云南省保山市第一中学高考物理一轮复习 带电粒子在电场中的运动.

带电粒子在电场中的运动08:03:54P11808:03:54•2．一般情况下，电子、质子，正、负离子等一切微观粒子，在电场中受到的电场力远大于重力，故不计重力！而一切宏观带电体，如液滴、尘埃、小球等，在电场运动时，通常要考虑重力的影响！•3．在条件不明确的情况下，应比较qE与mg的大小，当qE»mg时，可以不考虑重力。•1．一切带电粒子在电场中都有要受到电场力F=qE或F=的作用。因此，受力分析时多了一个电场力。一．带电体在电场中的平衡P120•1、如图7所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电＋Q，B带电－9Q.现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为()．•A．正B的右边0.4m处B．正B的左边0.2m处•C．负A的左边0.2m处D．负A的右边0.2m处•“三个自由点电荷平衡”的问题•(1)平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处另外两个点电荷产生的合场强为零．•(2)P106•1、如图所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电＋Q，B带电－9Q.现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为()．A正B的右边0.4m处B正B的左边0.2m处C负A的左边0.2m处D负A的右边0.2m处C二、带电体在电场中的运动分析方法1、能量方法——能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现；2、功能关系——动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有功，判断选用分阶段还是全过程使用动能定理；计算电场力做功常用方法(1)WAB＝qUAB(普遍适用)(2)W＝qE·s·cosθ(适用于匀强电场)(3)WAB＝－ΔEp(从能量角度求解)3、动力学方法——牛顿运动定律和匀变速直线运动公式的结合，注意受力分析要全面，特别是重力是否需要考虑的问题，另外要注意运动学公式里包含物理量的正负号，即其矢量性。F合＝mavt=v0＋atx=v0t＋at2/2vt2－v02=2axtxvvvvt202Δx=aT2xn-xm=(n-m)aT2P112二、带电体在电场中的运动分析方法1、能量方法——能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现；2、功能关系——动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有功，判断选用分阶段还是全过程使用动能定理；计算电场力做功常用方法(1)WAB＝qUAB(普遍适用)(2)W＝qE·s·cosθ(适用于匀强电场)(3)WAB＝－ΔEp(从能量角度求解)1．电场力做功与电势能的变化关系(1)电场力做功与路径无关，与重力做功十分相似．(2)电场力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；电场力对电荷做负功时，电荷的电势能增加．电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值．即ΔEp＝－W.2．电场中的功能关系(1)只有电场力做功，电势能和电荷的动能之和保持不变．(2)只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能三者之和保持不变．P112•二、带电体在电场中的直线运动问题•2．如图所示，在绝缘光滑水平面•上固定两个等量同种电荷A、B，在•AB连线上的P点由静止释放一带电滑块，则滑块会在A、B之间往复运动，则以下判断正确的是()．•A．滑块一定带的是与A、B异种的电荷•B．滑块一定带的是与A、B同种的电荷•C．滑块在由P向B运动过程中，电势能一定是先减小后增大•D．滑块的动能与电势能之和一定减小BC在整个运动过程中只有电场力做功，所以滑块的动能与电势能之和一定不变，D选项错．电场力先做正功后做负功，电势能一定是先减小后增大，选项C正确在A、B之间往复运动可以判断，开始时A对滑块向右的作用力大于B向左的作用力，所以滑块一定带与A、B相同的电荷，选项A错B对；•解析根据从P点由静止释放的带电滑块在A、B之间往复运动可以判断，开始时A对滑块向右的作用力大于B向左的作用力，所以滑块一定带与A、B相同的电荷，选项A错B对；由于A、B带等量同种电荷，所以其连线中点场强为零，滑块在由P向B运动过程中，电场力先做正功后做负功，电势能一定是先减小后增大，选项C正确；在整个运动过程中只有电场力做功，所以滑块的动能与电势能之和一定不变，D选项错．•答案BC二、带电体在电场中的运动分析方法1、能量方法——能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现；2、功能关系——动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有功，判断选用分阶段还是全过程使用动能定理；计算电场力做功常用方法(1)WAB＝qUAB(普遍适用)(2)W＝qE·s·cosθ(适用于匀强电场)(3)WAB＝－ΔEp(从能量角度求解)3、动力学方法——牛顿运动定律和匀变速直线运动公式的结合，注意受力分析要全面，特别是重力是否需要考虑的问题，另外要注意运动学公式里包含物理量的正负号，即其矢量性。F合＝mavt=v0＋atx=v0t＋at2/2vt2－v02=2axtxvvvvt202Δx=aT2xn-xm=(n-m)aT2P112•3、如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，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BD•解析带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用，一是重力mg，方向竖直向下；二是电场力F＝Eq，方向垂直于极板向上．因二力均为恒力，已知带电粒子做直线运动，所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上，根据牛顿第二定律可知，该粒子做匀减速直线运动，选项D正确，选项A、C错误；从粒子运动的方向和电•场力的方向可判断出，电场力对粒•子做负功，粒子的电势能增加，选•项B正确．•答案BDA．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4、一根长为l的丝线吊着一质量为m，带电荷量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中，如图所示，丝线与竖直方向成37°角，现突然将该电场方向变为向下且大小不变，不考虑因电场的改变而带来的其他影响(重力加速度为g)，求：(1)匀强电场的电场强度的大小；(2)求小球经过最低点时丝线的拉力．(1)小球静止在电场中的受力如图所示：显然小球带正电，由平衡条件得：mgtan37°＝qE故E＝qmg43(2)电场方向变成向下后，小球开始摆动做圆周运动，．由动能定理：(mg＋qE)l(1－cos37°)＝mv2由圆周运动知识，在最低点时，FT－(mg＋qE)＝联立以上各式，解得：FT＝mg21lvm21．