人教版高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动专题匀变速曲线运动课件（共19张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动专题匀变速曲线运动课件（共19张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 198.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-11 11:02:16 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
高二物理选修3-1
第一章静电场
第9节带电粒子在电场中的运动
专题匀变速曲线运动
包头市百灵庙中学
史殿斌
带电粒子在电场和重力场中的匀变速曲线运动解题方法和思路：
1.不涉及时间和方向的问题可利用动能定理求解曲线运动。
2.在电场和重力场中匀变速曲线运动，涉及时间和方向的问题利用分解运动的方法求解。把运动分解在水平方向和竖直方向，分别在两个方向上利用解直线运动的方法进行求解。当合力方向与初速度方向垂直时，还可以把运动看作初速度方向上做匀速直线运动，合力方向上做初速度为零的匀加速直线运动。也叫做类平抛运动。
3.在两个方向上，带电粒子的运动总具有等时性。
①当涉及时间和位移时，利用牛顿第二定律和位移公式组合求解；
②当涉及时间和速度时，利用动量定理求解；
③当涉及速度和位移时，利用动能定理求解。
【典例试做】
1．如图所示，有一个质量为m，带电荷量为-q的油滴以某一速度从水平向右的匀强电场中的某一水平面的A点竖直向上运动。当油滴升高h到达最高点B时，速度大小与A点的速度相同。求：
（1）场强E的大小及
A、B两点间的电势差
（2）油滴再次回到该水平面C点时，A、C两点的间距
【解析】
（1）B点为最高点，则B点的速度方向水平。因此将带电粒子由A运动到B分解为竖直方向与水平方向两个直线运动，由于两个分运动具有等时性，设所用的时间为t，分别由动量定理可得：mgt=0-(-mv)，qEt=mv-0故qE=mg，E=mg/q
分别由动能定理可得：mgh=0-mv2/2，qU=qEx1=0-mv2/2
解得：U=mgh/q，x1=h
（2）由竖直方向运动可知，带电粒子由A运动到B运动的时间与由B运动到C的时间相同。在水平方向上由位移公式可得：
x1=at2/2，
x2=a(2t)2/2=4x1=4h
【典例试做】
2．如图所示，匀强电场方向与水平线间夹角θ=370方向斜向右上方，电场强度为E。质量为m的小球带正电，以初速度v0=16m/s从A点开始运动，初速度方向与电场方向一致，其中E=3mg/5q。经过一段时间t，小球经过与A点在同一水平线上的B点。求：
（1）小球从A点运动到B点的时间t
（2）A、B两点之间的距离L
【解析】（1）把电场力qE分解为Fx和Fy，Fx=qEcos370=0.48mg
Fy=qEsin370=0.36mg
把初速度v0分解为vx和vy,
vx=v0cos370=12.8m/s，vy=v0sin370=9.6m/s
带电小球在竖直方向上，位移为零的时间由牛顿第二定律和位移组合可得：mg-Fy=ma，y=vyt+at2/2
解方程组得：t=3s
（2）带电小球在水平方向，由牛顿第二定律和位移组合可得：Fx=ma，x=vxt+at2/2
解方程组得：x=60m
小结：把力分解在水平方向上和竖直方向上；把速度也分解在水平方向上和竖直方向上。根据设计的物理量在两个方向上分别选择解题方法。
【课堂训练】
1．如图所示，一个带负电的油滴以初速v0从P点倾斜向上进入水平方向的匀强电场中，若油滴到达最高点时速度大小仍为v0，则油滴最高点的位置是（
）
A．P点的左上方
B．P点的右上方
C．P点的正上方
D．上述情况都可能
A
2.如图所示，三个质量相等、分别带正电、负电和不带电的小球，从带电平行放置的极板的右侧中央以相同的水平速度v0先后垂直极板间电场射入，分别落在
正极板的A，B，C处，则（
）
A.三个粒子在电场中运动时间是相等的
B.A处粒子带正电，B处粒子不带电，C处粒子带负电
C.三个粒子在电场中的加速度aC＞aB＞aA
D.三个粒子到达正极板时的动能EKA＜EKB＜EKC
BCD
3.在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平。ABC三点在同一直线上，且AB=2BC，如图所示。
由此可见( )
A．小球带正电
B．电场力为3mg
C．小球从A到B与从B到C的运动时间之比2:1
D．小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等
