《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場 專題強(qiáng)化九 帶電粒子（帶電體）在電場中運(yùn)動的綜合問題課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場 專題強(qiáng)化九 帶電粒子（帶電體）在電場中運(yùn)動的綜合問題課件.ppt（57頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、專題強(qiáng)化九帶電粒子(帶電體)在電場中運(yùn)動的綜合問題,第七章 靜電場,專題解讀,1.本專題是動力學(xué)和能量觀點(diǎn)在帶電粒子(帶電體)在電場中運(yùn)動的綜合運(yùn)用，高考常以計(jì)算題出現(xiàn). 2.學(xué)好本專題，可以加深對動力學(xué)和能量知識的理解，能靈活應(yīng)用受力分析、運(yùn)動分析特別是曲線運(yùn)動(平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動)的方法與技巧，熟練應(yīng)用能量觀點(diǎn)解題. 3.用到的知識：受力分析、運(yùn)動分析、能量觀點(diǎn).,內(nèi)容索引,命題點(diǎn)一 示波管的工作原理,命題點(diǎn)二 帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動,課時(shí)作業(yè),命題點(diǎn)三 電場中的力電綜合問題,1,命題點(diǎn)一 示波管的工作原理,1.如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和YY之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子束沿直線運(yùn)動，

2、打在熒光屏中心，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑 2.YY上加的是待顯示的信號電壓XX上是機(jī)器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓，若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象. (如圖),【例1】如圖所示為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計(jì))，經(jīng)燈絲與A板間的電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中(偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強(qiáng)電場)，電子進(jìn)入M、N間電場時(shí)的速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點(diǎn)已知M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長為L，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不

3、計(jì)電子受到的重力及它們之間的相互作用力,(2)求電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的側(cè)移量；,答案,答案,(1)求電子穿過A板時(shí)速度的大?。?解析,分析,題眼,題眼,題眼,減小加速電壓U1；增大偏轉(zhuǎn)電壓U2.,(3)若要使電子打在熒光屏上P點(diǎn)的上方，可采取哪些措施？,減小U1或增大U2,答案,解析,1.(多選)示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖所示.如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的 A.極板X應(yīng)帶正電 B.極板X應(yīng)帶正電 C.極板Y應(yīng)帶正電 D.極板Y應(yīng)帶正電,答案,分析,題眼,發(fā)射電子，帶負(fù)電,2.圖(a)為示波管的原理圖.如果在電極YY之間所加的電壓按圖(b)所示

4、的規(guī)律變化，在電極XX之間所加的電壓按圖(c)所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會看到圖形是,答案,(a),2,命題點(diǎn)二 帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動,1.常見的交變電場 常見的產(chǎn)生交變電場的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等. 2.常見的題目類型 (1)粒子做單向直線運(yùn)動(一般用牛頓運(yùn)動定律求解). (2)粒子做往返運(yùn)動(一般分段研究). (3)粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(一般根據(jù)交變電場特點(diǎn)分段研究). 3.思維方法 (1)注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動規(guī)律)，抓住粒子的運(yùn)動具有周期性和在空間上具有對稱性的特征，求解粒子運(yùn)動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件.,(2)分析時(shí)從兩條思路出發(fā)

5、：一是力和運(yùn)動的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系. (3)注意對稱性和周期性變化關(guān)系的應(yīng)用.,如圖(a)所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖(b)所示的交變電壓，一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處.若在t0時(shí)刻釋放該粒子，粒子會時(shí)而向A板運(yùn)動，時(shí)而向B板運(yùn)動，并最終打在A板上.則t0可能屬于的時(shí)間段是,【例2】,答案,解析,設(shè)粒子的速度方向、位移方向向右為正.依題意知，粒子的速度方向時(shí)而為正，時(shí)而為負(fù)，最終打在A板上時(shí)位移為負(fù)，速度方向?yàn)樨?fù).分 別作出t00、時(shí)粒子運(yùn)動的速度圖象，如圖所示.由于速度圖線與時(shí)間軸所圍面積表示粒子通過的位移， 則由圖象知，