带电粒子在电场中的加速带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将做运动．有两种分析方法：(1)用动力学观点分析：a＝qEm，E＝Ud，v2－v20＝2ad.(2)用功能观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做的功等于物体动能的变化，qU＝12mv2－12mv20.加(减)速三、带电粒子仅受电场力的运动P118v0·U·v2．带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究条件：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场．(2)处理方法：类似于平抛运动，应用运动的的方法．①沿初速度方向做运动，运动时间t＝lv0.②沿电场力方向，做运动．合成与分解匀速直线匀加速直线加速度：a＝Fm＝qEm＝Uqmd离开电场时的偏移量：y＝12at2＝Uql22mdv20离开电场时的偏转角：tanθ＝vyv0＝Uqlmdv20P1182）竖直分运动：自由落体运动平抛运动——1、定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，物体只在重力作用下所做的运动，叫平抛运动。2、形成的条件：1）具有一定的水平初速度2）只受重力作用3、运动性质是加速度恒为重力加速度g的匀变速曲线运动。4、运动的研究方法：运动的分解x=v0ty=gt2/2S合=x2+y2tanα=y/x=gt/2v0=tanθ/2v合=vx2+vy2vx=v0vy=gttanθ=vy/vx=gt/v0gvy2=2gy△y=gT2{1）水平分运动：匀速直线运动v=vt/2P66△v=△vy=gt2．带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究条件：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场．(2)处理方法：类似于平抛运动，应用运动的的方法．①沿初速度方向做运动，运动时间t＝lv0.②沿电场力方向，做运动．合成与分解匀速直线匀加速直线加速度：a＝Fm＝qEm＝Uqmd离开电场时的偏移量：y＝12at2＝Uql22mdv20离开电场时的偏转角：tanθ＝vyv0＝Uqlmdv20tanα=y/x=gt/2v0=tanθ/2P118vy=atvy2=2ay△y=aT2•带电粒子在匀强电场中的偏转问题•5、如图所示，在两条平行的•虚线内存在着宽度为L、电场强度为E•的匀强电场，在与右侧虚线相距也为•L处有一与电场平行的屏．现有一电荷•量为＋q、质量为m的带电粒子(重力不•计)，以垂直于电场线方向的初速度v0射•入电场中，v0方向的延长线与屏的交点•为O.试求：•(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间；•(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tanα；•(3)粒子打到屏上的点P到O点的距离x.•5、如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L、电场强度为E的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的屏．现有一电荷量为＋q、质量为m的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中，v0方向的延长线与屏的交点为O.试求：•(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间；•解析(1)根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入到打到屏上所用的时间t＝2Lv0.(2)设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为vy，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：a＝Eqm，所以vy＝aLv0＝qELmv0，所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tanα＝vyv0＝qELmv20.•5、如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L、电场强度为E的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的．现有一电荷量为＋q、质量为m的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中，v0方向的延长线与屏的交点为O.试求：•(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间；•(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tanα；(2)沿平行电场线方向a＝Eqmvy＝at＝aLv0＝qELmv0有tanα＝vyv0＝qELmv20.(2)沿平行电场线方向a＝Eqmvy＝at＝aLv0＝qELmv0有tanα＝vyv0＝qELmv20.解析(1)根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入到打到屏上所用的时间t＝2Lv0.(2)设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为vy，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：a＝Eqm，所以vy＝aLv0＝qELmv0，所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tanα＝vyv0＝qELmv20.•5、如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L、电场强度为E的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的屏．现有一电荷量为＋q、质量为m的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中，v0方向的延长线与屏的交点为O.试求：•(3)粒子打到屏上的点P到O点的距离x.解析(1)根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入到打到屏上所用的时间t＝2Lv0.(2)设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为vy，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：a＝Eqm，所以vy＝aLv0＝qELmv0，所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tanα＝vyv0＝qELmv20.(2)沿平行电场线方向a＝Eqmvy＝at＝aLv0＝qELmv0有tanα＝vyv0＝qELmv20.(2)沿平行电场线方向a＝Eqmvy＝at