人教版 (2019)必修 第三册带电粒子在电场中的运动教学ppt课件

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带电粒子在交变电场中的运动
⑴粒子做单向直线运动（一般用牛顿运动定律求解）。
1.此类题型一般有三种情况
⑵粒子做往返运动（一般分段研究）。
⑶粒子做偏转运动（一般根据交变电场的特点分段研究）。
（分析受力特点和运动规律）
抓住粒子的运动具有周期性和空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移等，并确定与物理过程相关的边界条件。
【例1】(多选)如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像。当t=0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受静电力作用，则下列说法正确的是( )A.带电粒子将始终向同一方向运动B.2s末带电粒子回到原出发点C.3s末带电粒子的速度为零D.0~3s内，静电力做的功为零
带电粒子做周期为T=3s的往返运动
t=1s时释放带电粒子呢？
当带电粒子在交变电场中运动时,如果根据外部所加交变电压的规律,画出相应粒子运动的v-t图像,利用v-t图像对带电粒子进行分析,既直观又方便,思维难度又小,是首选的方法。画图时，应注意v-t图像中,加速度相同的运动一定是平行的直线，图线与时间轴所夹“面积”表示位移,图线与t轴有交点,表示此时速度为零。
v-t图像在处理交变电场中运动问题的应用
带电粒子在电场中的圆周运动
解决电场（复合场）中的圆周运动问题，关键是分析向心力的来源，指向圆心的力提供向心力，向心力有可能是由重力和静电力的合力提供，也可能是由单独的重力或静电力提供。
【例2】(多选)如图所示，半径为R的光滑绝缘圆环竖直置于电场大小为E、方向水平向右的匀强电场中，质量为m、带电量为+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)
【针对训练2】（多选）如图甲所示，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带电小球，置于水平向右的匀强电场中，现把细线水平拉直，小球从A点由静止释放，经最低点B后，小球摆到C点时速度为0，则( )A.小球在B点时的速度最大B.小球从A点到B点的过程中，机械能一直在减少C.小球在B点时细线的拉力最大D.从B点到C点的过程中，小球的电势能一直增加
F合为等效重力，D点为等效重力的最低点，与D点关于O点对称的点为最高点。
“等效重力场”就是把重力场和匀强电场的复合场问题简化为只有一个场的问题，从而将重力场中的相关规律有效地迁移过来。值得注意的是，由于重力场和匀强电场都是匀强场,所以带电体受到的重力及静电力都是恒力。有时可以把复合场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动，找出等效“最高点”和“最低点”。
“等效法”在处理电场中运动问题的应用
【随堂演练3】带正电的微粒电场强度的大小和方向随时间变化的规律如图所示，带电微粒只在静电力的作用下由静止开始运动，下列说法正确的是( )A.微粒在0~1s内的加速度与在1~2s内的加速度相同B.微粒将沿着一条直线运动C.微粒做往返运动D.微粒在第1s内的位移与在第2s内的位移大小相等、方向相反
【随堂演练4】(多选)如图所示，用绝缘细线拴一带负电小球，使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.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.当小球运动到最高点a时，小球的电势能最小D.小球在运动过程中机械能不守恒
【课时作业7】如图所示，ABCD为竖直放在电场强度大小为E=1×104N/C的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的ABC部分是半径为R=0.5m的半圆环（B为半圆弧的中点），轨道上的水平部分与半圆环相切与C点，D为水平轨道上的一点，而且CD=2R。把一个质量为m=100g、带电量为q=10-4C的带负电的小球，放在水平轨道上的D点，由静止释放后，小球在轨道的内侧运动。重力加速度g=10m/s2，求⑴小球到达B点时的速度是多大？⑵小球到达B点时对轨道的压力多大？