BCD
4.如图所示，一质量为m、电量大小为q的带电油滴，从水平向右的匀强电场中的O点以速度v沿与场强方向成37°角射入电场中，油滴运动到最高点时速度大小也是v，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（
）
A.最高点可能在O点的正上方
B.匀强电场的电场强度可能为E＝3mg/q
C.匀强电场的电场强度可能为E＝mg/3q
D.O点与最高点之间的电势差可能小于零
BCD
5.如图所示，平行金属板A、B水平放置，将其与理想二极管串联在电源两端，一个带电微粒从P点以一定的初速度平行于极板射入两板间，微粒恰能做直线运动，则下列说法正确的是（ ）
A.微粒一定带负电
B.将A板向下移，微粒将向上偏转
C.将B板向下移，微粒将向下偏转
D.增大微粒的速度，微粒将向上偏转
AB
6.在电场方向水平向右的匀强电场中，一质量为1kg的带电小球从A点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点，小球抛出时的初速度为4m/s，
在M点的速度为3m/s，图中x1，x2分
别为AM和MB之间的水平距离。
不计空气的阻力。
则下列判断正确的有（
）
A．小球重力G与电场力F之比为4：3
B．x2与x1的比值为4：1
C．小球落到B点时的动能为26J
D．小球从A点运动到B点的过程中最小速度为2.4m/s
ACD
7.如图所示，一质量为m，带电荷量为+q的小球从距地面高h处以一定初速度水平抛出。在距抛出点水平距离L处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管，管口上端距地面高为h/2。为使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。求：
（1）小球的初速度v0
（2）电场强度E的大小
（3）小球落地时的动能Ek
v0=2L
E=2mgL/qh
Ek=mgh
8.如图所示，在坐标系xOy中，x轴水平向右，y轴竖直向下，在x≥2L区域内存在与x轴平行的匀强电场（未画出），一带正电小球，电荷量为q，从原点O水平抛出，再从A点进入电场区域，并从C点离开，其运动的轨迹如图所示，B点是小球在电场中向右运动的最远点，B点的
横坐标xB＝3L已知小球抛出时的动能
为Ek0，在B点的动能为4Ek0/3，重力
加速度为g。
不计空气阻力。求：
（1）小球在OA段运动的时间与在AB段运动的时间之比；
（2）匀强电场的场强和小球的质量；
（3）小球在电场中运动的最小动能。
tOA:tAB=1:1
Ekm=Eko
E=Eko/qL,m=
Eko/3gL
高二物理选修3-1
第一章静电场
第9节带电粒子在电场中的运动
专题匀变速曲线运动
包头市百灵庙中学
史殿斌
带电粒子在电场和重力场中的匀变速曲线运动解题方法和思路：
1.不涉及时间和方向的问题可利用动能定理求解曲线运动。
2.在电场和重力场中匀变速曲线运动，涉及时间和方向的问题利用分解运动的方法求解。把运动分解在水平方向和竖直方向，分别在两个方向上利用解直线运动的方法进行求解。当合力方向与初速度方向垂直时，还可以把运动看作初速度方向上做匀速直线运动，合力方向上做初速度为零的匀加速直线运动。也叫做类平抛运动。
3.在两个方向上，带电粒子的运动总具有等时性。
①当涉及时间和位移时，利用牛顿第二定律和位移公式组合求解；
②当涉及时间和速度时，利用动量定理求解；
③当涉及速度和位移时，利用动能定理求解。
【典例试做】
1．如图所示，有一个质量为m，带电荷量为-q的油滴以某一速度从水平向右的匀强电场中的某一水平面的A点竖直向上运动。当油滴升高h到达最高点B时，速度大小与A点的速度相同。求：
（1）场强E的大小及
A、B两点间的电势差
（2）油滴再次回到该水平面C点时，A、C两点的间距
【解析】
（1）B点为最高点，则B点的速度方向水平。因此将带电粒子由A运动到B分解为竖直方向与水平方向两个直线运动，由于两个分运动具有等时性，设所用的时间为t，分别由动量定理可得：mgt=0-(-mv)，qEt=mv-0故qE=mg，E=mg/q
分别由动能定理可得：mgh=0-mv2/2，qU=qEx1=0-mv2/2
解得：U=mgh/q，x1=h
（2）由竖直方向运动可知，带电粒子由A运动到B运动的时间与由B运动到C的时间相同。在水平方向上由位移公式可得：
x1=at2/2，
x2=a(2t)2/2=4x1=4h
【典例试做】
2．如图所示，匀强电场方向与水平线间夹角θ=370方向斜向右上方，电场强度为E。质量为m的小球带正电，以初速度v0=16m/s从A点开始运动，初速度方向与电场方向一致，其中E=3mg/5q。经过一段时间t，小球经过与A点在同一水平线上的B点。求：