6、 時(shí)粒子在 一個(gè)周期內(nèi)的總位移大于零， 在一個(gè)周期內(nèi)的總位移小于零；t0T時(shí)情況類似. 因粒子最終打在A板上，則要求粒子在每個(gè)周期內(nèi)的總位移應(yīng)小于零，對照各項(xiàng)可知B正確.,因電場隨時(shí)間變化，交變電場中帶電粒子所受到電場力出現(xiàn)周期性變化，導(dǎo)致運(yùn)動過程出現(xiàn)多個(gè)階段，分段分析是常見的解題思路.若要分析運(yùn)動的每個(gè)細(xì)節(jié)，一般采用牛頓運(yùn)動定律的觀點(diǎn)分析，借助速度圖象能更全面直觀地把握運(yùn)動過程，處理起來比較方便.,3.(多選)(2015山東理綜20)如圖甲，兩水平金屬板間距為d，板間電場強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示.t0時(shí)刻，質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間，0 時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動，T時(shí)刻微粒恰好

7、經(jīng)金屬板邊緣飛出.微粒運(yùn)動過程中未與金屬板接觸.重力加速度的大小為g.關(guān)于微粒在0T時(shí)間內(nèi)運(yùn)動的描述，正確的是 A.末速度大小為 v0 B.末速度沿水平方向 C.重力勢能減少了 mgd D.克服電場力做功為mgd,答案,解析,題眼,抵消重力影響,分析,4.如圖甲所示，A和B是真空中正對面積很大的平行金屬板，O是一個(gè)可以連續(xù)產(chǎn)生粒子的粒子源，O到A、B的距離都是l.現(xiàn)在A、B之間加上電壓，電壓UAB隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示.已知粒子源在交變電壓的一個(gè)周期內(nèi)可以均勻產(chǎn)生300個(gè)粒子，粒子質(zhì)量為m、電荷量為q.這種粒子產(chǎn)生后，在電場力作用下從靜止開始運(yùn)動.設(shè)粒子一旦碰到金屬板，它就附在金屬板上不再

8、運(yùn)動，且電荷量同時(shí)消失，不影響A、B板電勢.不計(jì)粒子的重力，不考慮粒子之間的相互作用力.已知 上述物理量l0.6 m，U01.2103 V， T1.2102 s，m51010 kg， q1.0107 C.,(1)在t0時(shí)刻產(chǎn)生的粒子，會在什么時(shí)刻到達(dá)哪個(gè)極板？,根據(jù)圖乙可知，從t0時(shí)刻開始，A板電勢高于B板電勢， 粒子向A板運(yùn)動. 所以粒子從t0時(shí)刻開始，一直加速到達(dá)A板. 設(shè)粒子到達(dá)A板的時(shí)間為t，,答案,解析,(2)在t0到t 這段時(shí)間內(nèi)哪個(gè)時(shí)刻產(chǎn)生的粒子剛好不能到達(dá)A板？,4103 s,答案,解析,(3)在t0到t 這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的粒子有多少個(gè)可到達(dá)A板？,100個(gè),答案,解析,3,命題

9、點(diǎn)三 電場中的力電綜合問題,1.動力學(xué)的觀點(diǎn) (1)由于勻強(qiáng)電場中帶電粒子所受電場力和重力都是恒力，可用正交分解法. (2)綜合運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律和勻變速直線運(yùn)動公式，注意受力分析要全面，特別注意重力是否需要考慮的問題. 2.能量的觀點(diǎn) (1)運(yùn)用動能定理，注意過程分析要全面，準(zhǔn)確求出過程中的所有力做的功，判斷選用分過程還是全過程使用動能定理. (2)運(yùn)用能量守恒定律，注意題目中有哪些形式的能量出現(xiàn).,如圖所示，在E103 V/m的豎直勻強(qiáng)電場中，有一光滑半圓形絕緣軌道QPN與一水平絕緣軌道MN在N點(diǎn)平滑相接，半圓形軌道平面與電場線平行，其半徑R40 cm，N為半圓形軌道最低點(diǎn)，P為QN圓弧的中

