高中物理第二冊(cè)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)ppt0

1、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),要點(diǎn)·疑點(diǎn)·考點(diǎn),課 前 熱 身,能力·思維·方法,延伸·拓展,要點(diǎn)·疑點(diǎn)·考點(diǎn),帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題就是電場(chǎng)中的力學(xué)問(wèn)題，研究方法與力學(xué)中相同.只是要注意以下幾點(diǎn)：1.帶電粒子受力特點(diǎn)(1)重力：①有些粒子(如電子、質(zhì)子、α粒子、正負(fù)離子等)，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)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(diǎn)

2、83;疑點(diǎn)·考點(diǎn),③未明確說(shuō)明“帶電粒子”的重力是否考慮時(shí)，可用兩種方法進(jìn)行判斷：一是比較電場(chǎng)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(jié)合粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行判斷.,要點(diǎn)·疑點(diǎn)·考點(diǎn),(2)電場(chǎng)力：一切帶電粒子在電場(chǎng)中都要受到電場(chǎng)力F=qE，與粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)；電場(chǎng)力的大小、方向取決于電場(chǎng)(E的大小、方向)和電荷的正負(fù)，勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)

3、力為恒力，非勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)力為變力.,要點(diǎn)·疑點(diǎn)·考點(diǎn),2.帶電粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析方法 (1)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)有：平衡(靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng))和變速運(yùn)動(dòng)(常見(jiàn)的為勻變速)，運(yùn)動(dòng)軌跡有直線(xiàn)和曲線(xiàn)(偏轉(zhuǎn)). (2)對(duì)于平衡問(wèn)題，結(jié)合受力圖根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可求解.,要點(diǎn)·疑點(diǎn)·考點(diǎn),對(duì)于直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題可用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律求解，對(duì)于勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，可考慮

4、將其分解為兩個(gè)方向的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)有關(guān)量進(jìn)行分解、合成來(lái)求解.無(wú)論哪一類(lèi)運(yùn)動(dòng)，都可以從功和能的角度用動(dòng)能定理或能的轉(zhuǎn)化與守恒定律來(lái)求解，其中電場(chǎng)力做功除一般計(jì)算功的公式外，還有W=qU可用，這一公式對(duì)勻強(qiáng)和非勻強(qiáng)電場(chǎng)都適用，而且與運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)無(wú)關(guān).,,課 前 熱 身,1.判斷粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的根據(jù)是什么?若只受電場(chǎng)力作用，帶電粒子垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)屬于什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)?【答案】①判斷運(yùn)動(dòng)軌跡是否為直線(xiàn)，是根據(jù)合力方向與初速方向

5、是否共線(xiàn)；②判斷粒子是否為勻變速運(yùn)動(dòng)，是根據(jù)粒子受合力是否恒定；③屬于勻變速曲線(xiàn)(拋物線(xiàn))運(yùn)動(dòng).,課 前 熱 身,2.動(dòng)能定理內(nèi)容是什么?粒子帶電q，在電勢(shì)差為U的兩點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)時(shí)速度由v0變?yōu)関，列出的動(dòng)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(shì)能的變化?【答案】所有力對(duì)物體做功的總和等于物體動(dòng)能的增加 qU=1/2mv2-1/2mv02 電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能的變化不可同時(shí)考慮.,,能力·思維&#

6、183;方法,【例1】在圖9-4-1(a)中，虛線(xiàn)表示真空里一點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中的兩個(gè)等勢(shì)面，實(shí)線(xiàn)表示一個(gè)帶負(fù)電q的粒子運(yùn)動(dòng)的路徑，不考慮粒子的重力，請(qǐng)判定,圖9-4-1,能力·思維·方法,(1)Q是什么電荷.(2)ABC三點(diǎn)電勢(shì)的大小關(guān)系.(3)ABC三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小關(guān)系.(4)該粒子在ABC三點(diǎn)動(dòng)能的大小關(guān)系.,能力·思維·方法,【解析】(1)設(shè)粒子在A點(diǎn)射入，則A點(diǎn)的軌跡切線(xiàn)方向就是粒子q

