《H1.9专题等效法解决带电粒子在电场中的圆周运动ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《H1.9专题等效法解决带电粒子在电场中的圆周运动ppt课件.ppt（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。高中物理选修3-1人教版第一章第一章 静电场静电场专题：专题： 等效法解决带电粒子在电场等效法解决带电粒子在电场中的圆周运动中的圆周运动“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 方法概述方法概述1.1.等效法就是将一个复杂的物理问题等效法就是将一个复杂的物理问题, ,等效为一个熟知等效为一个熟知的物理模型或
2、问题的方法。常见的等效法有的物理模型或问题的方法。常见的等效法有“分解分解”“合成合成”“”“等效类比等效类比”“”“等效替换等效替换”“”“等效变换等效变换”“”“等效简化等效简化”等。等。2.2.带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题是一类重要而典型的题型。对于这类问周运动的问题是一类重要而典型的题型。对于这类问题题, ,若采用常规方法求解若采用常规方法求解, ,过程复杂过程复杂, ,运算量大。若采用运算量大。若采用“等效法等效法”求解求解, ,则过程比较简捷。则过程比较简捷。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治
3、中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 分析突破分析突破等效重力场等效重力场: :重力场、电场叠加而成的复合场重力场、电场叠加而成的复合场等效重力等效重力: :重力、电场力的合力重力、电场力的合力等效重力加速度等效重力加速度: :重力、电场力的合力与质量的比值重力、电场力的合力与质量的比值等效等效“最低点最低点”物体自由时能处于稳定平衡状态的位置物体自由时能处于稳定平衡状态的位置等效等效“最高点最高点”物体圆周运动时与等效物体圆周运动时与等效“最低点最低点”关于圆心对称的位置关于圆心对称的位置“雪亮工程是以区（县）、乡
4、（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。例例1 1：在水平向右的匀强电场中：在水平向右的匀强电场中, ,有一质量为有一质量为m m、带正电、带正电的小球的小球, ,用长为用长为l l的绝缘细线悬挂于的绝缘细线悬挂于O O点点, ,当小球静止时当小球静止时, ,细线与竖直方向夹角为细线与竖直方向夹角为, ,如图所示如图所示, ,现给小球一个垂现给小球一个垂直于悬线的初速度直于悬线的初速度, ,小球恰能在竖直平面内做圆周小球恰能在竖直平面内做圆周运动运动, ,试问试问: :(1)(1)小球在做圆周运
5、动的过程中小球在做圆周运动的过程中, ,在哪一位置速度最小在哪一位置速度最小? ?速度最小值多大速度最小值多大? ?(2)(2)小球在小球在B B点的初速度多大点的初速度多大? ?“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 如图所示如图所示, ,小球所受到的重力、电场力均为恒力小球所受到的重力、电场力均为恒力, ,二力的合力为二力的合力为F F = = cosmg(1)(1)设小球静止的位置设小球静止的位置B B为零势能点为零势能点, ,由于动能与等效重力势能的总和不变由
6、于动能与等效重力势能的总和不变, ,则小则小球位于和球位于和B B点对应的同一直径上的点对应的同一直径上的A A点时等效重力势能最大点时等效重力势能最大, ,动能最小动能最小, ,速度也最速度也最小。设小球在小。设小球在A A点的速度为点的速度为v vA A, ,此时细线的拉力为零此时细线的拉力为零, ,等效重力提供向心力等效重力提供向心力, ,则则: :mg = m,得小球的最小速度为得小球的最小速度为vA =(2)(2)设小球在设小球在B B点的初速度为点的初速度为v vB B, ,由能量守恒得由能量守恒得: :m =m + mg2l,将将v vA A的数值代入得的数值代入得: :vB =
7、 答案答案 (1)(1)A A点速度最小点速度最小 (2)2Avlcosgl122Bv122Av5cosglcosgl5cosgl“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 例例2 2：如图所示：如图所示, ,绝缘光滑轨道绝缘光滑轨道ABAB部分是倾角为部分是倾角为3030的斜的斜面面, ,ACAC部分为竖直平面上半径为部分为竖直平面上半径为R R的圆轨道的圆轨道, ,斜面与圆轨道斜面与圆轨道相切。整个装置处于场强为相切。整个装置处于场强为E E、方向水平向右的匀强电场、
8、方向水平向右的匀强电场中。现有一个质量为中。现有一个质量为m m的带正电小球的带正电小球, ,电荷量为电荷量为q q = ,= ,要使小球能安全通过圆轨道要使小球能安全通过圆轨道, ,在在O O点的初速度应满足什么点的初速度应满足什么条件条件? ?33mgE“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 解析解析小球先在斜面上运动小球先在斜面上运动, ,受重力、电场力、支持力受重力、电场力、支持力, ,然后在圆轨道上运动然后在圆轨道上运动, ,受重力、电场力、轨道作用力受重力
