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1、关于高三物理带电粒子在电场中的运动第一页，讲稿共十三页哦1.如图如图6-3-2所示电路中，所示电路中，A、B为两块竖直放为两块竖直放 置的金属板，置的金属板，G是一只静电计。开关是一只静电计。开关S合上合上 充电完毕后再断开开关，静电计指针张开充电完毕后再断开开关，静电计指针张开 一个角度，下述哪些做法可使指针张角增一个角度，下述哪些做法可使指针张角增 大大()A.使使A、B两板靠近一些两板靠近一些 B.使使A、B两板间加绝缘介质两板间加绝缘介质 C.使使B板向右平移一些板向右平移一些 D.使使A、B正对面积错开一些正对面积错开一些C D体验应用体验应用图图6-3-2第二页，讲稿共十三页哦 2
2、.物理模型物理模型 (1)带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速(如图如图6-3-3)由动能定理得：由动能定理得：qU加加=1/2mv2 得：得：。(2)带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转(如图如图6-3-4)vxt=v0t=L 1/2at2=y y=1/2at2=qU偏偏L2/(2mdv20)vx=v0 vy=at要点二要点二 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动图图6-3-3图图6-3-4 位移位移 vy=qU偏偏L/(mdv0)速度：速度：1.求解方法求解方法 (1)从力的观点出发，应用牛顿第二定律求解。从力的观点出发，应用牛顿第二定律求解。(2)从能的观点出发，
3、应用动能定理或能量守恒定律求解。从能的观点出发，应用动能定理或能量守恒定律求解。第三页，讲稿共十三页哦 1.用正交分解法处理用正交分解法处理 带电体在重力场、电场中受到的重力、电场力均为恒力，可用正交分解法。带电体在重力场、电场中受到的重力、电场力均为恒力，可用正交分解法。处理这种运动的基本思想与处理偏转运动是类似的，可以将此复杂的运动分解为两个互相正交处理这种运动的基本思想与处理偏转运动是类似的，可以将此复杂的运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动，而这两个直线运动的规律我们是可以掌握的，然后再按运动合成的观点去的比较简单的直线运动，而这两个直线运动的规律我们是可以掌握的，然后再按运动合
4、成的观点去求出复杂运动的有关物理量。求出复杂运动的有关物理量。2.用能量的观点处理用能量的观点处理 从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时，在对带电粒子受力情况和运动情况进从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时，在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上，再考虑恰当的规律解题。如果选用动能定理，要分清有几个力做功，行分析的基础上，再考虑恰当的规律解题。如果选用动能定理，要分清有几个力做功，做正功还是负功，是恒力做功还是变力做功，以及初、末状态的动能；如果选用能量守做正功还是负功，是恒力做功还是变力做功，以及初、末状态的动能；如果选用能量守恒定律解题，要分清有多少种形式的能参与转化，哪种能量
5、增加，哪种能量减少，并注恒定律解题，要分清有多少种形式的能参与转化，哪种能量增加，哪种能量减少，并注意电场力做功与路径无关。意电场力做功与路径无关。名师支招：名师支招：运动学公式只适用于处理匀强电场中的运动问题，而能量观点更具有普适性，所以要随时关注用能量运动学公式只适用于处理匀强电场中的运动问题，而能量观点更具有普适性，所以要随时关注用能量的观点处理带电粒子在电场或复合场中的运动问题，尤其是复合场中不规则曲线运动问题。的观点处理带电粒子在电场或复合场中的运动问题，尤其是复合场中不规则曲线运动问题。要点三要点三 带电体在重力场、电场中的运动带电体在重力场、电场中的运动第四页，讲稿共十三页哦2.
