高三物理带电体在电场中的运动北师大版知识精讲[1].doc

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1、高三物理带电体在电场中的运动北师大版【本讲教育信息】一.教学内容：带电体在电场中的运动知识点：1.带电粒子在匀强电场中运动形式的分析和判定带电粒子运动形式取决于两个条件：一是粒子（电子、质子、氘核及粒子等微观粒子，重力忽略不计）的受力情况，二是粒子的初速度情况。如果带电粒子初速度的方向与电场力方向在一条直线上，粒子将做直线运动，可能做往复或单向直线运动，如果带电粒子初速度的方向与电场力方向不在一条直线上，粒子将做曲线运动。2.（1）研究带电粒子在匀强电场中运动第一条思路——基本策略从力和运动角度，运用牛顿定律和运动学公式研究：运用牛

2、顿定律求出粒子的加速度，进而分析粒子的运动形式，如果粒子做匀变速直线运动，就运用匀变速直线运动公式求出粒子运动的情况；如果粒子做匀变速曲线运动，就用运动的分解方法求出粒子运动情况。（2）研究带电粒子在电场中运动第二条思路：从功和能角度，运用动能定理或能的转化与守恒研究：根据电场力对带电粒子所做功的数值既等于粒子动能的变化量，又等于粒子电势能的变化量，进而分析粒子的动能与电势能转化情况，运用动能定理或运用在电场中动能和电势能相互转化而它们的总和守恒的观点，求出粒子运动情况。3.（1）研究带电质点在电场中运动第一条思路——基本策略从力和

3、运动的角度进行具体分析，运用牛顿定律研究带电质点在电场中运动：先根据带电质点（重力不能忽略，但又可视为质点）具体的受力情况，运用力和运动的关系分析质点的运动形式，如果质点做匀变速直线运动，就用匀变速直线运动公式求出质点运动情况，如果质点做匀变速曲线运动，就用运动分解的方法求出粒子运动情况，如果质点做圆周运动，就用向心力公式求出质点运动情况。（2）研究带电质点在电场中运动第二条思路：运用动能定理研究带电质点在电场中的运动：由于带电质点在电场中受力情况复杂，在很多情况下，运用牛顿运动定律不能求出带电质点在电场中的运动情况，运用动能定理成

4、为非常有效而又简便的方法。【典型例题】例1.两平行金属板相距为d，加上如图(b)所示的方波形电压，电压的最大值为U0，周期为T。现有一离子束，其中每个离子的质量为m，电量为q，从与两板等距处沿着与板平行的方向连续地射入两板间的电场中。设离子通过平行板所需的时间恰为T(与电压变化周期相同)，且所有离子都能通过两板间的空间打在右端的荧光屏上。试求：离子击中荧光屏上的位置的范围。(也就是与O’点的最大距离与最小距离)。重力忽略不计。分析与解：各个离子在电场中运动时，其水平分运动都是匀速直线运动，而经过电场所需时间都是T，但不同的离子进入电

5、场的时刻不同，由于两极间电压变化，因此它们的侧向位移也会不同。当离子在t=0，T，2T……时刻进入电场时，两板间在T/2时间内有电压U0，因而侧向做匀加速运动，其侧向位移为y1，速度为v。接着，在下一个T/2用心爱心专心时间内，两板间没有电压，离子以v速度作匀速直线运动，侧向位移为y2，如图所示。这些离子在离开电场时，侧向位移有最大值，即(y1+y2)。当离子在t=T/2，3/2T，5/2T……时刻进入电场时，两板间电压为零，离子在水平方向做匀速直线运动，没有侧向位移，经过T/2时间后，两板间有电压U0，再经过T/2时间，有了侧向位

6、移y1，如图所示。这些离子离开电场时有侧向位移的最小值，即y1。当离子在上述两种特殊时刻之外进入电场的，其侧向位移值一定在(y1+y2)与y1之间。根据上述分析就可以求出侧向位移的最大值和最小值。例2.如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有小孔M、N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N三点在同一竖直线上)，空气阻力不计，到达N点时速度恰好为零，然后按原路径返回。若保持两板间的电压不变，则：A.若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。B.若把B板向下平

7、移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。C.若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落。D.若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落。分析与解：当开关S一直闭合时，A、B两板间的电压保持不变，当带电质点从M向N运动时，要克服电场力做功，W=qUAB，由题设条件知：带电质点由P到N的运动过程中，重力做的功与质点克服电场力做的功相等，即：mg2d=qUAB若把A板向上平移一小段距离，因UAB保持不变，上述等式仍成立，故沿原路返回，应选A。若把B板下移一小段距离，因UAB保持不变，质点克服电场力做功

8、不变，而重力做功增加，所以它将一直下落，应选D。由上述分析可知：选项A和D是正确的。想一想：在上题中若断开开关S后，再移动金属板，则问题又如何?(选A、B)。例3.空间有一区域宽广的电场，场强大小始终不变且处处相等，但方向可以改变。第