2019-2020年高中物理 第一章 第12讲 习题课 带电粒子在电场中的运动教学案 新人教版选修3-1

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1、2019-2020年高中物理第一章第12讲习题课带电粒子在电场中的运动教学案新人教版选修3-1[目标定位]　1.加深对电场中带电粒子的加速和偏转的理解和应用.2.掌握电场中带电粒子的圆周运动问题的分析方法．1．平行板电容器内的电场可以看做是匀强电场，其场强与电势差的关系式为E＝，其电势差与电容的关系式为U＝.2．带电粒子在电场中做加速或减速直线运动时，若是匀强电场，可用动能定理或牛顿第二定律结合运动学公式两种方式分析求解；若是非匀强电场，只能用动能定理分析求解．3．带电粒子在电场中做类平抛运动，可将粒子的运动分解为初速度方向的匀速直线运动和静电力方向的初速度为零的

2、匀加速直线运动．4．物体做匀速圆周运动，受到的向心力为F＝m(用m、v、r表示)＝mr()2(用m、r、T表示)＝mrω2(用m、r、ω表示).一、带电微粒在电场中的直线运动分析带电体在电场中运动问题的几个关键环节．(1)做好受力分析．根据题设条件判断重力是否可以忽略．(2)做好运动分析．要明确带电体的运动过程、运动性质及运动轨迹等．(3)应用运动和力的关系，根据牛顿第二定律结合运动学公式求解．图1121例1　如图1121所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电荷量为＋q的小球在B板下方距离B板为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进

3、入板间电场．(1)带电小球在板间做何种运动？(2)欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？答案　(1)做匀减速运动(2)解析　(1)带电小球在电场外只受重力的作用做匀减速直线运动，在电场中受重力和静电力作用做匀减速直线运动．(2)整个运动过程中重力和静电力做功，由动能定理得－mg(H＋h)－qUAB＝0－mv解得UAB＝规律总结　带电小球、带电油滴、带电颗粒等一些带电体的重力较大，在分析其运动情况时不能忽略其重力的作用．二、带电粒子在电场中的类平抛运动1．带电粒子在垂直于电场方向进入匀强电场，做类平抛运动，一般根据运动的合成与分解分析．带电粒子垂直进入电场做类

4、平抛运动的规律2．涉及到功能关系时，也可以根据动能定理列方程．例2　如图1122所示，阴极A受热后向右侧空间发射电子，电子质量为m，电荷量为e，电子的初速率有从0到v的各种可能值，且各个方向都有．与A极相距l的地方有荧光屏B，电子击中荧光屏时便会发光．若在A和B之间的空间里加一个水平向左、与荧光屏面垂直的匀强电场，电场强度为E，求B上受电子轰击后的发光面积．答案　解析　阴极A受热后发射电子，这些电子沿各个方向射向右边匀强电场区域，且初速率从0到v各种可能值都有．取两个极端情况如图所示．沿极板竖直向上且速率为v的电子，受到向右的电场力作用做类平抛运动打到荧光屏上的P

5、点．竖直方向上y＝vt，水平方向上l＝·t2.解得y＝v.沿极板竖直向下且速率为v的电子，受到向右的电场力作用做类平抛运动打到荧光屏上的Q点，同理可得y′＝v.故在荧光屏B上的发光面积S＝y2π＝.借题发挥　求解本题的关键是分析出电子击中屏时使y有最大值的条件．在分析此类问题时，注意运用运动的合成与分解的方法，并画出示意图．三、电场中粒子的圆周运动问题电学知识与圆周运动结合的综合问题是近几年高考热点．解决这类问题的基本方法和力学中的情形相同，但处理时要充分考虑到电场力的特点，明确向心力的来源，灵活应用等效法，叠加法等分析解决问题．图1123例3　如图1123所示，

6、一绝缘细圆环半径为r，其环面固定在水平面上，电场强度为E的匀强电场与圆环平面平行，环上穿有一电荷量为＋q、质量为m的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动，若小球经A点时速度vA的方向恰与电场线垂直，且圆环与小球间沿水平方向无作用力，则速度vA＝________.当小球运动到与A点对称的B点时，小球对圆环在水平方向的作用力FB＝________.答案　　6qE解析　在A点时，电场力提供向心力qE＝①解得vA＝在B点时，FB′－qE＝m，FB＝FB′②小球由A到B的过程中，由动能定理得：qE·2r＝mv－mv③由以上各式解得FB＝6qE.图1124例4　如图1124所示，

7、长L＝0.20m的丝线的一端拴一质量为m＝1.0×10－4kg、带电荷量为q＝＋1.0×10－6C的小球，另一端连在一水平轴O上，丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动，整个装置处在竖直向上的匀强电场中，电场强度E＝2.0×103N/C.现将小球拉到与轴O在同一水平面上的A点，然后无初速度地将小球释放，取g＝10m/s2.求：(1)小球通过最高点B时速度的大小；(2)小球通过最高点时，丝线对小球拉力的大小．答案　(1)2m/s　(2)3.0×10－3N解析　(1)小球由A运动到B，其初速度为零，静电力对小球做正功，重力对小球做负功，丝线拉力不做功，则由动能定理有：q

8、EL－mg