6、20092009年高考福建理综卷年高考福建理综卷如图如图6-3-5，在水平地面上固定一倾角为，在水平地面上固定一倾角为的光滑绝缘斜面，斜的光滑绝缘斜面，斜 面处于电场强度大小为面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹的绝缘轻质弹 簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态。一质量为簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电量为、带电量为q(q0)的滑块的滑块 从距离弹簧上端为从距离弹簧上端为s0处静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变，设滑块与弹簧接触过处静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变
7、，设滑块与弹簧接触过 程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g。(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1；(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm，求滑块从静止释放到速度，求滑块从静止释放到速度 大小为大小为vm的过程中弹簧的弹力所做的功的过程中弹簧的弹力所做的功W；(3)从滑块静止释放瞬间开始计时，请在图从滑块静止释放瞬间开始计时，请在图6-3-6中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中
8、画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程 中速度与时间关系中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的图象。图中横坐标轴上的t1、t2及及t3分别表示滑块第一次与弹簧上分别表示滑块第一次与弹簧上 端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻，纵坐标轴上的端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻，纵坐标轴上的v1为滑块为滑块 在在t1时刻的速度大小，时刻的速度大小，vm是题中所指的物理量。是题中所指的物理量。(本小题不要求写出计算过程本小题不要求写出计算过程)【答案答案】(1)(2)(3)见图见图图图6-3-5图图6-3-6体验应用体验应用第五页，讲稿共十三页哦【例例1】20092
9、009年高考福建理综卷年高考福建理综卷如图如图6-3-7所示，平行板电容器与电动势为所示，平行板电容器与电动势为E的直流的直流 电源电源(内阻不计内阻不计)连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平点且恰好处于平 衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离()A.带点油滴将沿竖直方向向上运动带点油滴将沿竖直方向向上运动 B.P点的电势将降低点的电势将降低 C.带点油滴的电势能将减少带点油滴的电势能将减少 D.若电容器的电容减小，则极板带电量将增大若电容器的电容减小，则极板
10、带电量将增大热点一热点一 平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析B 【名师支招名师支招】(1)由由C=rS/(4kd)，C=Q/U及平行板电容器的带电量不变，可方便地分析场强变及平行板电容器的带电量不变，可方便地分析场强变化情况。化情况。(2)P点电势的变化情况，依据电势的定义分析判断，这是分析电势的最基本方法。点电势的变化情况，依据电势的定义分析判断，这是分析电势的最基本方法。【解析解析】本题考查电容器、电势、电势能等知识，主要考查学本题考查电容器、电势、电势能等知识，主要考查学生的理解、推理能力。电容器与电源相连，当上极板上移时，板间生的理解、推理能力。电容器与电源相连，当上极板上移
11、时，板间距离距离d增大，场强增大，场强E=U/d减小，电场力减小，带电粒子将向下运动，减小，电场力减小，带电粒子将向下运动，A错；由错；由U=Ed知，知，P与下极板电势与下极板电势差减小，差减小，P点电势降低，点电势降低，B对；由对；由EP=q知，粒子带负电，电势能增加，知，粒子带负电，电势能增加，C错；由错；由C=Q/U知知C减小，减小，U不变，不变，Q将减小，将减小，D错。错。图图6-3-7第六页，讲稿共十三页哦 1如图如图6-3-8所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。在两极板间有一点板接地。在两极板间有一点P，用，用E表示两极板间的