10、點(diǎn)，一帶負(fù)電q104 C的小滑塊質(zhì)量m10 g，與水平軌道間的動摩擦因數(shù)0.15，位于N點(diǎn)右側(cè)1.5 m的M處，g取10 m/s2，求： (1)要使小滑塊恰能運(yùn)動到半圓形軌道的最高點(diǎn)Q，則 小滑塊應(yīng)以多大的初速度v0向左運(yùn)動？ (2)這樣運(yùn)動的小滑塊通過P點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力是多大？,【例3】,答案,解析,分析,7 m/s,答案,0.6 N,題眼,題眼,題眼,(1)設(shè)小滑塊到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)速度為v， mgqEm 小滑塊從開始運(yùn)動至到達(dá)Q點(diǎn)過程中， 聯(lián)立方程組，解得：v07 m/s. (2)設(shè)小滑塊到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度為v，則從開始運(yùn)動至到達(dá)P點(diǎn)過程中， 又在P點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)Nm 代入數(shù)據(jù)，解得：FN0.6 N 由牛

11、頓第三定律得，小滑塊通過P點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力FNFN0.6 N.,5.(多選)在電場方向水平向右的勻強(qiáng)電場中，一帶電小球從A點(diǎn)豎直向上拋出，其運(yùn)動的軌跡如圖所示，小球運(yùn)動的軌跡上A、B兩點(diǎn)在同一水平線上，M為軌跡的最高點(diǎn)，小球拋出時(shí)的動能為8 J，在M點(diǎn)的動能為6 J，不計(jì)空氣的阻力，則下列判斷正確的是 A.小球水平位移x1與x2的比值為13 B.小球水平位移x1與x2的比值為14 C.小球落到B點(diǎn)時(shí)的動能為32 J D.小球從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中最小動能為6 J,答案,解析,小球在水平方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動，小球在豎直方向上升和下落的時(shí)間相同，由勻變速直線運(yùn)動位移與時(shí)間的關(guān)系可知水平位

12、移x1x213，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；,由題意知，小球受到的合外力為重力與電場力的合力，為恒力，小球在A點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)合與速度之間的夾角為鈍角，小球在M點(diǎn)時(shí)，速度與F合之間的夾角為銳角，即F合對小球先做負(fù)功再做正功，由動能定理知，小球從A到M過程中，動能先減小后增大，小球從M到B的過程中，合外力一直做正功，動能一直增大，故小球從A運(yùn)動到B的過程中最小動能一定小于6 J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,6.如圖所示，在傾角37的絕緣斜面所在空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E4103 N/C，在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板.質(zhì)量m0.2 kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到斜面底端以與擋板相碰前的速率

13、返回.已知斜面的高度h0.24 m，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)0.3，滑塊帶電荷量q5.0104 C，取重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求： (1)滑塊從斜面最高點(diǎn)滑到斜面底端時(shí)的速度大?。?答案,解析,2.4 m/s,滑塊沿斜面滑下的過程中， Ff(mgqE)cos 370.96 N 設(shè)到達(dá)斜面底端時(shí)的速度為v，,(2)滑塊在斜面上運(yùn)動的總路程s和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q.,答案,解析,1 m0.96 J,滑塊最終將靜止在斜面底端， (mgqE)hFfs 解得滑塊在斜面上運(yùn)動的總路程： s1 m QFfs0.96 J,課時(shí)作業(yè),4,1.(多選)示波管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖甲

14、所示.如果偏轉(zhuǎn)電極XX、YY之間都沒有加電壓，電子束將打在熒光屏中心.如果在偏轉(zhuǎn)電極XX之間和YY之間加上圖丙所示的幾種電壓，熒光屏上可能會出現(xiàn)圖乙中(a)、(b)所示的兩種波形.則,甲,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A.若XX和YY分別加電壓(3)和(1)，熒光屏上可以出現(xiàn)圖乙中(a)所示波形 B.若XX和YY分別加電壓(4)和(1)，熒光屏上可以出現(xiàn)圖乙中(a)所示波形 C.若XX和YY分別加電壓(3)和(2)，熒光屏上可以出現(xiàn)圖乙中(b)所示波形 D.若XX和YY分別加電壓(4)和(2)，熒光屏上可以出現(xiàn)圖乙中(b)所示波形,要使熒光屏上出現(xiàn)圖乙中(a)所示波形，XX加掃描電壓(3

