物理选修3-1带电物体在电场中的运动(下).ppt

带电物体 在电场中的运动(下),带电物体在电场中的运动(下) 06年南通一中训练卷6 05年徐州质量检测二10 06年江苏省淮安中学二模9 2004年上海卷7 2005年上海卷20 2005年辽宁综合卷39 2004年广东卷10 2006年全国卷25 04年秋无锡市期末考试 2005年北京卷24 例1,06年南通一中训练卷6 、,A小物块仍静止 B小物块沿斜面加速上滑 C小物块沿斜面加速下滑 D小物块将脱离斜面运动,6. 如图所示，一质量为m的带负电的小物块处于一倾角为370的光滑斜面上,当整个装置处于一竖直向下的匀强电场中时,小物块恰处于静止现将电场方向突然改为水平向右, 而场强大小不变, 则 ( ),解：电场方向竖直向下时,物块静止,得 qEmg,电场方向改为水平向右后,物块受力如图所示,qEsin 370 mgcos 370,No选项C正确, D错,C,05年徐州质量检测二10、,如图示，在绝缘水平面上固定两个等量同种电荷P、Q，在PQ连线上的M点由静止释放一带电滑块，则滑块会由静止开始一直向右运动到PQ连线上的另一点N而停下，则以下说法正确的是 （ ） A. 滑块受到的电场力一定是先减小后增大 B. 滑块的电势能一直减小 C. 滑块的动能与电势能之和可能保持不变 D. PM间距一定小于QN间距,解：题中的关键词是停下，说明一定有摩擦力，可能在运动未到PQ连线中点O就停下，则A错；,也可能越过O，则电场力先做正功后做负功，B错；,由于有摩擦，动能与电势能之和要减小，C错.,D,06年江苏省淮安中学二模9、,A小球在竖直轨道的最高点a处动能最小 B小球在竖直轨道的最低点c处重力势能最小 C小球在竖直轨道的水平直径右端b处机械能最大 D小球在竖直轨道的水平直径左端d处总能量最大,9如图所示，在水平方向的匀强电场中，绝缘细线的一端固定在O点，另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动，小球所受的电场力大小等于重力大小，则 （ ）,点拨: 运动过程中总能量不变, 而在b处电势能最小. 动能最小处在ad弧的中点,B C,2004年上海卷7、,光滑水平面上有一边长为l 的正方形区域处在场强为E的匀强电场中，电场方向与正方形一边平行。一质量为m、带电量为q的小球由某一边的中点，以垂直于该边的水平初速v0进入该正方形区域。当小球再次运动到该正方形区域的边缘时，具有的动能可能为（ ）,A0,A B C,解：,因为题中有两个不确定：运动的末位置不确定；电场方向不确定，因此要分别讨论。,设小球带正电,从a点运动到b点时,如图示：,由动能定理 W=1/2 mvb2 - 1/2 mv02,其动能 EKb = 1/2 mvb2 = 1/2 mv02 + W,若电场方向沿AB方向，则W=qEl ，题中无此答案.,若电场方向沿BA方向，W = -qEl ， 当 1/2 mv02 = - qEl 则EKb =0 A正确,当 1/2 mv02 - qEl 则返回到a点时W = 0, C正确,若电场方向沿AD方向，小球从a点运动到C点时,EKC = 1/2 mvC2 = 1/2 mv02 + 1/2 qEl B正确,(10分)如图所示，带正电小球质量为m110-2kg，带电量为ql10-6C，置于光滑绝缘水平面上的A点当空间存在着斜向上的匀强电场时，该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速直线运动，当运动到B点时，测得其速度vB 1.5ms，此时小球的位移为S 0.15m求此匀强电场场强E的取值范围 (g10ms2。) 某同学求解如下：设电场方向与水平面之间夹角为，由动能定理qEScos1/2 mv020得 由题意可知0，所以当E 7.5104Vm时小球将始终沿水平面做匀加速直线运动 经检查,计算无误.该同学所得结论 是否有不完善之处?若有请予以补充,2005年上海卷20、,解: 该同学所得结论有不完善之处,为使小球始终沿水平面运动，电场力在竖直方向的分力必须小于等于重力 qEsinmg,由动能定理 qEScos1/2 mv020得,即7.5104V/mE1.25105V/m,2005年辽宁综合卷39、,(14分)一匀强电场，场强方向是水平的（如图）。一个质量为m的带正电的小球，从O点出发，初速度的大小为v0，在电场力与重力的作用下，恰能沿与场强的反方向成角的直线运动。求小球运动到最高点时其电势能与在O点的电势能之差。,解:设电场强度为E,小球带电量为q,因小球做直线运动,它受的电场力qE和重力mg的合力必沿此直线,如图。,mg=qEtan （4分）,由此可知，小球做匀减速运动的 加速度大小为：a=g/sin （2分）,设从O到最高点的路程为s， v02 =2as （2分） 运动的水平距离为： x= s cos （2分）,两点的电势能之差： W=qEx （2分）,由以上各式得：,解：,若都为正电荷,且q1 q2，F q2E ,受力如图示,当q2E -F=q1E+F a 同向等大,当q2E -Fq1E+F a 同向不等大,若都为正电荷，且q1 q2，F q2E ，受力如图示,则a 反向不等大,若为异种电荷，容易看出,a 反向不等大,不可能出现a 反向等大的情况,2004年广东卷10、,10.在场强为E的匀强电场中固定放置两个小球1和2,它们的质量相等，电荷分别为q1和q2( q1q2 )。球1和球2的连线平行于电场线，如图。