第十章 培优课五 带电粒子在电场中的综合问题-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第十章静电场中的能量 C.它们所带的电荷量相同 图所示，金属板长为1，两板间距为d,竖直放 D.静电力对它们做负功 置的荧光屏距金属板右端距离为L.若在两金 3.(示波营)如图所示的是示波管的示意图，从电 属板间加直流电压U2,电子偏离中线打在荧 子枪发出的电子通过两对偏转电极，如果偏转 光屏上的P点，求OP的长度 电极不加电压，则电子沿直线打在荧光屏的中 心O,当在两对偏转电极上同时加上电压后， 电子将偏离中心打在某个位置，现已标出偏转 电极所加电压的正负极，从示波管的右侧来 看，电子可能会打在荧光屏上哪一位置( 经直偏转水平偏转 比子枪 00 炎光厨 A.1位置 B.2位置 C.3位置 D.4位置 4.(带电粒子在电场中的偏转)一束电子从静止 开始经加速电压U,加速后，以水平速度沿中 线O)射入水平放置的两平行金属板中间，如 友情提示 完成P6课时作业（十三） 培优课五 带电粒子在电场中的综合问题 答案精解P [学习目标]1.会应用运动和力、功和能的关系分析带电粒子在复合场中的运动问题（科学思维）. 2.会分析带电粒子在交变电场中的运动问题（科学思维）. 课堂·深度探究 若题中已知量和所求量涉及功和能量，那么应 考点一 带电粒子在电场（复合场)中 的运动 优先考虑动能定理、能量守恒定律。 1.分析带电粒子在电场中做变速运动的方法 2.带电粒子在电场中做圆周运动的解题方法 (1)动力学方法一牛顿运动定律、运动学 解决电场（复合场）中的圆周运动问题，关键是 公式 分析向心力的来源，向心力的来源有可能是重 当带电粒子所受合力为恒力，且与速度方向共 力和静电力的合力，也有可能是单独的静 线时，粒子做匀变速直线运动，若题目涉及运 电力 动时间，优先考虑牛顿运动定律、运动学公式 【例题1】如图所示，水平放置的平行板电容器的 在重力场和电场叠加场中的匀变速直线运动， 两极板M、N接直流电源，两极板间的距离为 亦可以分解为重力方向上、静电力方向上的直 L=15cm.上极板M的中央有一小孔A,在 线运动来处理。 A的正上方h处的B点有一小油滴自由落 (2)功、能量方法一动能定理、能量守恒 下.已知小油滴的电荷量q=3.5×10“C、质 定律 量m=3.0×10kg.当小油滴即将落到下极 ·51 物理必修第三册课堂学案 板时速度恰好为零.两极板间的电势差U= 【变式1】如图所示，一个竖直放置的半径为R的 6×10V.(不计空气阻力，g取10m/s) 光滑绝缘环，置于水平方向的匀强电场中，电 (1)两极板间的电场强度E的大小为多少？ 场强度为E,有一质量为、电荷量为q的带 (2)设平行板电容器的电容C=4.0× 正电荷的空心小球套在环上，并且Eg=mg.g 10”F,则该电容器所带电荷量Q是多少？ 为重力加速度。 (3)B点在A点正上方的高度h是多少？ (①)当小球由静止开始从环的顶端A下滑 思维导引：(1)用平行板电场公式求出电场强 度E 圆弧长到位置B时，小球的速度为多少？环 (2)根据Q=CU求出电容器的电荷量. 对小球的压力为多大？ (3)小油滴先做自由落体运动到极板M的A (2)小球从环的顶端A滑至底端C的过程中， 处，然后在电场力和重力的作用下做减速运 小球在何处速度最大？最大速度为多少？ 动，根据功能关系可求出高度h的值. ·52· 第十章静电场中的能量 考点二带电粒子在交变电场中的运动 思维导引：首先分析带电粒子在前半个周期 带电粒子在交变电场中运动问题的分析方法 内做加速运动的加速度与最终速度，再分析 1.分段分析：按照时间的先后，分阶段分析粒子 后半个周期带电粒子的加速度与最终速度。 在不同电场中的受力情况和运动情况，然后选 经过分析可知，每个周期结束，带电粒子的速 择牛顿运动定律，运动学规律或功能关系求解 度都刚好为0，故带电粒子在交变电场中始终 相关问题。 向一个方向运动 2.v-1图像辅助：带电粒子在交变电场中的运动 【变式2】（多选）如图甲所示，两平行金属板水平 情况一般比较复杂，常规的分段分析很麻烦. 放置，A板的电势PA=0,B板的电势9B随时 较好的方法是在分段分析粒子受力的情况下， 间：的变化规律如图乙所示，电子只受静电力 画出粒子的v-1图像，画图时，注意加速度相 的作用，且初速度为零（设两板间距足够 同的运动图像是平行的直线，图像与坐标轴所 大)，则 围图形的面积表示位移等。 3运动的对称性和周期性：带电粒子在周期性变 化的电场中运动时，粒子的运动一般具有对称 性和周期性 【例题2】（多选）带正电的微粒放在电场中，电场 A.若电子是在=0时刻进人板间的，它将一 强度的大小和方向随时间变化的规律如图所 直向B板运动 示.带电微粒只在静电力的作用下由静止开 B.若电子是在=0时刻进人板间的，它将时 始运动，