15、)，YY加正弦電壓(1)，則A正確；要使熒光屏上出現(xiàn)圖乙中(b)所示波形，XX加掃描電壓(3)，YY加方波電壓(2)，則C正確.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,2.如圖是示波管的原理圖.它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極(XX和YY)、熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空.給電子槍通電后，如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和YY上都沒有加電壓，電子束將打在熒光屏的中心O點(diǎn). (1)帶電粒子在_區(qū)域是加速的， 在_區(qū)域是偏轉(zhuǎn)的. (2)若UYY0，UXX0，則粒子向 _ _板偏移，若UYY0，UXX0， 則粒子向_ _板偏移.,答案,X,Y,1,2,3,4,5,6,7,8,9,3.將如圖所示的交變電壓加在平行板電容器A

16、、B兩板上，開始B板電勢比A板電勢高，這時(shí)有一個(gè)原來靜止的電子正處在兩板的中間，它在電場力作用下開始運(yùn)動，設(shè)A、B兩極板間的距離足夠大，下列說法正確的是 A.電子一直向著A板運(yùn)動 B.電子一直向著B板運(yùn)動 C.電子先向A板運(yùn)動，然后返回向B板運(yùn)動， 之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動 D.電子先向B板運(yùn)動，然后返回向A板運(yùn)動，之后在A、B兩板間做周期性 往復(fù)運(yùn)動,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,4.一電荷量為q(q0)、質(zhì)量為m的帶電粒子在勻強(qiáng)電場的作用下，在t0時(shí)由靜止開始運(yùn)動，場強(qiáng)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示.不計(jì)重力.求在t0到tT的時(shí)間間

17、隔內(nèi)： (1)粒子位移的大小和方向；,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,帶電粒子在 時(shí)間間隔內(nèi)做勻變速運(yùn)動， 設(shè)加速度分別為a1、a2、a3、a4，由牛頓第二定律得,1,2,3,4,5,6,7,8,9,由此得帶電粒子在0T時(shí)間間隔內(nèi)運(yùn)動的加速度時(shí)間圖象如圖(a)所示，對應(yīng)的速度時(shí)間圖象如圖(b)所示，其中,1,2,3,4,5,6,7,8,9,方向沿初始電場的正方向.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,(2)粒子沿初始電場反方向運(yùn)動的時(shí)間.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5.如圖甲所示，兩平行金屬板間距為d，加上如圖乙所示的電壓，電壓的最大值為U0，周期為T.現(xiàn)

18、有一離子束，其中每個(gè)離子的質(zhì)量為m、電荷量為q，從與兩板等距處沿著與板平行的方向連續(xù)地射入兩板間的電場中.設(shè)離子通過平行板所需的時(shí)間恰好為T(與電壓變化周期相同)，且所有離子都能通過兩板間的空間打在右端的熒光屏上，求離子擊中熒光屏上的位置的范圍(不計(jì)離子重力).,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,各個(gè)離子在板間電場中運(yùn)動時(shí)，水平方向上都做勻速直線運(yùn)動，所以每個(gè)離子經(jīng)過電場所需的時(shí)間都是T，但由于不同的離子進(jìn)入電場的時(shí)刻不同，兩板間的電壓的變化情況不同，因此它們的側(cè)向位移也會不同.如果離子在t0、T、2T時(shí)刻進(jìn)入電場，則離子先在兩板間做類平拋運(yùn)動，側(cè)向位移為y1，然后做勻速直線運(yùn)動

19、，側(cè)向位移為y2，如圖甲所示，這些離子在離開電場時(shí)，其側(cè)向位移有最大值ymax，,甲,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,如果離子不是在上述兩種時(shí)刻進(jìn)入電場，那么離子離開電場時(shí)的側(cè)向位移在ymin與ymax之間.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,6.如圖所示為靜電力演示儀，兩金屬極板分別固定于絕緣支架上，且正對平行放置.工作時(shí)兩板分別接高壓直流電源的正負(fù)極，表面鍍鋁的乒乓球用絕緣細(xì)線懸掛在兩金屬板中間，則 A.乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷 B.乒乓球受到擾動后，會被吸在左極板上 C.乒乓球共受到電場力、重力和庫侖力三個(gè)力的作用 D.用絕緣棒將乒乓球撥到與右極

