第十章 静电场中的能量 微专题2 带电粒子(体)在电场中的运动-【南方凤凰台·5A新学案】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册人教版2019（课件）

第十章 静电场中的能量 微专题2　带电粒子(体)在电场中的运动 必修第三册 　南方凤凰台　5A新学案 · 物理 RJ 1 核心 目标 1. 知道带电粒子垂直进入匀强电场运动的特点，能分析计算偏移距离、偏转角度、离开电场时的速度等物理量． 2. 会分析带电粒子在交变电场中的运动，能从运动和力、功和能量变化的角度解决带电物体在电场中的运动问题． 素养生成 • 综合应用 3 1 带电粒子在电场中的直线运动 1. 带电粒子在电场中的直线运动 (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． 2. 讨论带电粒子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． 分类悟法 素养生成•综合应用 3. 带电体在匀强电场中的直线运动问题的基本分析方法 分类悟法 素养生成•综合应用 　　　如图所示，竖直放置的带有一定电荷量的平行板电容器，M板电势高于N板电势，两极板间距为d.质量为m、带电荷量为q的微粒，从M板的边缘以初速度v0射入电场，沿与水平方向夹角为60°的直线从N板的边缘射出，重力加速度为g，则 (　　) 1 D　 分类悟法 素养生成•综合应用 分类悟法 素养生成•综合应用 　　　　如图所示，在密立根油滴实验中，一个质量为m的带电油滴进入两块相距为d的水平放置的平行板之间．未加电压时，油滴可以速度v匀速通过平行板区域．若在两平板间加电压U，油滴将在电场中减速到零并保持静止．已知油滴运动时所受阻力大小与运动速度和小球半径乘积成正比，重力加速度为g，则 (　　) B. 不加电压时，该油滴速度v与半径成反比 C. 该油滴从进入平行板到静止过程，做加速度 减小的减速运动 2 C　 分类悟法 素养生成•综合应用 分类悟法 素养生成•综合应用 带电体在电场(复合场)中的圆周运动 解决电场(复合场)中的圆周运动问题，应分析向心力的来源，向心力的来源有可能是重力和静电力的合力，也有可能是单独的静电力．有时可以把复合场中的圆周运动等效为竖直平面内的圆周运动，找出等效“最高点”和“最低点”． 用等效法解此类题的关键在于正确得出等效重力场，然后再对比正常重力场下小球做圆周运动的规律，找出等效“最高点”和“最低点”． 2 分类悟法 素养生成•综合应用 (1) 若滑块从水平轨道上距离B点s＝3R的A点由静止释放，求滑块到达B点时速度大小． 3 分类悟法 素养生成•综合应用 解析： 设滑块到达B点时的速度为vB，从A点到B点，由动能定理得 分类悟法 素养生成•综合应用 解析： 设滑块到达C点时速度大小为vC，从A点到C点，由动能定理得 (2) 在(1)的情况下，求滑块到达C点时轨道受到的作用力． 分类悟法 素养生成•综合应用 解析： 要使滑块恰好始终沿轨道滑行，则滑至仅由电场力和重力的合力提供向心力位置处时的速度最小，由牛顿第二定律得 (3) 改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小． 分类悟法 素养生成•综合应用 带电粒子在交变电场中的运动 1. 此类题型一般有三种情况 (1) 粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解). (2) 粒子做往返运动(一般分段研究). (3) 粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究). 2. 分析时从两条思路出发 (1) 力和运动的关系．根据牛顿第二定律及运动学规律分析． (2) 功能关系． 3 分类悟法 素养生成•综合应用 3. 突破策略：抓住周期性和空间上的对称性 注重全面分析(分析受力特点和运动规律)，抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件． 4. 注意：在交变电场作用下粒子所受的电场力发生改变，从而影响粒子的运动性质；由于电场力周期性变化，粒子的运动性质也具有周期性；研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究，并辅以v－t图像，要特别注意带电粒子进入交变电场的时刻及交变电场的周期． 分类悟法 素养生成•综合应用 　　　 (多选)如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，两板间距离足够大．当两板间加上如图乙所示的交变电压后，下列选项中，反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是 (　　) 4 BC　 甲 乙 A B C D 分类悟法 素养生成•综合应用 分类悟法 素养生成•综合应用 　　　　一电荷量为q(q>0)、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下，