【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第1章习题课2　带电粒子在电场中的运动含解析

3.0 envi 2024-11-19 4 4 286.91KB 7 页 3知币
侵权投诉
习题课 2　带电粒子在电场中的运动
(教师用书独具)
[学习目标]　1.会利用动力学的观点解答带电粒子在电场中的运动问题。2.会
分析带电粒子在电场中运动的能量转化情况。3.掌握带电粒子在复合场中运动问题
的分析方法。
一、带电粒子在电场中的直线运动
1．电场中带电粒子的分类
基本粒子
带电微粒
示例
电子、质子、α粒子、正离子、负离子等
带电小球、液滴、尘埃等
特点
重力远小于静电力，故不计重力
所受重力不可忽略
说明
某些带电体是否考虑重力，要根据题目说明或运动状态来判定
2.两种处理方法
(1)力和运动的关系——牛顿第二定律
根据带电粒子受到的静电力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式
确定带电粒子运动的速度、时间和位移等。这种方法适用于恒力作用下做匀变速
运动的情况。
(2)功能关系——动能定理
由粒子动能的变化量等于静电力做的功知：
①若粒子的初速度为 0，则有
1
2
m
v
2＝qU，
v
＝
2
q
U
m
。
②若粒子的初速度不为 0，则有
1
2
m
v
2－
1
2
m
v
2
0
＝qU，
v
＝
v
2
0
＋
2
q
U
m
。
【例 1】　虚线 PQ、MN 间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子的质
量m＝2.0×10－11 kg，电荷量 q＝＋1.0×10－5 C，粒子从 a点由静止开始经电压 U
＝100 V 的电场加速后，沿垂直于匀强电场的方向进入匀强电场中，从虚线 MN
上的某点 b(图中未画出)离开匀强电场，离开匀强电场时的速度与电场方向成 30°
角。已知 PQ、MN 间距为 20 cm，带电粒子的重力忽略不计。求：
(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速度大小；
(2)水平匀强电场的场强大小；
(3)a、b两点间的电势差。
[解析]　(1)由动能定理得 qU＝
1
2
m
v
2
1
解得
v
1＝1.0×104 m/s。
(2)粒子进入电场后沿初速度方向做匀速运动，有d＝
v
1t
粒子沿电场方向做匀加速运动，有
v
y＝at
由题意得 tan 30°＝
v
1
v
y
由牛顿第二定律得 qE＝ma
联立解得 E＝
3
×103 N/C。
(3)由动能定理得 qUab＝
1
2
m(
v
2
1
＋
v
2
y
)－0
联立解得 Uab＝400 V。
[答案]　(1)1.0×104 m/s　(2)
3
×103 N/C　(3)400 V
[
跟
进
训
练
]
1．如图所示，两平行金属板相距为 d，电势差为 U，一电子质量为 m、电荷
量为 e，从 O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达 A点，然后返回，|OA|＝h，
此电子具有的初动能是(　　)
A．
e
d
h
U
　　　　 B．edUh
C．
e
U
d
h
D．
e
U
h
d
D　[(方法一)功能关系
在O→A过程中，由动能定理得 Fh＝
1
2
m
v
2
0
，
即
e
U
h
d
＝
1
2
m
v
2
0
，
故电子的初动能为
e
U
h
d
。
(方法二)力和运动的关系
电子运动的加速度 a＝
－
e
U
d
m
。①
由匀变速直线运动的规律得 0－
v
2
0
＝2ah②
Ek＝
1
2
m
v
2
0
③
联立①②③式，解得 Ek＝
e
U
h
d
。]
二、带电粒子在复合场中的运动
1．受力情况：受重力与静电力。
2．处理方法：对于电场为匀强电场的情况，因重力和静电力都是恒力，所以
可以看作一个力来分析求解。
【例 2】　如图所示，半径为 R的光滑圆环竖直置于场强大小为 E、方向水
平向右的匀强电场中，质量为 m、带电荷量为＋q的空心小球穿在环上。当小球从
顶点 A由静止开始下滑到与圆心 O等高的位置 B时，求小球对环的压力。(重力
加速度为 g)
[解析]　小球从 A到B的过程中，重力做正功，静电力做正功，动能增加，
由动能定理有 mgR＋EqR＝
1
2
m
v
2
【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第1章习题课2　带电粒子在电场中的运动含解析.pdf

共7页,预览3页

还剩页未读， 继续阅读

相关推荐

更多
立即下载
作者：envi 分类：高中 价格：3知币 属性：7 页 大小：286.91KB 格式：PDF 时间：2024-11-19

开通VIP享超值会员特权

  • 多端同步记录
  • 高速下载文档
  • 免费文档工具
  • 分享文档赚钱
  • 每日登录抽奖
  • 优质衍生服务

作者详情

相关内容

更多

推荐作者

热门标签

大联考 高考地理 英语真题 听力 语法填空 石家庄 数学竞赛 读后续写 英语阅读 深圳中学
/ 7
评分 收藏
分享
立即下载
客服
关注