高考物理二輪復習 專題7 電場課件.ppt

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1 專題7電場 考點28電荷守恒與庫侖定律 考點29電場強度電場線 考點30電勢能電勢電勢差 考點31電容器 考點32帶電粒子在勻強電場中的運動 考點33帶電體在電場中的運動與能量變化 2 考點28電荷守恒與庫侖定律 3 2 庫侖定律公式適用條件 真空中 點電荷間 點電荷 是一個理想模型 是相對而言的 只要帶電體本身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略 帶電體就可以被看成點電荷 例如 設(shè)帶電小球的半徑為R 兩球間的距離為r 當r R時 帶電小球可等效成電荷量都集中在球心的點電荷 但帶電導體球距離近了 電荷會重新分布 不能再用球心距代替兩電荷的間距 關(guān)鍵點撥 任何一個帶電體都可以被看成是由許多點電荷組成的 任意兩點電荷之間的作用力都遵循庫侖定律 可以用矢量求和法求合力 4 考法1電荷守恒定律和庫侖定律的基本應(yīng)用 1 高考通常設(shè)置兩個帶電體相互接觸 判斷或計算接觸前后二者間庫侖力的變化 綜合考查電荷守恒定律和庫侖定律 求解這類問題時要注意 對兩個帶電導體相互接觸 首先正 負電荷相互中和 剩余電荷將重新在兩導體間分配 在題目中 兩個帶電體一般是完全相同的球體 其共有電荷量在接觸后將等分 由F 知 其作用力的變化取決于二者之積的大小 2 對于庫侖定律的專項考查 不外乎適用條件和計算 關(guān)注以下實例和注意點 考點28電荷守恒與庫侖定律 5 如圖所示 兩個相距較近的帶電金屬球中心距離為r 所帶電荷量均為Q 若是同種電荷則互相排斥 電荷中心間的距離大于r 如圖所示 則有 若是異種電荷則相互吸引 電荷間的距離小于r 則有 在用庫侖定律進行計算時 要用電荷量的絕對值代入公式進行計算 然后根據(jù)是同種電荷 還是異種電荷來判斷電荷間的相互作用力是斥力還是引力 考點28電荷守恒與庫侖定律 6 考法2與庫侖力有關(guān)的受力分析與計算問題 有庫侖力參與的力的分析問題 在高考中非常常見 可以分為兩個角度 1 庫侖力與重力 彈力 摩擦力的綜合作用問題這類問題研究對象是一個或兩個帶電體 除了受到重力 彈力 摩擦力之外 還受到庫侖力 解決本問題的基本方法仍是力的分析方法 首先明確研究對象 分析受力 再依據(jù)已知物體的平衡條件或運動特點 將所受的各個力包括庫侖力進行合成或分解 列出方程或算式求解 但需要注意的是 1 與重力 彈力 摩擦力不同 庫侖力的大小與距離有關(guān) 距離的變化會帶來力的大小變化 所以解題時需要注意物體間距離的變化 考點28電荷守恒與庫侖定律 7 2 庫侖力的方向在相互作用物體間連線上 物體位置的變化 會導致力的作用方向出現(xiàn)變化 由于重力是在豎直方向上的 所以要特別注意確定庫侖力的方向是否水平或有特殊角 否則 可以定性分析 卻難于定量計算 一個典型問題如圖 用絕緣線懸掛的兩個帶電小球 質(zhì)量分別為m1 m2 帶電荷量分別為q1 q2 這是一個庫侖力與重力 拉力綜合的問題 注意它們靜止平衡時 懸線偏離豎直方向的角度不一定相同 連線不一定水平 這與兩個小球重力的大小 兩條懸線的長短有關(guān) 但反過來 若已知連線水平 或已知偏離豎直方向角度等 就易求質(zhì)量的大小 但有一個總的原則 用整體法分析 不管它們相互間的作用力 依據(jù)共點力平衡條件 兩個小球的整體重心 一定與懸線的交點在一條豎直線上 考點28電荷守恒與庫侖定律 8 考點28電荷守恒與庫侖定律 9 定量計算 由相互間庫侖力大小相等得 即有 又考慮到rAC rAB rBC 解得 此式為三球平衡時所帶電荷量大小關(guān)系 結(jié)論 三個點電荷平衡的規(guī)律可概括為 三點共線 兩同夾異 兩大夾小 近小遠大 考點28電荷守恒與庫侖定律 返回專題首頁 10 考點29電場強度電場線 1 電場與電場強度 1 電場是電荷周圍客觀存在的物質(zhì) 它對放入其中的電荷有力的作用 2 電場強度是用來描述電場具有力的性質(zhì)的物理量 其大小 方向由電場本身決定 定義式 E F q 普遍適用 其中q為檢驗電荷所帶的電荷量 點電荷Q在真空中產(chǎn)生的場強為E kQ r2 3 場強是矢量 規(guī)定正電荷受電場力的方向為該點場強的方向 