人教版 (新课标)选修2电场背景图课件ppt

这是一份人教版 (新课标)选修2电场背景图课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了匀速直线，匀加速直线，答案见解析图a，答案见解析图b，在D点，答案见解析图c，随堂演练，专题强化练，答案15NC，答案6N等内容，欢迎下载使用。
1.会应用运动和力、功和能的关系分析带电粒子在电场和重力场中的运动问题(重难点)。2.学会利用“等效法”解决带电粒子在电场和重力场中圆周运动的临界问题(重难点)。
一、带电粒子在电场和重力场中的直线运动
二、带电粒子在电场和重力场中的抛体运动
三、带电粒子在电场和重力场中的圆周运动
带电粒子在电场和重力场中的直线运动
(1)如图甲，一带电液滴沿直线从b点运动到d点，bd与水平面成30°角，匀强电场方向竖直向下，液滴的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g，则液滴带_____电(填“正”或“负”)，电场强度E＝ ，液滴做_________运动。
(2)如图乙，若其他条件不变，电场方向______，电场强度为________，液滴做___________运动，加速度大小a＝_____。
带电粒子在电场中做直线运动的条件1.合外力为零，带电粒子做匀速直线运动，此种情况下，电场通常为竖直方向。2.合外力不为零，但合外力的方向与运动方向在同一直线上，带电粒子做匀变速直线运动。
带电粒子在电场和重力场中的抛体运动
在水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且AB＝BC，如图所示。重力加速度为g，由此可知小球带___(填“正”或“负”)电，小球从A到B与从B到C的运动时间_____(填“相等”或“不相等”)，静电力为______，小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小______(填“相等”或“不相等”)。
由题意可知，小球受到的静电力向上，与电场方向相反，所以小球带负电，两个运动过程水平方向的位移相等，
解得F＝2mg，速度变化量等于加速度与时间的乘积，即Δv＝at，
故速度变化量的大小相等。
处理带电粒子在电场和重力场中抛体运动的方法1.明确研究对象并对其进行受力分析。2.将运动正交分解，分方向进行分析，把曲线运动转化为分方向的直线运动，利用牛顿运动定律、运动学公式求解。3.涉及功和能量问题可利用功能关系和动能定理处理。①功能关系：静电力做的功等于电势能的减少量，W电＝Ep1－Ep2。②动能定理：合力做的功等于动能的变化，W＝Ek2－Ek1。
带电粒子在电场和重力场中的圆周运动
将光滑绝缘圆轨道置于竖直面内，一带正电小球能在圆轨道内完成完整的圆周运动，圆轨道的圆心为O。重力加速度为g，轨道半径为R。(1)在图甲中作图确定小球速度最大的位置A及小球速度最小的位置B。
(2)若将此轨道置于竖直向上匀强电场中，电场强度大小为E＝ 。①小球受到重力与静电力合力大小为____，方向___________。
F合＝Eq－mg＝mg，方向竖直向上
②在图乙中作图确定小球速度最大的位置C及小球速度最小的位置D。
小球速度最大和最小位置如图(b)
③若小球恰好完成圆周运动，则vD＝_____，vC＝______。
(3)若将此轨道置于水平向右的电场中，电场强度大小为E＝ 。①小球受重力与静电力的合力大小为_____，方向为_____________________________。
与水平方向成53°角斜向右下方
②在图丙中作图确定小球速度最大的位置M和速度最小的位置N。
过圆心O作与F合方向一致的直线，交圆周于M、N两点，如图(c)。
③若小球恰好完成圆周运动，则vN＝______vM＝______。
解决电场和重力场中的圆周运动问题的方法1.首先分析带电体的受力情况进而确定向心力的来源。2.用“等效法”的思想找出带电体在电场和重力场中的等效“最高点”和“最低点”。(1)等效重力法将重力与静电力进行合成，如图所示，则F合为等效重力场中的“等效
重力”，F合的方向为“等效重力”的方向，即等效重力场中的“竖直向下”方向。a＝ 视为等效重力场中的“等效重力加速度”
(2)几何最高点(最低点)与物理最高点(最低点)①几何最高点(最低点)：是指图形中所画圆的最上(下)端，是符合人视觉习惯的最高点(最低点)。
②物理最高点(最低点)：是指“等效重力F合”的反向延长线过圆心且与圆轨道的交点，即物体在圆周运动过程中速度最小(大)的点。
1.(多选)如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子A.所受重力与静电力平衡B.电势能逐渐增加C.动能逐渐增加D.做匀变速直线运动
根据题意可知，粒子做直线运动，则静电力与重力的合力与速度方向反向，如图所示粒子做匀减速直线运动，A错误，D正确；由A选项分析可知，静电力做负功，则电势能增加，动能减小，C错误，B正确。
2.(多选)如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球，小球电荷量大小为q。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内顺时针做圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是A.匀强电场的电场强度大小E＝B.小球动能的最小值为Ek＝C.小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小D.若小球恰好能够完成圆周运动，则小球运动过程中对绳的最大拉力为
