql/2dq·U1=U2l/(2dU1) 故U2變大或U1變小都可能使偏轉角變大，故選項B正確.,能力·思維·方法,【解題回顧】帶電粒子垂直進入電場時做勻變速曲線運動，分解為兩個方向的直線運動，分別用公式分析、求解運算，是這類問題的最基本解法.,能力·思維·方法,【例4】圖9-4-6中，一個質量為m

11、，電量為-q的小物體，可在水平軌道x上運動，O端有一與軌道垂直的固定墻.軌道處在場強大小為E，方向沿Ox軸正向的勻強電場中，小物體以初速度v0從x0點沿Ox軌道運動，運動中受到大小不變的摩擦力f作用，且f＜qE小物體與墻碰撞時不損失機械能，求它在停止前所通過的總路程.,能力·思維·方法,【解析】首先要認真分析小物體的運動狀態(tài)，建立物理圖景.開始時，設物體從x0點以v0向右運動，它受到四個力的作用，除重力和支持力平衡外

12、，還有向左的電場力qE和摩擦力f，因此物體向右做勻減速直線運動，直到停止.然后，物體受向左的電場力和向右的摩擦力作用，因為qE＞f，合力向左，物體向左做初速為0的勻加速直線運動，直到以一定速度與墻碰撞.碰后物體的速度與碰前速度大小相等，方向相反.再然后物體將多次重復以上過程.,能力·思維·方法,由于摩擦力總是做負功，物體機械能不斷損失，所以物體通過同一位置時的速度將不斷減小，直到最后停止運動.物體停止時，必須滿足兩個

13、條件：速度為0和物體所受合力為0，物體只有停在O點才能滿足以上條件.,能力·思維·方法,因為電場力的功只跟起點位置和終點位置有關，而跟路徑無關，所以整個過程中電場力做功WE=qEx0根據動能定理W總=△Ek，得： qEx0-fs=0-mv20/2，所以s=(2qEx0+mv02)/2f 或用能量守恒列式：電勢能減少了qEx0，動能減少了mv02/2，內能增加了fs. 則fs=qEx0+mv02/2，s=

14、(2qEx0+mv02)/2f,,延伸·拓展,【例6】滾筒式靜電分選器由料斗A、導板B、導體滾筒C、刮板D、料槽E、F和放電針G等部件組成.C及G分別接于直流高壓電源的正、負極，并令C接地，如圖9-4-8所示，電源電壓很高，足以使放電針G附近的空氣發(fā)生電離而產生大量離子.,圖9-4-8,延伸·拓展,現(xiàn)有導電性能不同的兩種物質粉粒a、b的混合物從料斗A下落，沿導板B到達轉動著的滾筒C，粉粒a具有良好的導電性，粉料b具有

15、良好的絕緣性. (1)試說明分選器的主要工作原理，即它是如何實現(xiàn)對不同粉料a、b進行分選的. (2)粉粒a、b經分選后分別掉落在哪個料槽中? (3)刮板D的作用是什么? (4)若讓放電針G接地而滾筒C不接地，再在C與G間接上高壓電，這樣連接是否允許?為什么?,延伸·拓展,【解析】(1)放電針附近的空氣，受高壓電場作用而電離，電離出的的正離子被吸引到負極G上而中和掉.大量的電子或負離子在電場力作用下，向正極C運動

16、的過程中被噴附在粉粒a、b上，使a、b帶負電.帶負電的物質粉粒a，因具有良好導電性，所以在與帶正電的滾筒C接觸后，其上的負電被C上的正電中和后并帶上正電.帶了正電的粉粒a一方面隨滾筒轉動，一方面受到C上正電的靜電斥力而離開滾筒，最后落于料槽F.,延伸·拓展,絕緣性能良好的粉粒b，其所帶負電不容易傳給滾筒C.在C的靜電引力作用下，b附著于C的表面并隨C轉動.最后，b中粉粒較大者在重力作用下掉入料槽E，粉粒較小者由刮板D將其刮入料

17、槽E.(2)a粉粒落入斜槽F，b粉粒落入料槽E.,延伸·拓展,(3)粉粒b中較小者，因其重力較小，不能借助重力落入E中，它們隨著滾筒表面轉至D處，由刮板D將其刮入料槽E. (4)若C不接地而放電針G接地，從工作原理上說，這也是允許的，但此時滾筒C相對于地處于高電勢，從安全角度看，這是絕對不允許的.因為此時在與C相連接的機器和地之間將有很高電壓，從而給操作人員的人身安全造成高度危險.,延伸·拓展,【解題回顧】對于