20、板接觸，放開后乒乓 球會在兩極板間來回碰撞,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,兩極板間電場由正極板指向負(fù)極板，鍍鋁乒乓球內(nèi)電子向正極板一側(cè)聚集，故乒乓球的右側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷，A錯(cuò)誤； 乒乓球不可能吸在左極板上，B錯(cuò)誤； 庫侖力就是電場力，C錯(cuò)誤； 乒乓球與右極板接觸后帶正電，在電場力作用下向負(fù)極板運(yùn)動，碰到負(fù)極板正電荷與負(fù)極板上的負(fù)電荷中和后帶負(fù)電，在電場力作用下又向正極板運(yùn)動，這樣會在兩極板間來回碰撞，D正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,7.如圖所示，O、A、B、C為一粗糙絕緣水平面上的三點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，一電荷量為Q的點(diǎn)電荷固定在O點(diǎn)，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的小金

21、屬塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A點(diǎn)由靜止沿它們的連線向右運(yùn)動，到B點(diǎn)時(shí)速度最大，其大小為vm，小金屬塊最后停止在C點(diǎn).已知小金屬塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為，AB間距離為L，靜電力常量為k，則 A.在點(diǎn)電荷Q形成的電場中，A、B兩點(diǎn)間的電勢差為 B.在小金屬塊由A向C運(yùn)動的過程中，電勢能先增大后減小 C.OB間的距離為 D.從B到C的過程中，小金屬塊的動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,8.如圖所示，一絕緣“”形桿由兩段相互平行的足夠長的水平直桿PQ、MN和一半徑為R的光滑半圓環(huán)MAP組成，固定在豎直平面內(nèi)，其中MN桿是光滑的，PQ桿

22、是粗糙的.現(xiàn)將一質(zhì)量為m的帶正電荷的小環(huán)套在MN桿上，小環(huán)所受的電場力為重力的 . (1)若將小環(huán)由D點(diǎn)靜止釋放，則剛好能到達(dá)P點(diǎn)， 求DM間的距離；,答案,解析,4R,小環(huán)剛好到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，速度為零，對小環(huán)從D點(diǎn)到P點(diǎn)過程，由動能定理qEx2mgR00，又由題意得qE mg， 聯(lián)立解得x4R.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,(2)若將小環(huán)由M點(diǎn)右側(cè)5R處靜止釋放，設(shè)小環(huán)與PQ桿間的動摩擦因數(shù)為，小環(huán)所受最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，求小環(huán)在整個(gè)運(yùn)動過程中克服摩擦力所做的功.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,9.如圖所示，勻強(qiáng)電場方向

23、與水平線間夾角30，方向斜向右上方，電場強(qiáng)度為E，質(zhì)量為m的小球帶負(fù)電，以初速度v0開始運(yùn)動，初速度方向與電場方向一致. (1)若小球的帶電荷量為q ，為使小球能做勻 速直線運(yùn)動，應(yīng)對小球施加的恒力F1的大小和方 向各如何？,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,如圖甲所示，為使小球做勻速直線運(yùn)動，必使其合外力為0，設(shè)對小球施加的力F1與水平方向夾角為，則 F1cos qEcos F1sin mgqEsin 代入數(shù)據(jù)解得60，F(xiàn)1 mg 即恒力F1與水平線成60角斜向右上方.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,(2)若小球的帶電荷量為q ，為使小球能做直線運(yùn)動，應(yīng)對小球施加的最小恒力F2的大小和方向各如何？,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,為使小球能做直線運(yùn)動，則小球所受合力的方向必和運(yùn)動方向在一條直線上，故要使力F2和mg的合力和電場力在一條直線上.如圖乙，當(dāng)F2取最小值時(shí)，F(xiàn)2垂直于F.故F2mgsin 60 mg. 方向與水平線成60角斜向左上方.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,