9、、电场力、轨道作用力, ,如图所示如图所示, ,类比重力场类比重力场, ,将电场力与重力的合力视为等效将电场力与重力的合力视为等效重力重力mgmg mg mg= = = tan tan = = =得得=30=30, ,等效重力的方向与斜面垂直指向右下方等效重力的方向与斜面垂直指向右下方, ,小球在斜面上匀速运动小球在斜面上匀速运动22()()qEmg2 33mgqEmg33“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 例例3 3：如图所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘：
10、如图所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道轨道, ,处于水平向右的匀强电场中处于水平向右的匀强电场中, ,带负电荷的小球从带负电荷的小球从高高h h的的A A处由静止开始下滑处由静止开始下滑, ,沿轨道沿轨道ABCABC运动并进入圆环运动并进入圆环内做圆周运动。已知小球所受电场力是其重力的内做圆周运动。已知小球所受电场力是其重力的3/4,3/4,圆环半径为圆环半径为R R, ,斜面倾角斜面倾角=60=60, ,BCBC段长为段长为2 2R R。若使小。若使小球在圆环内能做完整的圆周运动球在圆环内能做完整的圆周运动, ,h h至少为多少至少为多少? ?“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社
11、区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 解析解析小球所受的重力和电场力都为恒力小球所受的重力和电场力都为恒力, ,故可将两力等效为故可将两力等效为一个力一个力F F, ,如图所示如图所示, ,可知可知F F=1.25=1.25mgmg, ,方向与竖直方向夹角为方向与竖直方向夹角为3737。由图可知由图可知, ,小球能否做完整的圆周运动的临界点是小球能否做完整的圆周运动的临界点是D D点点, ,设小球恰设小球恰好能通过好能通过D D点点, ,即达到即达到D D点时圆环对小球的弹力恰好为零。点时圆环对小球的弹力
12、恰好为零。由圆周运动规律知由圆周运动规律知F F = = m m 2DvR 即即1.251.25mg mg = = m m由动能定理得由动能定理得mgmg( (h h- -R R- -R R cos 37 cos 37)-)-mgmg( (h h cot cot + 2+ 2R R + + R R sin 37sin 37)=)=m m解得解得h h7.77.7R R答案答案 7.77.7R R2DvR34122Dv“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 作业一：作业
13、一：如图所示，一绝缘细圆环半径为如图所示，一绝缘细圆环半径为r r，其环面固定在水，其环面固定在水平面上，电场强度为平面上，电场强度为E E的匀强电场与圆环平面平行，环上穿有的匀强电场与圆环平面平行，环上穿有一电荷量为一电荷量为q q、质量为、质量为m m的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动，若小球经运动，若小球经A A点时速度点时速度v vA A的方向恰与电场线垂直，且圆环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，则速度与小球间沿水平方向无作用力，则速度v vA A_._.当小球当小球运动到与运动到与A A点对称的点对称的B B点时，小球对圆环在水平
14、方向的作用力点时，小球对圆环在水平方向的作用力F FB B_._.“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 作业二：作业二： 如图所示，长如图所示，长L L0.20 m0.20 m的丝线的一端拴一质量为的丝线的一端拴一质量为m m1.01.010104 4 kg kg、带电荷量为、带电荷量为q q1.01.010106 6 C C的小球，另一端连的小球，另一端连在一水平轴在一水平轴O O上，丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动，整上，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，电场强度个装置处在竖直向上的匀强电场中，电场强度E E2.02.010103 3 N/C. N/C.现将小球拉到与轴现将小球拉到与轴O O在同一水平面上的在同一水平面上的A A点，然后无初速度地将小点，然后无初速度地将小球释放，取球释放，取g g10 m/s10 m/s2 2. .求：求：(1)(1)小球通过最高点小球通过最高点B B时速度的大小；时速度的大小；(2)(2)小球通过最高点时，丝线对小球拉力的大小小球通过最高点时，丝线对小球拉力的大小