鲁科版高中物理必修第三册第2章电势能与电势差微专题（二）带电粒子在电场中运动的综合应用课件（42页ppt）

(共42张PPT)
第2章　电势能与电势差
微专题（二）：带电粒子在电场中运动的综合应用
核心素养：1.掌握带电粒子在电场中的加速及减速运动. 2.能够用合成与分解观点解 决带电粒子在电场中的运动问题. 3.应用动力学和能量观点分析解决带电粒子加速、 减速及偏转等问题.
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研习任务一　应用动力学和能量观点分析带电粒子在电场中的运动
核心　归纳
解决带电粒子在电场中运动的观点
（1）动力学观点
根据带电粒子受到的静电力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电 粒子运动的速度、时间和位移等.这种方法适用于带电粒子在恒力作用下做匀变速运 动的情况.
研习　经典
[典例1]　如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所加的电压为U. 一 质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放.不计带电粒子的重力.
（1）求带电粒子所受的静电力的大小F；
（2）求带电粒子到达N板时的速度大小v；

A. 滑动触头向右移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升
B. 滑动触头向左移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升
C. 电压U增大时，其他不变，则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变
D. 电压U增大时，其他不变，则电子打在荧光屏上的速度大小不变
BC
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研习任务二　带电粒子在复合场中的运动
核心　归纳
带电粒子在复合场中的力和运动分析
（1）受力特点：带电粒子受静电力和重力、弹力、摩擦力等力的作用.
（2）运动分析
①若合外力为零，则粒子做匀速直线运动.
②若合外力不为零，则粒子做变速直线运动或曲线运动.
（3）适用规律
若粒子在恒力作用下运动，一般用动力学方法和功能关系解答；若粒子在变力作用下 运动，往往只能用功能关系求解.
研习　经典
[典例2]　如图所示，真空中存在空间范围足够大、水平向右的匀强电场.在电场中， 若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放，以后运动中小球的速度方向与竖直方 向夹角恒为37°（取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8），现将该小球从电场中某点P以 初速度v0竖直向上抛出，重力加速度为g，求：
（1）小球受到的静电力的大小及方向；
见解析
（2）小球从抛出至运动到最高点的过程中，静电力所做的功.
见解析
AC
A. 静电力对液滴a、b做的功相等
B. 三者动能的增量相同
C. 液滴a与液滴b电势能的变化量相等
D. 重力对液滴c做的功最多
解析：因为液滴a、b的带电荷量的绝对值相等，则液滴所受的静电力大小相等，由静 止释放，穿过两板的时间相等，则偏转位移大小相等，静电力做功相等，故A正确； 静电力对a、b两液滴做功相等，重力做功相等，则a、b动能的增量相等，对于液滴 c，只有重力做功，故c动能的增量小于a、b动能的增量，故B错误；对于液滴a和液滴 b，静电力均做正功，静电力所做的功等于电势能的减少量，故C正确；三者在穿过 极板的过程中竖直方向的位移相等，质量相同，所以重力做的功相等，故D错误.
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课后提素养
A. 所受合力为零
B. 做匀减速直线运动
C. 电势能逐渐增加
D. 机械能逐渐增加
BC
解析：根据题意可知，粒子做直线运动，静电力垂直极板向上，重力竖直向下，不在 同一直线上，所以重力与静电力不平衡，对粒子受力分析可知静电力与重力的合力与 速度方向反向，粒子做匀减速直线运动，故A错误，B正确；由图可知，静电力与速 度夹角为钝角，做负功，故电势能增加，机械能减小，故C正确，D错误.
A. 小球可能做匀速圆周运动
B. 当小球运动到最高点a时，线的张力一定最小
C. 当小球运动到最高点a时，小球的电势能一定最小
D. 当小球运动到最低点b时，小球的速度一定最大
AC
解析：当重力等于静电力时，只有细线的拉力提供向心力，小球可能做匀速圆周运 动，故A正确；当重力小于静电力时，a点为等效最低点，则小球运动到最高点a时， 线的张力最大，故B错误；根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，在圆周上a点的 电势最高，根据Epa＝qφa，当小球运动到最高点a时，小球的电势能一定最小，故C正 确；当重力小于静电力时，a点为等效最低点，则小球运动到最高点a时，小球的速度 最大，故D错误.
A. d
A
（1）电场强度的大小；

（2）B运动到P点时的动能.
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课时作业
A. 比荷大的粒子速度大，电荷量大的粒子动能大
B. 比荷大的粒子动能大，电荷量大的粒子速度大
C. 比荷大的粒子速度和动能都大
D. 电荷量大的粒子速度和动能都大
A
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A. 1∶2 B. 2∶1
B
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A. 1∶1，2∶3 B. 2∶1，3∶2
C. 1∶1，3∶4 D. 4∶3，2∶1
D
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A. a1∶a2＝1∶1，v1∶v2＝1∶2
B. a1∶a2＝2∶1，v1∶v2＝1∶2
D
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A. 1∶2 B. 2∶1 C. 1∶8 D. 8∶1
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A. 滑块在MN右边运动的位移大小与在MN左边运动的位移大小相等
B. 在t＝5 s时，小球经过边界MN
C. 滑块受到的滑动摩擦力与电场力之比为2∶5
D. 在滑块运动的整个过程中，滑动摩擦力做的功小于电场力做的功
C
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7. 如图所示，有一电子（电荷量为e）经电压U0加速后，进入两块间距为d、电压为U 的平行金属板间.若电子从两板正中间垂直于电场方向射入，且正好能从金属板边缘 穿出电场，求：
（1）金属板AB的长度；
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（2）电子穿出电场时的动能.
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B
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甲
乙
D
A. 小球受到的重力与静电力大小之比为4∶5
B. t＝5 s时，小球经过边界MN
C. 在0～5 s过程中，重力做的功大于克服静电力做的功
D. 在1～4 s过程中小球机械能先减小后增大
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甲
乙
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（2）小球从环的顶端A滑至底端C的过程中，小球在何处速度最大？最大速度为 多少？
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