12、场强，表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，表示电容器的电压，表示表示P点的电势。若保持负极点的电势。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则()A.U变小，变小，E不变不变B.E变大，变大，变大变大C.U变小，变小，不变不变D.U不变，不变，不变不变A C图图6-3-8第七页，讲稿共十三页哦【例例2】如图如图6-3-9所示所示,水平放置的水平放置的A、B两平行板相距两平行板相距h，上板，上板A带正电。现有质量为带正电。现有质量为m、电荷量、电荷量 为为+q的小球在的小球在B板下方距离为板下方距离为H处，以初速度处，以初速度v0竖直向上从
13、竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小板小孔进入板间电场，欲使小 球刚好打到球刚好打到A板，板，A、B间电势差间电势差UAB应为多大？应为多大？【名师支招名师支招】讨论带电粒子在电场中做直线运动讨论带电粒子在电场中做直线运动(加速或减速加速或减速)的方法：的方法：能量方法能量方法能量守恒定律；能量守恒定律；功能关系功能关系动能定理；动能定理；力和加速度方法力和加速度方法牛顿运动定律，匀变速直线运动公式。牛顿运动定律，匀变速直线运动公式。【解析解析】法一：小球运动分两个过程，在法一：小球运动分两个过程，在B板下方时仅受重力作用，做竖板下方时仅受重力作用，做竖直上抛运动；进入电场后受向下的电场力和
14、重力作用，做匀减速直线运动。小直上抛运动；进入电场后受向下的电场力和重力作用，做匀减速直线运动。小球运动到球运动到B板时速度为板时速度为vB，对第一个运动过程：对第一个运动过程：vB2=v02-2gH 对第二个运动过程：加速度为对第二个运动过程：加速度为a=(mg+qE)/m 按题意，按题意，h为减速运动的最大位移，故有为减速运动的最大位移，故有h=vB2/(2a)，整理得，整理得 vB2=2gh+2qhE/m 联立联立两式解得两式解得hE=mv02-2g(H+h)/(2q)由平行板电容器内部匀强电场的场强和电势差的关系，易知由平行板电容器内部匀强电场的场强和电势差的关系，易知UAB=hE，故
15、有，故有UAB=mv02-2g(H+h)/(2q)法二：对小球的整个运动过程由动能定理得法二：对小球的整个运动过程由动能定理得 -mg(H+h)-qUAB=-1/2mv02 解得：解得：UAB=mv02-2g(H+h)/(2q)。【答案答案】mv20-2g(H+h)/(2q)图图6-3-9热点二热点二 带电粒子在电场中的直线运动带电粒子在电场中的直线运动第八页，讲稿共十三页哦 2【答案答案】(1)(2)飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷荷q/m。如图。如图6-3-10所示，带正电的离子经电压为所示，带正电的离子经电压为U的电的电场
16、加速后，进入长度为场加速后，进入长度为L的真空管的真空管AB，可测得离子飞越，可测得离子飞越AB所用时间所用时间t1。改进以上方法，如图。改进以上方法，如图6-3-11所示，让离所示，让离子飞越子飞越AB后进入场强为后进入场强为E(方向如图方向如图6-3-11)的匀强电场区的匀强电场区域域BC，在电场的作用下，离子返回，在电场的作用下，离子返回B端，此时，测得离端，此时，测得离子从子从A出发后飞行的总时间出发后飞行的总时间t2。(不计离子重力不计离子重力)(1)忽略离子源中离子的初速度，忽略离子源中离子的初速度，用用t1计算比荷；计算比荷；用用t2 计算比荷。计算比荷。(2)离子源中相同比荷离
17、子的初速度不尽相同，设两个比离子源中相同比荷离子的初速度不尽相同，设两个比 荷都为荷都为q/m的离子在的离子在A端的速度分别为端的速度分别为v和和v(vv)，在改进后的方法中，它们飞行的总时间通常不同，存在时间差在改进后的方法中，它们飞行的总时间通常不同，存在时间差t，可通过调节，可通过调节 电场电场E使使t=0,求此时求此时E的大小。的大小。图图6-3-10图图6-3-11第九页，讲稿共十三页哦【例例3】一个电子以初速度一个电子以初速度v03.0106 m/s沿着垂直于场强方向射入两带电平行金属板间，金属板长沿着垂直于场强方向射入两带电平行金属板间，金属板长L=6.010-2 m，两板之间可
18、以看成是匀强电场，场强大小为，两板之间可以看成是匀强电场，场强大小为E=2103 N/C，电子的电量，电子的电量e=1.610-19 C，质量，质量m=9.110-31 kg，求：，求：(1)电子射离电场时的速度；电子射离电场时的速度；(2)出射点与入射点沿场强方向的距离。出射点与入射点沿场强方向的距离。【名师支招名师支招】(1)处理带电粒子垂直射入匀强电场中的偏转问题的一般方法是运动的合成与分解。处理带电粒子垂直射入匀强电场中的偏转问题的一般方法是运动的合成与分解。(2)在不涉及速度方向时，用动能定理求解较方便。在不涉及速度方向时，用动能定理求解较方便。(3)微观粒子微观粒子(如电子、质子、
