1、高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动专题直线运动 包头市百灵庙中学 史殿斌12带电粒子在电场中受力情况带电粒子在电场中受力情况1.受重力情况（1）基本粒子基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力一般都不考虑重力（但不能忽略质量）。（2）带电粒子：如液滴、油滴、尘埃、小球等如液滴、油滴、尘埃、小球等除有说明或有明确的暗示以外，一般都要考虑重力一般都要考虑重力。22022-11-32.受电场力情况（1）电场力大小：电场力大小：F=F=q qE E（2）电场力方向电场力方向：正电荷受到电场力的方向与电场强度方向相同，负电荷受到电场力的方向
2、与电场强度的方向相反。（3）电场力做功电场力做功：W=qU=qEd=Ep1-Ep2，电场力做功与路径无关，电场力做功正负判断：顺着电场线方向移动正电荷电场力做正功。或者根据电场力与位移方向的夹角判断做功的正负。32022-11-3带电粒子在电场中做直线运动的条件带电粒子在电场中做直线运动的条件1.合力方向与初速度方向在同一条直线上。2.初速度为零，合力方向不变，带电粒子沿合力方向做直线运动。3.合力为零，带电粒子沿初速度方向做匀速直线运动。4.垂直运动方向上合力为零，带电粒子一定做直线运动。42022-11-3带电粒子在电场中做直线运动的解题方法带电粒子在电场中做直线运动的解题方法1.只涉及加
3、速度a，利用牛顿第二定律:F F合合=ma解题。2.涉及时间t和位移x（不涉及末速度v），利用牛顿第二定律:F F合合=ma和位移公式x=v0t+at2 组成方程组解题。3.涉及时间t和末速度v（不涉及位移x），利用动量定理:F F合合t=mv=mv0 解题。4.涉及位移x和末速度v（不涉及时间t），利用动能定理:W1+W2+W3+=mv2-mv02 解题。21212152022-11-3【典例试做】【典例试做】1.如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域，匀强电场的电场强度为E=104N/C。在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=510-3kg的带电小球，静
4、止时小球偏离竖直方向的夹角=600（g取10m/s2）。试求：（1）小球的电性和电荷量（2）若小球静止时离右板d=5 10-2m，剪断悬线后，小球经多少时间碰到右极板3362022-11-3【解析】【解析】（1）带电小球受力如图所示，竖直向下的重力mg，沿着细线向上的拉力F，带电小球处于静止，所受电场力qE与电场方向相同水平向右。因此带电小球带正电，由合力为零可得：qE=mgtan,q=510-6C72022-11-3（2）剪断悬线后，带电小球所受合力方向不变，小球做匀加速直线运动。由于涉及位移和时间，可利用牛顿第二定律和位移公式组成方程组mg/cos600=max=v0t+at2解方程组得：
5、t=0.1s2182022-11-3【典例试做】【典例试做】2如图所示，一带电量为+q、质量为m的小物块处于一倾角为的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止。求：（1）电场强度E（2）若电场强度减小为原来的一半，经过时间t的速度。92022-11-3【解析】【解析】（1）小物块受力如图所示，由合力为零可得：mgsin=qEcos,E=mgtan（2）当电场强度减小为原来的一半时，小物块沿斜面做匀加速直线运动，由于涉及时间和末速度，根据动量定理(mgsin-qEcos)t=mv-0v=gsint/221102022-11-3【典例试做】【典例试做】3.如图所示，质量为
6、m带电量为+q的微粒在o点以初速度v0与水平方向成角射出，微粒在运动中所受阻力的大小恒为f。（1）如果在某一方向上加一定大小的匀强电场后，能保证微粒将沿v0方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小值（2）若加上大小一定，方向水平向左的匀强电场，仍能保证微粒沿v0方向做直线运动，并经过一段时间后又返回o点，求微粒回到o点时的速率112022-11-3【解析】【解析】（1）能保证微粒将沿v0方向做直线运动，只要在垂直运动方向上合力为零，因此最小电场力与运动方向垂直。微粒受力如图所示。qE=mgcos，E=mgcos/q122022-11-3（2）加上水平向左的匀强电场，仍能保证微粒沿v0方向做直线运
7、动的条件是垂直运动方向上的合力为零。即qEsin=mgcos微粒从o点运动到速度为零，由动能定理微粒从速度为零处返到o点，由动能定理 解方程组得：20210sinmvfxxmg021sin2mvfxxmgsinsin0fmgfmgvv132022-11-3【课堂训练】【课堂训练】1如图所示，在a点由静止释放一个质量为m，电荷量为q的带电粒子，粒子到达b点时速度恰好为零。设ab所在的电场线方向竖直向下，a、b间的高度差为h。则（）A带电粒子带负电Ba、b两点间的电势差Uab=mgh/qCb点场强大于a点场强Da点场强大于b点场强ab142022-11-32在匀强电场中，将一质量为m，电荷量为q的
