高三物理电学复习专题.doc

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1、专题四带电粒子在电场中的运动专题概述本专题对空间想象能力、物理过程的综合分析能力有较高的要求．该部分知识常常与牛顿运动定律、匀变速运动规律、动能定理、运动的合成与分解等力学主干知识有机结合，题目情景比较新颖，能很好地考查学科知识的综合能力．一、带电粒子在电场中的运动形式带电粒子在电场中，受到静电力的作用发生运动，可能的运动形式有：平衡(静止或匀速直线运动)、变速直线运动(直线加速)、类平抛运动(偏转)、圆周运动、振动等．常见的形式是平衡、直线加速、偏转．1．带电粒子在电场中的平衡此类问题中关键是把握平衡的条件：F合＝0.2．带电粒子在电场

2、中的加速(1)运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的静电力与运动方向在同一直线上，做匀加(减)速直线运动．(2)功能关系分析：粒子动能的变化量等于静电力所做的功，若粒子的初速度为零，则：mv2＝qU，所以v＝3．带电粒子在匀强电场中的偏转(1)运动状态分析：带电粒子以初速度v0垂直于电场方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的静电力作用而做匀变速曲线运动．(2)偏转问题的分析可类似于平抛运动情形分析：粒子离开电场时的偏移量y＝at2＝离开电场时的偏转角tanθ＝＝二、研究带电粒子在匀强电场中的加速和偏

3、转规律的两种方法带电粒子在电场中受到静电力的作用，因此要产生加速度，速度大小和方向都可能发生变化．利用电场使带电粒子加速、偏转是两种最简单的情形．而带电粒子在电场中的运动，是一个综合静电力、静电力做功的力学问题，因此在处理问题时应弄清在不同的物理过程中物体的受力情况及运动性质，在解题时可选用下面两种方法：(1)力和运动的关系—牛顿第二定律根据带电粒子受到的静电力，用牛顿第二定律算出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等．该法通常适用于受恒力作用下的匀变速运动情况．(2)功和能的关系—动能定理根据静电力对带电粒子所做的功，引起带电

4、粒子的能量发生变化，利用动能定理研究全过程中能的转化，研究带电粒子速度的变化、发生的位移等．三、在带电粒子的加速问题中，关于重力的讨论是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定，若所讨论的问题中，带电粒子受到的重力远远小于静电力，即mg≪qE，则可忽略重力的影响．一般说来：(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不是忽略质量)(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．(3)有些问题中，常隐含着必须考虑重力的情况，要仔细分析，特别注意．经典

5、例说典例一：带电粒子在电场中的平衡问题例1　质量都是m的两个完全相同、带等量异种电荷的小球A、B分别用长l的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为2l的M、N两点，平衡时小球A、B的位置如图(1)所示，线与竖直方向夹角α＝30°，当外加水平向左的匀强电场时，两小球平衡位置如图(2)所示，线与竖直方向夹角也为α＝30°，求：(1)A、B小球电性及所带电量Q；(2)外加匀强电场的场强E.(1)(2)【分析】　对于两种情境下的带电小球处于平衡状态的受力分析是解题的关键，再对小球建立平衡方程．【解】　(1)A球带正电，B球带负电两小球相距d＝2l－2l

6、sin30°＝l由A球受力平衡可得：mgtanα＝k解得：Q＝l(2)此时两球相距d′＝2l＋2lsin30°＝3l根据A球受力平衡可得：QE－k＝mgtanα解得：E＝【小结】　带电粒子处于平衡(静止或匀速直线运动)状态时：当静电力与重力或其他力的合力平衡时，粒子所受合力为零，处于平衡状态，建立平衡方程求解．有时还会用到“整体法”或“隔离法”结合正交分解法求解．变式训练11如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静

7、电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为(　　)第11题图　　　　　　　　　　　　　　　　A．l＋B．l－C．l－D．l－变式训练12如图，质量均为m的两个小球A、B固定在弯成120°角的绝缘轻杆两端，OA和OB的长度均为l，可绕过O点且与纸面垂直的水平轴无摩擦转动，空气阻力不计，设A球带正电，B球带负电，电荷均为q，处在竖直向下的匀强电场中，开始时，杆OB与竖直方向的夹角θ0＝60°，由静止释放，摆动到θ＝90°的位置时，系统处于平衡状态，求：(1)匀强电场的场强大小E；(2)系统由初位置运动到平衡位置，重力做的功Wg和

8、静电力做的功We；(3)B球在摆动到平衡位置时速度的大小v.第12题图变式训练13第13题图(2010年)如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