19、如电子、质子、粒子等粒子等)的重力都忽略不计；但当带电体是液滴、小球等时，一般要考虑重力。的重力都忽略不计；但当带电体是液滴、小球等时，一般要考虑重力。【解析解析】电子垂直于电场方向射入匀强电场后，做类平抛运动，如图电子垂直于电场方向射入匀强电场后，做类平抛运动，如图6-3-12所示。所示。设电子射离电场的时间为设电子射离电场的时间为t，偏转距离为，偏转距离为y，则有，则有 L=v0t y=1/2at2 又因为电子只受电场力作用，由牛顿第二定律得又因为电子只受电场力作用，由牛顿第二定律得 qE=ma 解解联立方程组可得联立方程组可得 y=7.010-2 m 设电子射出电场时速度为设电子射出电场
20、时速度为v，由动能定理得，由动能定理得 qEy=1/2mv2-1/2mv20 解得解得v=7.62106 m/s 设射出时速度与射入时速度间夹角为设射出时速度与射入时速度间夹角为，则有，则有 cos=v0/v=0.393 7 所以所以=66.8图图6-3-12【答案答案】(1)7.62106 m/s，与入射时速度间夹角为与入射时速度间夹角为66.8 (2)7.010-2 m热点三热点三 带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转第十页，讲稿共十三页哦 3【答案答案】(1)(-2L，L/4)(2)y=L2/(4x)(3)y=L2/(4x)+L2/(2nx)如图如图6-3-13所示为研究
21、电子枪中电子在电场中运动的简所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在化模型示意图。在Oxy平面的平面的ABCD区域内，存在两个区域内，存在两个场强大小均为场强大小均为E的匀强电场的匀强电场和和，两电场的边界均是，两电场的边界均是边长为边长为L的正方形的正方形(不计电子所受重力不计电子所受重力)。(1)在该区域在该区域AB边的中点处由静止释放电子，求电子离边的中点处由静止释放电子，求电子离 开开ABCD区域的位置；区域的位置；(2)在电场在电场区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域左下角区域左下角D处离处离 开，求所有释放点的位
22、置；开，求所有释放点的位置；(3)若将左侧电场若将左侧电场整体水平向右移动整体水平向右移动L/n(n1)，仍使电子从，仍使电子从ABCD区域左下角区域左下角D处处 离开离开(D不随电场移动不随电场移动)，求在电场，求在电场区域内由静止释放电子的所有位置。区域内由静止释放电子的所有位置。图图6-3-13第十一页，讲稿共十三页哦；http:/ 中空玻璃装饰条；http:/ 中空玻璃装饰条看得严严实实，府上的那几个妾室根本没有什么兴风作浪的机会。而且十四弟也不是沉湎于女色的人，实际上，十四弟是壹个从来不把诸人当回事儿的人，他可以为咯兄弟奋不顾身，能够为咯兄弟两肋插刀，但是对于诸人，他根本就不懂得什么
23、叫做怜香惜玉，更不要说费尽心思讨诸人的欢心咯。就是这么壹个重义轻色的十四弟，怎么今天居然发起神经，跟十弟讨论起诸人来咯？“十弟，你这是怎么跟十四弟说话呢，怎么就是九哥见过的漂亮诸人比你们吃过的咸盐还多？”“九哥，十弟这是佩服您啊！”“你就别打岔咯，还是好好问问十四弟吧，瞧他这壹整天都愁眉苦脸的样子。十四弟也是，这有什么可发愁的，看上谁家的姑娘咯，直接跟九哥说，凭十四弟这壹表人才、玉树临风、文武双全、天皇贵胄，哪个诸人不都是上赶着进他那十四贝子府？”“九哥，您说够咯吧！”十四阿哥原本就心烦意乱，再被九阿哥如此轻佻地谈论着他心中的仙子，终于忍无可忍地朝九阿哥怒吼壹声。九阿哥正好心好意地替十四阿哥排
24、忧解难，冷不丁遭到壹声怒喝，壹脸错愕地看着十四阿哥：这小子今天是怎么咯？居然敢跟他九哥嚷起来？第壹卷 第153章 人妇十四阿哥那壹声怒吼瞬间将众人全都惊呆咯！八阿哥壹看这哥俩儿要吵起来，赶快出面打圆场：“行咯，十四弟，这就是你的不是咯，九哥也是好心，你怎么吃咯呛药咯？在诸人那里受咯气，跟哥哥们这里撒火来咯？”壹见八阿哥出面打圆场，十四阿哥也觉得刚才对九阿哥确实有些过分，借着八阿哥给的这个台阶，他也不再怒气冲冲，赶快放低姿态，小声回咯壹句：“不是，八哥！”“那到底是怎么回事儿？你又不说什么原因，还乱发脾气！有你这样的吗？还不赶快跟九哥道个歉，认个错？”“九哥，弟弟知道错咯，先向您赔个不是。”“没
25、事儿，哥哥就是关心你，也没见过你这么魂不守舍的样子，至于嘛，不就是为咯个诸人嘛，天底下什么样的诸人没有？九哥还真不信咯，还能有什么样的诸人，能让十四弟这么为难？”“八哥、九哥，真的，确实没什么事情，您们继续喝茶吧，弟弟先告退咯。”说着，十四阿哥起身就要走，八阿哥壹看问题没有解决就要走，怕十四阿哥壹时情绪激动，再办出什么傻事来。虽然他们是皇子阿哥，但真想要得到诸人的心，来硬的肯定是不行，也需要讲究策略计谋。再说咯，不就是个诸人嘛，这又不是什么难事，十四阿哥不好出面，他八阿哥还是可以替他出面的。于是八阿哥壹把就拦住咯他：“你这个样子就走，哥哥们也不放心啊！你有什么难处，直接跟哥哥们说就是咯，好歹哥哥们还能帮帮你的忙，替你出出主意。昨天晚上在宫宴上见你的时候，就是壹副魂不守舍的样子，这过咯第十二页，讲稿共十三页哦感感谢谢大大家家观观看看第十三页，讲稿共十三页哦