如图所示，小球静止时细线与竖直方向成θ角，受重力、拉力和静电力，三力平衡，根据平衡条件，有mgtan θ＝qE，
小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，则在等效最高点A时速度最小，
小球的机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端时机械能最小，选项C错误；
3.(2023·广州市实验中学高二开学考试)如图所示，匀强电场中相邻竖直等势线间距d＝10 cm，质量m＝0.1 kg、带电荷量为q＝－1×10－3 C的小球以初速度v0＝10 m/s抛出，初速度方向与水平线的夹角为45°，已知重力加速度g＝10 m/s2，求：(1)小球加速度的大小；
设相邻两等势线间的电势差为U，由电场强度与电势差之间的关系可知，电场强度为E＝ ，解得E＝1×103 V/m，静电力F＝qE＝1 N，方向水平向右重力G＝mg＝1 N，方向竖直向下
(2)小球再次回到图中水平线时的速度大小和距抛出点的距离。
设小球再次回到题图中水平线时的速度大小为v，与抛出点的距离为L，小球加速度与初速度方向垂直，做类平抛运动，
1.(多选)(2024·抚州市高二期中)如图所示，某一空间为真空，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示虚线由A向B做直线运动。下列说法正确的是A.微粒只能带负电荷B.微粒可能做匀加速直线运动C.仅改变初速度的方向(与原速度不共线)， 微粒将做曲线运动D.运动过程中微粒电势能减小
由题意可知，重力竖直向下，静电力只能水平向左，故微粒只有带负电荷才能做直线运动且一定是匀减速，故A正确，B错误；
合力方向一定，仅改变初速度方向(与原速度不共线)，则初速度和合力不共线，将做曲线运动，故C正确；静电力方向与运动方向夹角为钝角，则静电力做负功，电势能变大，故D错误。
2.(多选)(2023·南阳市高二月考)如图所示，用绝缘细线拴一带负电小球，在竖直平面内做圆周运动，匀强电场方向竖直向下，则A.小球可能做匀速圆周运动B.当小球运动到最高点a时，线的张力一定最小C.当小球运动到最高点a时，小球的电势能一定最小D.当小球运动到最低点b时，小球的速度一定最大
当重力等于静电力时，只有细线的拉力提供向心力，小球可能做匀速圆周运动，故A正确；当重力小于静电力时，a点为等效最低点，则小球运动到最高点a时，小球的速度最大，线的张力最大，故B、D错误；
根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，在圆周上a点的电势最高，根据Epa＝qφa，当小球运动到最高点a时，小球的电势能一定最小，故C正确。
3.(2024·广东省高二期中)如图所示，一个正方体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料。ABCD面带正电，EFGH面带负电。从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是A.三个液滴的运动时间相同B.三个液滴在真空盒中都做类平抛运动C.液滴1所带电荷量最大D.三个液滴落到底板时的速度大小相同
由于三个液滴在竖直方向做自由落体运动，三个液滴下落的高度相同，三个液滴的运动时间相同，A正确；三个液滴在水平方向受到静电力作用，水平方向不是匀速直线运动，所以三个液滴在真空盒中不是做类平抛运动，B错误；
由于液滴3在水平方向位移最大，而运动时间和初速度相同，说明液滴3在水平方向加速度最大，所带电荷量最大，C错误；
三个液滴落到底板时竖直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三个液滴落到底板时的速度大小不相同，D错误。
4.如图所示，一个带负电的油滴以初速度v0从P点斜向上进入水平方向的匀强电场中，v0与水平方向的夹角θ＝45°，若油滴到达最高点时速度大小仍为v0，则油滴最高点的位置在A.P点的左上方 B.P点的右上方C.P点的正上方 D.上述情况都可能
当油滴到达最高点时，重力做了负功，要使油滴的速度大小仍为v0，需静电力做正功，又油滴带负电，故油滴最高点的位置在P点的左上方，故A正确。
5.(2023·上海市青浦高级中学高二期中)如图所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球，从P点以相同的初速度垂直电场方向进入匀强电场E中，它们分别落到A、B、C三点，则可判断A.三个小球到达正极板时的动能关系是EkA>EkB>EkCB.三个小球在电场中运动的时间tA＝tB＝tCC.三个小球在电场中运动的加速度关系是aC>aB>aAD.落到A点的小球带负电，落到B点的小球不带电
在平行金属板间不带电小球、带正电小球和带负电小球的受力如图所示。由图可知不带电小球做平抛运动a1＝g，
由于竖直方向位移相等，且初速度相同，则aC>aB>aA，所以落到A点的是带正电小球；落到B点的是不带电小球；落到C点的是带负电小球，tA>tB>tC，选项C正确，B、D错误；
根据动能定理，三小球到达正极板时的动能等于这一过程中合外力对小球做的功；由受力图可知，带负电小球合力最大为G＋F，做功最多，动能最大；带正电小球合力最小为G－F，做功最少，动能最小；即EkA