7、的初速v0的方向，由于粒子q向遠(yuǎn)離Q的方向偏轉(zhuǎn)，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(fù)電.,圖9-4-1,能力·思維·方法,(2)因負(fù)電荷Q的電場(chǎng)線(xiàn)是由無(wú)窮遠(yuǎn)指向Q的，因此?A= ?C＞?B(3)由電場(chǎng)線(xiàn)的疏密分布得E A =EC＜EB(4)因粒子從AB電場(chǎng)力做負(fù)功，由動(dòng)能定理可知EkB＜EkA ；因? A =?C由WAC=qUAC知WAC=0，因此由動(dòng)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(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中，在滿(mǎn)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(zhuǎn)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(shè)電子被加速后獲得初速為v0，則由動(dòng)能定理得： U1q=1/2mv20① 又設(shè)極板長(zhǎng)為l，則電子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)所用時(shí)間 t=l/v0② 又設(shè)電子在平行板間受電場(chǎng)力作用產(chǎn)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(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，平行于電場(chǎng)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(zhuǎn)角變大，故選項(xiàng)B正確.,能力·思維·方法,【解題回顧】帶電粒子垂直進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)做勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，分解為兩個(gè)方向的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，分別用公式分析、求解運(yùn)算，是這類(lèi)問(wèn)題的最基本解法.,能力·思維·方法,【例4】圖9-4-6中，一個(gè)質(zhì)量為m

11、，電量為-q的小物體，可在水平軌道x上運(yùn)動(dòng)，O端有一與軌道垂直的固定墻.軌道處在場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿Ox軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，小物體以初速度v0從x0點(diǎn)沿Ox軌道運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)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(shí)不損失機(jī)械能，求它在停止前所通過(guò)的總路程.,能力·思維·方法,【解析】首先要認(rèn)真分析小物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，建立物理圖景.開(kāi)始時(shí)，設(shè)物體從x0點(diǎn)以v0向右運(yùn)動(dòng)，它受到四個(gè)力的作用，除重力和支持力平衡外

12、，還有向左的電場(chǎng)力qE和摩擦力f，因此物體向右做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，直到停止.然后，物體受向左的電場(chǎng)力和向右的摩擦力作用，因?yàn)閝E＞f，合力向左，物體向左做初速為0的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，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(fù)以上過(guò)程.,能力·思維·方法,由于摩擦力總是做負(fù)功，物體機(jī)械能不斷損失，所以物體通過(guò)同一位置時(shí)的速度將不斷減小，直到最后停止運(yùn)動(dòng).物體停止時(shí)，必須滿(mǎn)足兩個(gè)

13、條件：速度為0和物體所受合力為0，物體只有停在O點(diǎn)才能滿(mǎn)足以上條件.,能力·思維·方法,因?yàn)殡妶?chǎng)力的功只跟起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置有關(guān)，而跟路徑無(wú)關(guān)，所以整個(gè)過(guò)程中電場(chǎng)力做功WE=qEx0根據(jù)動(dòng)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(shì)能減少了qEx0，動(dòng)能減少了mv02/2，內(nèi)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(dǎo)板B、導(dǎo)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(fù)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(chǎn)生大量離子.,圖9-4-8,延伸·拓展,現(xiàn)有導(dǎo)電性能不同的兩種物質(zhì)粉粒a、b的混合物從料斗A下落，沿導(dǎo)板B到達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)著的滾筒C，粉粒a具有良好的導(dǎo)電性，粉料b具有

15、良好的絕緣性. (1)試說(shuō)明分選器的主要工作原理，即它是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)不同粉料a、b進(jìn)行分選的. (2)粉粒a、b經(jīng)分選后分別掉落在哪個(gè)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(chǎng)作用而電離，電離出的的正離子被吸引到負(fù)極G上而中和掉.大量的電子或負(fù)離子在電場(chǎng)力作用下，向正極C運(yùn)動(dòng)

16、的過(guò)程中被噴附在粉粒a、b上，使a、b帶負(fù)電.帶負(fù)電的物質(zhì)粉粒a，因具有良好導(dǎo)電性，所以在與帶正電的滾筒C接觸后，其上的負(fù)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(zhuǎn)動(dòng)，一方面受到C上正電的靜電斥力而離開(kāi)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(fù)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(zhuǎn)動(dòng).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(zhuǎn)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(shuō)，這也是允許的，但此時(shí)滾筒C相對(duì)于地處于高電勢(shì)，從安全角度看，這是絕對(duì)不允許的.因?yàn)榇藭r(shí)在與C相連接的機(jī)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(xiǎn).,延伸·拓展,【解題回顧】對(duì)于