帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第1頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)

(2009安徽)在光滑的絕緣水平面上，有一個(gè)正方形的abcd，頂點(diǎn)a、c處分別固定一個(gè)正點(diǎn)電荷，電荷量相等，如圖6-5-3所示．若將一個(gè)帶負(fù)電的粒子置于b點(diǎn)，自由釋放，粒子將沿著對(duì)角線bd往復(fù)運(yùn)動(dòng)．粒子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中()A．先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后做勻減速運(yùn)動(dòng)B．先從高電勢(shì)到低電勢(shì)，后從低電勢(shì)到高電勢(shì)C．電勢(shì)能與機(jī)械能之和先增大，后減小D．電勢(shì)能先減小，后增大

圖6-5-3第2頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

解析：由于負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力是變力，加速度是變化的．所以A錯(cuò)；由等量正電荷的電場(chǎng)分布知道，在兩電荷連線的中垂線O點(diǎn)的電勢(shì)最高，所以從b到a，電勢(shì)是先增大后減小，故B錯(cuò)；由于只有電場(chǎng)力做功，所以只有電勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化，故電勢(shì)能與機(jī)械能的和守恒，C錯(cuò)；由b到O電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，由O到d電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，D對(duì)．第3頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

點(diǎn)評(píng)：考查了電場(chǎng)、電勢(shì)以及電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能變化的關(guān)系；受力分析，運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷．第4頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.帶電粒子在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)(2009安徽)如圖6-5-4所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向沿x軸的正方向，場(chǎng)強(qiáng)為E.在A(d,0)點(diǎn)有一個(gè)靜止的中性微粒，由于內(nèi)部作用，某一時(shí)刻突然分裂成兩個(gè)質(zhì)量均為m的帶電微粒，其中電荷量為q的微粒1沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間到達(dá)(0，-d)點(diǎn)．不計(jì)重力和分裂后兩微粒間的作用．試求：圖6-5-4第5頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)分裂時(shí)兩個(gè)微粒各自的速度；(2)當(dāng)微粒1到達(dá)(0，-d)點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)微粒1做功的瞬時(shí)功率；(3)當(dāng)微粒1到達(dá)(0，-d)點(diǎn)時(shí)，兩微粒時(shí)的距離．第6頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第8頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（2007·海南）一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)沿豎直方向.兩個(gè)比荷（即粒子的電荷量與質(zhì)量之比）不同的帶正電的粒子a和b，從電容器邊緣的P點(diǎn)（如圖6-5-6）以相同的水平速度射入兩平行板之間.測(cè)得a和b與電容極板的撞擊點(diǎn)到入射點(diǎn)之間的水平距離之比為1∶2.若不計(jì)重力，則a和b的比荷之比是（）A.1∶2B.1∶8C.2∶1D.4∶110圖6-5-6第10頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月兩帶電粒子都做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，有x=vt，豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有電荷在電場(chǎng)中受的力為F=Eq，根據(jù)牛頓第二定律有F=ma，整理得因?yàn)閮闪Ｗ釉谕浑妶?chǎng)中運(yùn)動(dòng)，E相同，初速度相同，側(cè)位移相同，故比荷與水平位移的平方成反比.所以比荷之比為4∶1，D正確.第11頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)如圖6-5-7所示，一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線上端固定，下端拴一質(zhì)量為m的帶電小球，將它置于水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)為E，已知當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角為α?xí)r，小球處于平衡位置A點(diǎn)，問(wèn)在平衡位置以多大的速度vA釋放小球，剛能使之在電場(chǎng)中做豎直平面內(nèi)的完整圓周運(yùn)動(dòng)？12圖6-5-7第12頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小球受重力mg、電場(chǎng)力Eq、線的拉力T作用.簡(jiǎn)化處理，將復(fù)合場(chǎng)（重力場(chǎng)和電場(chǎng)）等效為重力場(chǎng)，小球在等效重力場(chǎng)中所受重力為mg′，由圖有：第13頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小球在A點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，若小球在A點(diǎn)以速度vA開(kāi)始繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，若能通過(guò)延長(zhǎng)線上的B點(diǎn)（等效最高點(diǎn)）就能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，在B點(diǎn)根據(jù)向心力公式得：第14頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月T≥0為臨界條件，所以又因只有重力、電場(chǎng)力對(duì)小球做功，由動(dòng)能定理得：由以上兩式解得：第15頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在光滑絕緣的水平面上有一長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線，細(xì)線一端系在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球.沿細(xì)線方向存在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，此時(shí)小球處于平衡狀態(tài)，如圖6-5-8所示.圖6-5-8第16頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)給小球一垂直于細(xì)線的很小的初速度v0，使小球在水平面上開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則小球能獲得的最大電勢(shì)能為

；小球第一次到達(dá)電勢(shì)能最大的位置所需的時(shí)間為

.第17頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電場(chǎng)力類似重力，電勢(shì)能類似重力勢(shì)能.小球在電場(chǎng)中做類似單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大擺角時(shí)，電勢(shì)能等于初動(dòng)能，即運(yùn)動(dòng)中等效的重力加速度為故簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為小球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為第18頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

易錯(cuò)題：在真空中上、下兩個(gè)區(qū)域均為豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其電場(chǎng)線分布如圖6-5-8所示，有一帶負(fù)電的微粒，從上邊區(qū)域沿一條電場(chǎng)線以速度v0勻速下落，并進(jìn)入下邊區(qū)域(該區(qū)域的電場(chǎng)足夠廣)，在如圖所示的速度—時(shí)間圖象中，符合粒子在電場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)情況的是(

)圖6-5-8第19頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第20頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

錯(cuò)解：A

錯(cuò)解分析：產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是只關(guān)注到了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度大小的變化，沒(méi)有注意到速度的矢量性．此外，不能夠建立起等效模型從而進(jìn)行正確地根據(jù)受力判斷運(yùn)動(dòng)特征，也是引起錯(cuò)誤的原因之一．第21頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

正解：帶負(fù)電的微粒，從上邊區(qū)域沿一條電場(chǎng)線以速度v0勻速下落，進(jìn)入下邊區(qū)域后，由于電場(chǎng)強(qiáng)度變大，因此所受電場(chǎng)力也變大，因此微粒開(kāi)始做向下的減速運(yùn)動(dòng)，等到速度為零后，又會(huì)向上加速，由于過(guò)程的對(duì)稱性，等到它到達(dá)區(qū)域分界線時(shí)，速度大小又達(dá)到了v0，此后進(jìn)入上半部電場(chǎng)，受力特征依然平衡．因此，速度圖象應(yīng)該為C.第22頁(yè)，課