（1）小球从A点运动到B点的时间t
（2）A、B两点之间的距离L
【解析】（1）把电场力qE分解为Fx和Fy，Fx=qEcos370=0.48mg
Fy=qEsin370=0.36mg
把初速度v0分解为vx和vy,
vx=v0cos370=12.8m/s，vy=v0sin370=9.6m/s
带电小球在竖直方向上，位移为零的时间由牛顿第二定律和位移组合可得：mg-Fy=ma，y=vyt+at2/2
解方程组得：t=3s
（2）带电小球在水平方向，由牛顿第二定律和位移组合可得：Fx=ma，x=vxt+at2/2
解方程组得：x=60m
小结：把力分解在水平方向上和竖直方向上；把速度也分解在水平方向上和竖直方向上。根据设计的物理量在两个方向上分别选择解题方法。
【课堂训练】
1．如图所示，一个带负电的油滴以初速v0从P点倾斜向上进入水平方向的匀强电场中，若油滴到达最高点时速度大小仍为v0，则油滴最高点的位置是（
）
A．P点的左上方
B．P点的右上方
C．P点的正上方
D．上述情况都可能
A
2.如图所示，三个质量相等、分别带正电、负电和不带电的小球，从带电平行放置的极板的右侧中央以相同的水平速度v0先后垂直极板间电场射入，分别落在
正极板的A，B，C处，则（
）
A.三个粒子在电场中运动时间是相等的
B.A处粒子带正电，B处粒子不带电，C处粒子带负电
C.三个粒子在电场中的加速度aC＞aB＞aA
D.三个粒子到达正极板时的动能EKA＜EKB＜EKC
BCD
3.在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平。ABC三点在同一直线上，且AB=2BC，如图所示。
由此可见( )
A．小球带正电
B．电场力为3mg
C．小球从A到B与从B到C的运动时间之比2:1
D．小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等
BCD
4.如图所示，一质量为m、电量大小为q的带电油滴，从水平向右的匀强电场中的O点以速度v沿与场强方向成37°角射入电场中，油滴运动到最高点时速度大小也是v，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（
）
A.最高点可能在O点的正上方
B.匀强电场的电场强度可能为E＝3mg/q
C.匀强电场的电场强度可能为E＝mg/3q
D.O点与最高点之间的电势差可能小于零
BCD
5.如图所示，平行金属板A、B水平放置，将其与理想二极管串联在电源两端，一个带电微粒从P点以一定的初速度平行于极板射入两板间，微粒恰能做直线运动，则下列说法正确的是（ ）
A.微粒一定带负电
B.将A板向下移，微粒将向上偏转
C.将B板向下移，微粒将向下偏转
D.增大微粒的速度，微粒将向上偏转
AB
6.在电场方向水平向右的匀强电场中，一质量为1kg的带电小球从A点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点，小球抛出时的初速度为4m/s，
在M点的速度为3m/s，图中x1，x2分
别为AM和MB之间的水平距离。
不计空气的阻力。
则下列判断正确的有（
）
A．小球重力G与电场力F之比为4：3
B．x2与x1的比值为4：1
C．小球落到B点时的动能为26J
D．小球从A点运动到B点的过程中最小速度为2.4m/s
ACD
7.如图所示，一质量为m，带电荷量为+q的小球从距地面高h处以一定初速度水平抛出。在距抛出点水平距离L处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管，管口上端距地面高为h/2。为使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。求：
（1）小球的初速度v0
（2）电场强度E的大小
（3）小球落地时的动能Ek
v0=2L
E=2mgL/qh
Ek=mgh
8.如图所示，在坐标系xOy中，x轴水平向右，y轴竖直向下，在x≥2L区域内存在与x轴平行的匀强电场（未画出），一带正电小球，电荷量为q，从原点O水平抛出，再从A点进入电场区域，并从C点离开，其运动的轨迹如图所示，B点是小球在电场中向右运动的最远点，B点的
横坐标xB＝3L已知小球抛出时的动能
为Ek0，在B点的动能为4Ek0/3，重力
加速度为g。
不计空气阻力。求：
（1）小球在OA段运动的时间与在AB段运动的时间之比；
（2）匀强电场的场强和小球的质量；
（3）小球在电场中运动的最小动能。
tOA:tAB=1:1
Ekm=Eko
E=Eko/qL,m=
Eko/3gL