现同时放开1球和2球，于是它们开始在电场力的作用下运动，如果球1和球2之间的距离可以取任意有限值，则两球刚被放开时，它们的加速度可能是 （ ） A大小相等，方向相同 B大小不等，方向相反 C大小不等，方向相同 D大小相等，方向相反,解见下页,A B C,2006年全国卷25、,25.(20分)有个演示实验，在上下面都是金属板的玻璃盒内，放了许多锡箔纸揉成的小球，当上下板间加上电压后，小球就上下不停地跳动。现取以下简化模型进行定量研究。 如图所示，电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置，相距为d，与电动势为、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球，小球可视为质点。已知：若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，改变后，小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的倍（1）。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。,（1）欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势 至少应大于多少？ （2）设上述条件已满足，在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。,解：,（1）用Q表示极板电荷量的大小，q表示碰后小球电荷量的大小。要使小球能不停地往返运动，小球所受的向上的电场力至少应大于重力，则,q/ d mg,其中 q=Q,又有Q=C,由以上三式得,q=Q= C,题目,下页,（2）当小球带正电时，小球所受电场力与重力方向相同，向下做加速运动。以a1表示其加速度，t1表示从A板到B板所用的时间，则有,q/ d +mg=ma1,d=1/2a1t12,当小球带负电时，小球所受电场力与重力方向相反，向上做加速运动，以a2表示其加速度，t2表示从B板到A板所用的时间，则有,q/ d mg=ma2,d=1/2a2t22,小球往返一次共用时间为（t1+t2），故小球在T时间内往返的次数,题目,上页,下页,由以上关系式得,小球往返一次通过的电量为 2q， 在T时间内通过电源的总电量 Q=2qn,由以上两式可得,题目,上页,04年秋无锡市期末考试、,如图所示，两块竖直放置的平行金属板A、B，两板相距d，两板间电压为U，一质量为m的带电小球从两板间的M点开始以竖直向上的初速度v0运动，当它到达电场中的N点时速度变为水平方向，大小变为2v0，求M、N两点间的电势差和电场力对带电小球所做的功（不计带电小球对金属板上电荷均匀分布的影响，设重力加速度为g）,解：带电小球从M运动到N的过程中，在竖直方向上小球仅受重力作用，从初速度v0匀减速到零。水平方向上小球仅受电场力作用，速度从零匀加速到2v0。,竖直位移：h=v02 2g ,水平位移：x=2v0/2 t 又 h=v0/2 t, x=2h= v02 g ,所以M、N两点间的电势差,从M运动到N的过程，由动能定理得：,W电 +WG =1/2 mvN2 - 1/2 mv02 ,又WG = - mgh = - 1/2 mv02 , W电 =2 mv02,24.（18分）真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放，运动中小球速度与竖直方向夹角为37(取sin37=0.6, cos37= 0.8) 现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出。求运动过程中 （1）小球受到的电场力的大小及方向 （2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量 （3）小球的最小动量的大小及方向。,2005年北京卷24、,解:（1）根据题设条件，电场力大小,Fe=qE=mgtan373mg/4 电场力的方向水平向右(如右图),(2)将小球从电场中以初速度v0竖直上抛, 由运动的分解:,小球沿竖直方向做匀减速运动，速度为v： vy=v0gt,沿水平方向做初速度为0的匀加速运动，加速度为a：,ax= qEm=3g4,小球上升到最高点的时间 t=v0/g ,此过程小球沿电场方向位移：,sx=1/2 axt2=3v028g,电场力做功 W=Fxsx9mv0232,小球上升到最高点的过程中，电势能减少9mv0232,题目,下页,解：水平速度vx=axt， 竖直速度vy=v0gt,小球的速度,由以上各式得 v2 = 9g2t2 /16 +(v0gt)2,即 25g2t2 /16 2v0gt +(v02v2)=0,解得: 当 t= 16v0/25g 时， v有最小值 vmin=3v0/5,此时vx12v0/25, vy= 9v0/25,tan= vy/vx =3/4，,即与电场方向夹角为37斜向上,小球动量的最小值为pmin=mvmin3mv0/5,最小动量的方向与电场方向夹角为37,斜向上。,（3）求小球的最小动量的大小及方向。,题目,上页,例1、,如图示，M、N是水平放置的一对金属板，其中M板的中央有一个小孔O，板间存在竖直向上的匀强电场，AB是一长9L的轻质绝缘细杆，在杆上等间距地固定着10个完全相同的带正电小球，每个小球的电荷量为q、质量为m，相邻小球距离为L，现将最下端小球置于O处，然后将AB由静止释放，AB在运动 过程中始终保持竖直，经观察发现，在 第四个小球进入电场到第五个小球进入 电场这一过程中，AB做匀速运动，求： （1）两板间电场强度E （2）上述匀速运动过程中速度v 的大小 （3）第几个小球进入电场时