第十章 微专题3 带电粒子在电场(复合场)中运动的四种类型（课件PPT）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修第三册同步导学案（人教版）

人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 微专题3　带电粒子在电场(复合场)中运动的四种类型 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 类型一　带电粒子在电场(复合场)中的直线运动 1．带电体直线运动三种类型 (1)匀速直线运动：带电粒子受到的合外力一定等于零，即所受到的静电力与其他力平衡。 (2)匀加速直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向相同。 (3)匀减速直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向相反。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 2．讨论带电体在电场中做直线运动(加速或减速)的方法 (1)力和加速度方法——牛顿运动定律、匀变速直线运动公式。 (2)功和能方法——动能定理。 (3)能量方法——能量守恒定律。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 　如图所示，水平放置的平行板电容器的两极板M、N接上直流电源，两极板间的距离为l＝15 cm。上极板M的中央有一小孔A，在A的正上方h处的B点有一小油滴自由落下。已知小油滴的电荷量q＝3.5×10－14 C、质量m＝3.0×10－9 kg。当小油滴即将落到下极板时速度恰好为零。两极板间的电势差U＝6×105 V。求：(不计空气阻力，取g＝10 m/s2) 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 (1)两极板间的电场强度E的大小为多少？ (2)设平行板电容器的电容C＝4.0×10－12 F，则该电容器所带电荷量Q是多少？ (3)B点在A点的正上方的高度h是多少？ 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 [解析]　(1)由匀强电场的场强与电势差的关系式可得两极板间的电场强度为 E＝＝4×106 V/m。 (2)该电容器所带电荷量为Q＝CU＝2.4×10－6 C。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 (3)小油滴自由落下，即将落到下极板时，速度恰好为零， 由动能定理可得mg(h＋l)－qU＝0 则B点在A孔正上方的高度是 h＝－l＝ m－15×10－2 m＝0.55 m。 [答案]　(1)4×106 V/m　(2)2.4×10－6 C　(3)0.55 m 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 针对训练 1．如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电荷量为＋q的小球在B板下方距离B板H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场。 (1)带电小球在板间做何种运动？ (2)欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？ 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 解析：(1)带电小球在电场外只受重力的作用做匀减速直线运动，在电场中受重力和静电力作用做匀减速直线运动。 (2)整个运动过程中重力和静电力做功， 由动能定理得－mg(H＋h)－qUAB＝0－mv02 解得UAB＝。 答案：(1)做匀减速直线运动　(2) 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 类型二　带电粒子在电场(复合场)中的类平抛运动 1．分析带电体在静电力、重力作用下的类平抛运动的方法：利用运动的合成与分解把曲线运动转换为直线运动。 利用的物理规律有：牛顿运动定律结合运动学公式、动能定理、功能关系等。 2．分析此类问题要注意粒子在哪个方向不受力，在哪个方向受静电力，粒子的运动轨迹向哪个方向弯曲。 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 　(多选)如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为l，板间距离为d，距板右端l处有一竖直屏M。一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，则下列结论正确的是(已知重力加速度为g)(　　) 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 A．两极板间电压为 B．板间电场强度大小为 C．整个过程中质点的重力势能增加 D．若仅增大两极板间距，则该质点不可能垂直打在M上 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 [解析]　据题分析可知，质点在平行板间轨迹应向上偏转，做类平抛运动，飞出电场后，质点的轨迹向下偏转，才能最后垂直打在屏M上，前后过程质点的运动轨迹有对称性，如图所示，可见两次偏转的加速度大小相等，根据牛顿第二定律得qE－mg＝ma，mg＝ma，解得E＝，由U＝Ed得两板间电压U＝×d＝，故A错误，B正确；质点在电场中向 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 上偏转的距离y＝at2，a＝＝g，t＝，解得y＝，故质点打在屏上的位置与P点的距离为s＝2y＝，重力势能的增加量Ep＝mgs＝，故C正确；仅增大两极板间的距离，因两极板上电荷量不变，根据E＝＝＝＝可知，板间场强不变，质点在电场中受