8、小球由静止释放。带电小球的运动轨迹为一直线，该直线与竖直方向的夹角为，如图所示，则匀强电场的电场强度大小为（）A最大值是mgtan/q B最小值是mgsin/q C唯一值是mgtan/q D可能值是mg/q152022-11-33如图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后，分别抵达B、C两点。若AB=BC，则它们带电荷量之比q1：q2等于（）A1：2 B2：1 C1：D ：122162022-11-34如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两极中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处放一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力
9、，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回。现要使带电质点能穿过b孔，则可行的方法是（）A保持S闭合，将A板适当上移B保持S闭合，将B板适当下移C先断开S，再将A板适当上移D先断开S，再将B板适当下移172022-11-35如图所示，AB与电场线夹角为=370。已知带电微粒的质量m=1.210-7kg，电荷量q=+1.010-10C，A、B相距L=3m(g=10m/s2)。要使微粒从A点沿直线运动到B点。试求：（1）电场强度的大小和方向（2）微粒进入电场时的最小速度是多大？（3）微粒以5m/s的速度沿原路方向进入电场，经过多长时间返回到A点？182022-11-36如图所示，带负电的小球静止在水平
10、放置的平行板电容器两板间，距下板1cm，两板间的电势差为300V。如果两板间电势差减小到60V，则带电小球运动到极板上需多长时间？192022-11-37如图所示，水平放置的平行金属板A、B的距离为d，开始两板都不带电，现将电荷量为+q、质量为m的液滴从小孔正上方h处无初速度滴下，通过小孔落向B板并把电荷全部传给B板。求：（1）若第N滴在AB间恰好做匀速运动，求电容器的电容（2）能到达B板的液滴不会超过多少滴202022-11-38如图所示光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C点，质量为m，带电量为q的有孔的小球从杆上A点无初速下滑，已知AB=h，BC=2h，小球滑到
11、B点的速度为。求：（1）小球由A到B过程中电场力做的功（2）A、C两点的电势差（3）小球滑到C点的速度ghvc7212022-11-39.如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处。下列说法中正确的是（）A.从t0时刻释放电子，电子可能在两板之间往复运动B.从t0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上C.从tT/4时刻释放电子，电子可能在两板间振动D.从t3T/8时刻释放电子，电子可能打到右极板上222022-11-310如图(a)所示，两个平行金属板P、Q竖直放置，两板间加上如图(b)所示的电压。t=0时
12、，Q板比P板电势高5V。此时在两板的正中央M点有一个电子，速度为零，电子在电场力作用下运动，使得电子的位置和速度随时间变化。假设电子始终未与两板相碰，在0t810-10s的时间内，这个电子处于M点的右侧，速度方向向左且大小逐渐减小的时间是()A0t210-10s B210-10st410-10sC410-10st610-10s D610-10st810-10s232022-11-311电荷量为q=110-4C的带正电的小物块静止在绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的电场，其电场强度E的大小与时间t的关系如图a所示，物块速度v的大小与时间t的关系如图b所示。重力加速度g=10m/s2。求：（1）物块与水平面间的动摩擦因数（2）物块在4s内减少的电势能242022-11-312.如图所示，在倾角370的斜面两端，垂直于斜面方向固定两个弹性板，两板相距2m。质量10g，带电量+110-7C的物体与斜面的摩擦系数为0.2，物体在斜面中点时速度大小为10m/s，物体在运动中与弹性板碰撞中机械能不损失，物体在运动中电量不变，若匀强电场场强E=2106N/C，求物体在斜面上通过的路程和物体与斜面下端弹性板碰撞的次数。（g=10m/s2）252022-11-3
