新教材适用2023_2024学年高中物理第10章静电场中的能量习题课带电粒子在电场中运动的综合问题课件新人教版必修第三册

这是一份新教材适用2023_2024学年高中物理第10章静电场中的能量习题课带电粒子在电场中运动的综合问题课件新人教版必修第三册，共45页。

第十章　静电场中的能量习题课　带电粒子在电场中运动的综合问题课内互动探究探究带电体在等效场中的运动等效场一般说的是电场和重力场共存的情况，分析这类问题时可以等效看成带电体受一个合场力作用，也可以单独分析。带电粒子在等效场中运动的问题实质上是力学问题的延续。从受力角度看带电粒子与一般物体相比多受到一个静电力；从处理方法上仍旧可利用力学中的规律分析，例如选用平衡条件、牛顿运动定律，动能定理、功能关系，能量守恒定律等。A．悬线与竖直方向间的夹角为45°B．悬线的拉力大小为2mgC．若剪断悬线，则小球做类平抛运动D．若剪断悬线，则小球做加速度大小为2g的匀加速直线运动A(1)若滑块从水平轨道上距离B点s＝3R的A点由静止释放，求滑块到达与圆心O等高的C点时速度的大小；(2)在(1)的情况下，求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小；(3)改变s的大小，滑块恰好能沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆弧形轨道上滑行过程中的最小速度大小。探究带电粒子在交变电场中运动的问题带电粒子在交变电场中运动时，由于电场发生变化，粒子所受电场力也发生变化，其加速度、速度、位移等都会发生相应的变化，从而出现粒子加速、减速或者往返运动。通常只讨论电压的大小不变、方向发生周期性变化(如方波)且不计粒子重力的情形。 (多选)如图甲所示，两水平平行正对的金属板M、N间距为d，加有如图乙所示的交变电压。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球被固定在两板正中间的P点，在t＝0时刻释放该小球，3t0时间内小球未到达极板，重力加速度为g。则在0～3t0时间内，下列说法正确的是(　 　)AD 将如图所示的交变电压加在平行板电容器A，B两板上，开始B板电势比A板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设A，B两极板间的距离足够大，下列说法正确的是(　 　)DA．电子一直向着A板运动B．电子一直向着B板运动C．电子先向A板运动，然后返回向B板运动，之后在A，B两板间做周期性往复运动D．电子先向B板运动，然后返回向A板运动，之后在A，B两板间做周期性往复运动探究两个物理模型1．电子透镜 (多选)(2023·江西赣州南康中学高二上月考)2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，下列说法正确的是(　 　)BDA．a点的电势高于b点的电势B．a点的电场强度小于c点的电场强度C．电子在a点的电势能小于在c点的电势能D．电子经过b点时的速度大于经过a点时的速度解析：由电场线与等势面处处垂直和电子运动轨迹的弯曲方向可知，若电子从a点运动到b点，电场力做正功，则电子在a点时电势能大于其在b点的电势能；若电子从b点运动到a点，电场力做负功，则电子在a点时电势能依然大于其在b点的电势能，由于电子带负电，故a点的电势低于b点的电势，故A错误；等差等势面的疏密可表示场强大小，由于a点等差等势面比c点稀疏，则a点的电场强度小于c点的电场强度，故B正确；由电场线的方向可判断出φc＞φa，电子在电势低的地方电势能大，在电势高的地方电势能小，故电子在a点的电势能大于在c点的电势能，故C错误；电子只在电场力作用下运动，其动能和电势能之和不变，又因为电子在a点时电势能大于其在b点的电势能，故其在a点时动能小于其在b点的动能．经过a点时速度小于经过b点时速度，故D正确。2．喷墨打印机——模型构建 　喷墨打印机的原理示意图如图所示，其中墨盒可以喷出墨汁液滴，此液滴经过带电室时被带上负电，带电多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制。带电后液滴以一定的初速度进入偏转电场，带电液滴经过偏转电场发生偏转后打到纸上，显示出字体。计算机无信号输入时，墨汁液滴不带电，径直通过偏转板最后注入回流槽流回墨盒。设偏转板长L1＝1.6 cm，两板间的距离d＝0.5 cm，两板间的电压U＝8.0×103 V，偏转板的右端距纸的距离L2＝3.2 cm。若一滴墨汁液滴的质量m＝1.6×10－10 kg，墨汁液滴以v0＝20 m/s的初速度垂直电场方向进入偏转电场，此液滴打到纸上的点距原入射方向的距离为2.0 mm。忽略空气阻力和重力作用。(1)求一滴墨汁液滴通过带电室后所带的电荷量q；(2)若要使纸上的字体放大，可通过调节两极板间的电压或调节偏转板右端距纸的距离L2来实现。现调节L2使纸上的字体放大10%，调节后偏转板的右端距纸的距离为多大？答案：(1)1.25×10－13 C　(2)3.6 cm课堂达标检测1．(2023·内蒙古赤峰第四中学分校高二阶段练习)如图所示，用绝缘细线拴住一带正电的小球，在方向竖直向上的匀强电场中的竖直平面内做圆周运动，则正确的说法是(　 　)A．当小球运动到最高点a时，线的张力一定最小B．当小球运动到最低点b时，小球的速度一定最大C．小球可能做匀速圆周运动D．小球不可能做匀速圆周运动C解析：当小球运动到最高点a时，如果重力大于电场力，线的张力一定最小，如果重力小于电场力，线的张力一定最大，故A错误；当小球运动到最低点b时，如果重力大于电场力，小球的速度一定最大，如果重力小于电场力，小球的速度一定最小，故B错误；当电场力等于重力时，小球做匀速圆周运动，故D错误，C正确。DA．一开始向左运动，最后打到A板上B．一开始向右运动，最后打到A板上C．一开始向左运动，最后打到B板上D．一开始向右运动，最后打到B板上D4．如图所示，一绝缘细圆环半径为r，环面处于竖直面内，匀强电场与圆环平面平行，环上穿有一电荷量为＋q、质量为m的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动，小球所受电场力和重力大小相等，小球经过A点时速度的方向恰与电场垂直，重力加速度为g，求：(1)若小球经过A点时，圆环与小球间无力的作用，小球经过A点时的速度大小vA是多大？(2)要使小球能运动到与A点对称的B点，小球在A点的速度至少是多大？(3)在保证小球恰好做圆周运动的前提下，小球对圆环的最大压力是多大？(1)求该电子出偏转电场后打在荧光屏上的位置；(2)若C、D两板间加如图乙所示的周期性变化的电压，UCD变化的周期为T(T未知)，若电子在偏转电场中运动的时间等于周期T，求荧光屏上电子能够到达的区域的长度。6．(2023·河南南阳高二上期中)如图所示，竖直平面内的矩形ABCD区域内存在方向水平向左的匀强电场(图中未画出)，AD竖直。若使一质量为m、电荷量为q的带正电小球(视为质点)从AD上的O点沿OB方向(OB与OA的夹角θ＝37°)射入电场，则小球做直线运动并恰好能到达B点；若使该小球沿垂直于OB方向射入电场，则小球恰好从D点射出电场。AB＝d，BC＝3d，重力加速度大小为g, sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，不计空气阻力。求：