帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 12 41 2 今年高考電磁學(xué)部分考什么 高考新課標(biāo)卷電磁學(xué)試題特點(diǎn)分析 例1 2012年山東理綜 圖中虛線為一組間距相等的同心圓 圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷 一帶電粒子以一定初速度射入電場(chǎng) 實(shí)線為粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡 a b c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn) 則該粒子 a 帶負(fù)電b 在c點(diǎn)受力最大c 在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能d 由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化 對(duì)電場(chǎng)性質(zhì)的理解和應(yīng)用 熱點(diǎn)一 審題指導(dǎo) 1 正點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布特點(diǎn)是什么 等勢(shì)面呢 2 粒子運(yùn)動(dòng)過程中所受電場(chǎng)力的方向如何 為什么 3 粒子運(yùn)動(dòng)過程中所受電場(chǎng)力做功嗎 做什么功 對(duì)應(yīng)形式的能量怎樣變化 熱點(diǎn)一 例1 2012年山東理綜 圖中虛線為一組間距相等的同心圓 圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷 一帶電粒子以一定初速度射入電場(chǎng) 實(shí)線為粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡 a b c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn) 則該粒子 a 帶負(fù)電b 在c點(diǎn)受力最大c 在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能d 由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于有b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化 cd 對(duì)電場(chǎng)性質(zhì)的理解和應(yīng)用 知識(shí)歸納 2 理解記憶電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 1 規(guī)定 正電荷在電場(chǎng)中該處的受力方向 2 電場(chǎng)中某處電場(chǎng)線的切線方向 1 熟悉幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線 等勢(shì)面分布特點(diǎn) 3 靈活應(yīng)用功能關(guān)系 做功 重力做功 彈簧彈力做功 電場(chǎng)力做功 合外力做功 除重力和彈力以外的其他力做的功 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 方法總結(jié) 電場(chǎng)線 等勢(shì)面 運(yùn)動(dòng)軌跡相結(jié)合問題的解題思路 1 帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí) 電場(chǎng)力的方向一定指向軌跡內(nèi)測(cè) 2 已知電場(chǎng)力的方向和電場(chǎng)線的方向 可以判斷電荷的性質(zhì) 反之 已知電荷性質(zhì) 可以判斷電場(chǎng)線的方向 3 已知電場(chǎng)力的方向和運(yùn)動(dòng)方向 可以判斷電場(chǎng)力做功情況和電勢(shì)能的變化 變式訓(xùn)練1 兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示 一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中a點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場(chǎng)在紙面內(nèi)飛行 最后離開電場(chǎng) 粒子只受靜電力作用 則粒子在電場(chǎng)中 a 做直線運(yùn)動(dòng) 電勢(shì)能先變小后變大b 做直線運(yùn)動(dòng) 電勢(shì)能先變大后變小c 做曲線運(yùn)動(dòng) 電勢(shì)能先變小后變大d 做曲線運(yùn)動(dòng) 電勢(shì)能先變大后變小 如果把題中的等量異種電荷換成等量同種電荷呢 變式訓(xùn)練1 兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖6 5中虛線所示 一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中a點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場(chǎng)在紙面內(nèi)飛行 最后離開電場(chǎng) 粒子只受靜電力作用 則粒子在電場(chǎng)中 a 做直線運(yùn)動(dòng) 電勢(shì)能先變小后變大b 做直線運(yùn)動(dòng) 電勢(shì)能先變大后變小c 做曲線運(yùn)動(dòng) 電勢(shì)能先變小后變大d 做曲線運(yùn)動(dòng) 電勢(shì)能先變大后變小 c 把題設(shè)換成等量同種電荷 答案a 高考熱點(diǎn)二 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)問題 一 帶電粒子的加速帶電粒子平行電場(chǎng)線的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng) 受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上 做勻加 減 速直線運(yùn)動(dòng) 適用于一切電場(chǎng) 高考熱點(diǎn)二 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)問題 二 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中 受到恒定電場(chǎng)力作用而做運(yùn)動(dòng) 軌跡為拋物線 勻變速曲線 1 垂直電場(chǎng)線方向上以初速度做勻速直線動(dòng) 2 沿電場(chǎng)線方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 加速度 豎直速度 豎直偏移量 3 速度偏向角 位移偏向角 例2 如圖所示 真空中水平放置的兩個(gè)平行金屬板y1和y2長(zhǎng)為l 相距d 足夠大的豎直屏與兩板右側(cè)相距b 在兩板間加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓u 一束質(zhì)量為m 電荷量為 q的粒子 不計(jì)重力 從兩板左側(cè)中點(diǎn)a以初速度v0沿水平方向射入電場(chǎng)且能穿出 1 證明粒子飛出電場(chǎng)后的速度反向延長(zhǎng)線交與兩板間的中心o點(diǎn) 2 求兩板間所加偏轉(zhuǎn)電壓u的范圍 3 求粒子可能到達(dá)屏上區(qū)域的長(zhǎng)度 審題指導(dǎo) 1 帶電粒子在電場(chǎng)中向上還是向下偏轉(zhuǎn) 做出運(yùn)動(dòng)的示意圖 2 粒子在電場(chǎng)中的最大偏轉(zhuǎn)量多大 3 粒子離開電場(chǎng)后做什么運(yùn)動(dòng) 在豎直屏上的最大偏轉(zhuǎn)量怎樣求解 1 設(shè)粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度為a 離開電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)距離為y 沿電場(chǎng)方向的速度為 偏轉(zhuǎn)角為 其反向延長(zhǎng)線通過o點(diǎn) o點(diǎn)與板右端的水平距離為x 如圖所示 則有 聯(lián)立求解得 即粒子飛出電場(chǎng)后的速度方向的反向延長(zhǎng)線交與兩板間的中心 2 粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的加速度 當(dāng)粒子的豎直偏轉(zhuǎn)量最大為時(shí) 電壓u最大 解得 則兩板間所加電壓的范圍為 3 當(dāng)時(shí) 粒子在屏上側(cè)向偏移的距離最大最大 則粒子可能到達(dá)屏上區(qū)域的長(zhǎng)度為 知識(shí)歸納 從中央垂直于電場(chǎng)方向射入的帶電粒子 沿x軸 在射出電場(chǎng)時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線交x軸上一點(diǎn) 該點(diǎn)與射入點(diǎn)間的距離為帶電粒子在x軸方向上位移的一半 速度偏向角 位移偏向角 即 速度偏向角的正切值是位移偏向角正切值的兩倍 方法總結(jié) 1 運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn) 應(yīng)用運(yùn)動(dòng)合成與分解知識(shí) 解決勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻變速直線運(yùn)動(dòng) 2 功能觀點(diǎn) 應(yīng)用動(dòng)能定理 能量守恒定律等 變式訓(xùn)練2 如圖所示 質(zhì)子 和粒子 以相同的初動(dòng)能垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 不計(jì)粒子重力