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带电微粒 在电场中的运动

带电微粒 在电场中的运动. 解决带电粒子在电场中运动问题的 基本思路. 1 ．受力分析 研究对象有两种： 带电粒子 和 带电微粒 前者不考虑重力，包括电子、质子、 α 粒子 等基本粒子或题目提示或暗示忽略重力 后者要考虑重力，如带电油滴、带电通草球等或题目提示或暗示不能忽略重力. 解决带电粒子在电场中运动问题的 基本思路. 2 ．运动轨迹和过程分析 带电粒子运动形式决定于：粒子的 受力情况 和 初速度情况. 解决带电粒子在电场中运动问题的 基本思路. 3 ．运用适当的规律列方程解题 （ 1 ）力的观点： 牛顿运动定律和运动学公式

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带电微粒 在电场中的运动

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Presentation Transcript

  1. 带电微粒 在电场中的运动

  2. 解决带电粒子在电场中运动问题的基本思路 • 1．受力分析 • 研究对象有两种：带电粒子和带电微粒 • 前者不考虑重力，包括电子、质子、α粒子等基本粒子或题目提示或暗示忽略重力 • 后者要考虑重力，如带电油滴、带电通草球等或题目提示或暗示不能忽略重力

  3. 解决带电粒子在电场中运动问题的基本思路 • 2．运动轨迹和过程分析 • 带电粒子运动形式决定于：粒子的受力情况和初速度情况

  4. 解决带电粒子在电场中运动问题的基本思路 • 3．运用适当的规律列方程解题 • （1）力的观点：牛顿运动定律和运动学公式 • （2）能量的观点：动能定理和能的转化与守恒定律 • 注意：电场力做功与路径无关 • （3）动量的观点：动量定理

  5. 带电微粒在电场中的运动 • 由于带电微粒的重力不能忽略， 带电微粒是在电场和重力场并存的空间里运动，所以受力分析时要注意。

  6. 带电微粒在电场中的直线运动 • 例：如图所示，质量为m，带电量为+q的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑至竖直向下的匀强电场区域时，滑块的运动状态（ ） • A．继续匀速下滑 • B．将加速下滑 • C．将减速下滑 • D．上述三种情况都有可能发生

  7. P d A M d B N • 例：如图所示，A、B为平行金属板，两板相距d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一个小孔M、N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落（P、M、N在同一竖直线上），空气阻力不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两板板间的电压不变，则 • A、把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落仍能返回 • B、把A板向下平移一小段距离， 质点自P点自由下落后将穿过N孔 继续下落 • C、把B板向上平移一小段距离， 质点自P点自由下落仍能返回 • D、把B板向下平移一小段距离， 质点自P点自由下落后将穿过N孔 继续下落

  8. mg mg P d A Eq M d B N 从P到N的过程中，由动能定理得： mg2d-Eqd=0 mg2d-Uq=0 当A板向上平移，从P到N的过程中，由动能定理有： mg2d-Uq=0 质点到N点时，速度 刚好为零。 同理，当A板向下平移时，也能返回。 所以，仍能返回

  9. 1 1 mvN2 mvN2 2 2 当B板向上平移h时，从P到N的过程中，由动能定理有： P mg(2d-h) -Uq -0 d = A <0 M d h 所以，未到N点，已经速度减为0，返回。 B N

  10. 1 mvN2 2 当B板向下平移 h时，从P到N的过程中，由动能定理有： P d mg(2d+h) -Uq -0 = A vN＞0 M d 将穿过N孔继续下落 B h N

  11. 带电微粒在电场中的曲线运动 例：质量为m的带电小球在匀强电场中以初速V水平抛出，小球加速度方向竖直向下，大小为g/3,则在小球的竖直分位移为H的过程中，以下结论中正确的是 • A、小球的动能增加了mgh/3 • B、小球的电势能增加了mgh/3 • C、小球的机械能减少了mgh/3 • D、小球的重力势能减少了mgh/3

  12. 例：如图所示，在竖直平面内，有一半径为R的绝缘的光滑圆环，圆环处于场强大小为E，方向水平向右的匀强电场中，圆环上的A、C两点处于同一水平面上，B、D分别为圆环的最高点和最低点．M为圆环上的一点，∠MOA=45°，环上穿着一个质量为m，带电量为+q的小球，它正在圆环上做圆周运动，已知电场力大小qE等于重力的大小mg，且小球经过M点时球与例：如图所示，在竖直平面内，有一半径为R的绝缘的光滑圆环，圆环处于场强大小为E，方向水平向右的匀强电场中，圆环上的A、C两点处于同一水平面上，B、D分别为圆环的最高点和最低点．M为圆环上的一点，∠MOA=45°，环上穿着一个质量为m，带电量为+q的小球，它正在圆环上做圆周运动，已知电场力大小qE等于重力的大小mg，且小球经过M点时球与 环之间的相互作用力为零．试 确定小球经过A、B、C、D点时 的动能各是多少？

  13. 解析：小球是在重力、弹力和电场力的作用下做变速圆周运动，其中重力和电场力是恒力，弹力是变力．重力和电场力的合力仍为恒力.解析：小球是在重力、弹力和电场力的作用下做变速圆周运动，其中重力和电场力是恒力，弹力是变力．重力和电场力的合力仍为恒力. M点时，由它所受的重力和电场力的合力提供向心力．所以用上述条件，根据牛顿第二定律和圆周运动规律可求出小球过M点时的动能．另外小球在做变速圆周运动的过程中只有重力和电场力做功，这两个力做功的特点都只与小球的位置变化有关，而与路径无关，因而可借助动能定理解题．

  14. 根据牛顿第二定律 当小球从M点运动到A点的过程中，电场力和重力做功分别为 根据动能定理得：

  15. 同理： 也可用等效重力场的方法

  16. 例：如图所示，在水平向右的匀强电场中的A点，有一个质量为m，带电量为-q的油滴以速度v竖直向上运动．已知当油滴经过最高点B时，速度大小也为v．求：场强E的大小及A、B两点间的电势差．例：如图所示，在水平向右的匀强电场中的A点，有一个质量为m，带电量为-q的油滴以速度v竖直向上运动．已知当油滴经过最高点B时，速度大小也为v．求：场强E的大小及A、B两点间的电势差．

  17. 根据分运动与合运动的等时性以及匀变速直线运动平均速度公式有： 即H=x 由动能定理： Eqx-mgH=0 再由动能定理： qUAB-mgH=0

  18. 解决带电微粒在电场中运动问题的基本思路 • 1.对物体受力分析，确定受力情况。 • 2.对物体运动状态分析，确定运动情况。 • 3.看题目的已知条件和所求量，确定使用的规律： • 涉及S：用功能观点（动能定理） • 涉及t：用动量观点（动量定理或动量守恒定律） • 涉及a：用牛顿运动定律和运动学规律

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