高中物理第二冊帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動ppt0

1、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動,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),帶電粒子在電場中的運(yùn)動問題就是電場中的力學(xué)問題，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)，在電場中運(yùn)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(diǎn)

2、83;疑點(diǎn)·考點(diǎn),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(jìn)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(jié)合粒子的運(yùn)動過程、運(yùn)動性質(zhì)進(jìn)行判斷.,要點(diǎn)·疑點(diǎn)·考點(diǎn),(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(yùn)動狀態(tài)無關(guān)；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(fù)，勻強(qiáng)電場中電場

3、力為恒力，非勻強(qiáng)電場中電場力為變力.,要點(diǎn)·疑點(diǎn)·考點(diǎn),2.帶電粒子的運(yùn)動過程分析方法 (1)運(yùn)動性質(zhì)有：平衡(靜止或勻速直線運(yùn)動)和變速運(yùn)動(常見的為勻變速)，運(yùn)動軌跡有直線和曲線(偏轉(zhuǎn)). (2)對于平衡問題，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),對于直線運(yùn)動問題可用勻變速直線運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)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(yùn)動問題，可考慮

4、將其分解為兩個方向的直線運(yùn)動，對有關(guān)量進(jìn)行分解、合成來求解.無論哪一類運(yùn)動，都可以從功和能的角度用動能定理或能的轉(zhuǎn)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(qiáng)和非勻強(qiáng)電場都適用，而且與運(yùn)動路線無關(guān).,,課 前 熱 身,1.判斷粒子的運(yùn)動軌跡和運(yùn)動性質(zhì)的根據(jù)是什么?若只受電場力作用，帶電粒子垂直于電場方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場屬于什么性質(zhì)的運(yùn)動?【答案】①判斷運(yùn)動軌跡是否為直線，是根據(jù)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(yùn)動，是根據(jù)粒子受合力是否恒定；③屬于勻變速曲線(拋物線)運(yùn)動.,課 前 熱 身,2.動能定理內(nèi)容是什么?粒子帶電q，在電勢差為U的兩點(diǎn)之間運(yùn)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(diǎn)電荷Q的電場中的兩個等勢面，實(shí)線表示一個帶負(fù)電q的粒子運(yùn)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(diǎn)電勢的大小關(guān)系.(3)ABC三點(diǎn)場強(qiáng)的大小關(guān)系.(4)該粒子在ABC三點(diǎn)動能的大小關(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的電場線是由無窮遠(yuǎn)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(fù)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(yùn)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(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，則由動能定理得： U1q=1/2mv20① 又設(shè)極板長為l，則電子在電場中偏轉(zhuǎn)所用時間 t=l/v0② 又設(shè)電子在平行板間受電場力作用產(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(zhuǎn)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(jìn)入電場時做勻變速曲線運(yùn)動，分解為兩個方向的直線運(yùn)動，分別用公式分析、求解運(yùn)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(zhì)量為m

11、，電量為-q的小物體，可在水平軌道x上運(yùn)動，O端有一與軌道垂直的固定墻.軌道處在場強(qiáng)大小為E，方向沿Ox軸正向的勻強(qiáng)電場中，小物體以初速度v0從x0點(diǎn)沿Ox軌道運(yùn)動，運(yùn)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(jī)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(rèn)真分析小物體的運(yùn)動狀態(tài)，建立物理圖景.開始時，設(shè)物體從x0點(diǎn)以v0向右運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(fù)以上過程.,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，所以物體通過同一位置時的速度將不斷減小，直到最后停止運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)位置和終點(diǎn)位置有關(guān)，而跟路徑無關(guān)，所以整個過程中電場力做功WE=qEx0根據(jù)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(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)試說明分選器的主要工作原理，即它是如何實(shí)現(xiàn)對不同粉料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(fù)極G上而中和掉.大量的電子或負(fù)離子在電場力作用下，向正極C運(yùn)動

16、的過程中被噴附在粉粒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，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(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.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，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(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.,延伸·拓展,【解題回顧】對于