場強的疊加遵循平行四邊形定則 4 計算電場強度的三個公式的比較 11 2 電場線電場線是假想線 直觀形象地描述電場中各點場強的強弱及方向 曲線上各點的切線方向表示該點的場強方向 曲線的疏密程度表示電場的強弱 考點29電場強度電場線 12 1 靜電場中電場線始于正電荷或無窮遠 止于負電荷或無窮遠 它不封閉 也不在無電荷處中斷 如圖所示為正 負點電荷周圍的電場線 2 電場線上每一點的切線方向就是該點電場強度的方向 任意兩條電場線不會在無電荷處相交 包括相切 注意 電場線只能描述電場的方向及定性地描述電場的強弱 并不是帶電粒子在電場中的運動軌跡 考點29電場強度電場線 13 3 掌握幾種電場的電場線分布 等量異種點電荷a 兩點電荷連線上電場強度的大小是先減小后增大 中點的電場強度最小 b 兩點電荷連線的中垂線上 場強的方向相同 總與中垂線垂直 指向負電荷的一側(cè) 中點的電場強度最大 從O點向外 電場強度逐漸減小 等量同種點電荷 以正電荷為例 a 電場線左右對稱 連線的中點O的左側(cè)電場強度方向向右 右側(cè)電場強度方向向左 在兩點電荷連線上 電場強度的大小是先減小后增大 O點的電場強度為零 考點29電場強度電場線 14 考點29電場強度電場線 15 考法3電場強度的疊加計算 空間中的電場通常會是多個場源產(chǎn)生的電場的疊加 電場強度可以應(yīng)用平行四邊形定則進行矢量計算 這是高考?？嫉目键c 雖然電場強度的定義式為E F q 但公式E kQ r2反映了某點場強與場源電荷及該點到場源電荷的距離關(guān)系 體現(xiàn)了電場的來源與本質(zhì) 高考更易圍繞此公式出題 主要有以下三種方式 1 已知一些場源 通常會是點電荷 以及若干點場強的大小或方向 求未知場源特性或者另一點的場強大小 考點29電場強度電場線 16 解決本問題的基本方法 1 應(yīng)用公式E kQ r2表示各場源在已知點產(chǎn)生場強的大小 2 依據(jù)已知點合場強的大小或方向 列關(guān)系式 如E1 E2 E已知 可以求出未知場源的場強 3 進而求出未知場源特性 以及其他點場強的大小 注意兩個關(guān)鍵點 1 要分析疊加在已知點上各個場強大小 特別是場強的方向 例如 若已知一個點電荷受力或合場強為零 當各個分場強的方向不在同一條直線上時 這不是代數(shù)計算的問題 要注意應(yīng)用矢量的合成與分解方法 建立三角形關(guān)系求解 2 要注意應(yīng)用對稱性求解 場源是一個大平面或環(huán)形帶電體時 在穿過平面的中軸線上關(guān)于平面對稱的點上產(chǎn)生的場強會對稱 注意這個隱含條件的應(yīng)用 考點29電場強度電場線 17 2 利用靜電平衡導體中場強特性求電場強度處于靜電場中的導體在達到靜電平衡時 導體內(nèi)部的電場強度為零 其本質(zhì)是感應(yīng)電荷的電場強度與外加電場的電場強度疊加后為零 即有E感 E外 0 考點29電場強度電場線 18 3 應(yīng)用微元法和對稱性求電場強度微元法就是將研究對象分割成若干微小的單元 或從研究對象上選取某一 微元 加以分析 從而可以應(yīng)用點電荷場強公式來計算電場強度 考點29電場強度電場線 19 考點29電場強度電場線 20 3 若是勻強電場中的一根電場線 則有EA EB 4 若是兩個等量異號點電荷連線上的電場線 就是兩個點電荷場強的疊加 有以下兩種情況 此電場線在兩個電荷之間時 場強先減小后增大 在兩個電荷中點時 場強最小 可以觀察上頁相應(yīng)電場線圖通過疏密程度判斷 也可以通過極限法分析 當無限接近任一個電荷時 場強是巨大的 離兩個電荷都較遠的話 場強較小 在此特別注意 一條直線式的電場線不意味著場強只增大或減小 此電場線若是任一個電荷外側(cè)的電場線 則越靠近電荷場強越大 5 若是兩個等量同號點電荷連線上的電場線 則越靠近電荷場強越大 越遠離電荷場強越小 考點29電場強度電場線 21 考法5帶電粒子在電場中運動軌跡與受力分析 帶電粒子在電場中運動 受到電場力的作用 運動軌跡發(fā)生變化 這既能考查學生對電場性質(zhì)的把握 又能考查學生對力與運動關(guān)系的把握 這個問題一般分為兩類 1 帶電粒子在電場中做曲線運動如圖所示 帶電粒子自a向b運動 判斷粒子所處電場場強的方向 解決這個問題的基本原理是曲線運動的條件 即物體受到的外力與速度不在同一條直線上 解法如下 考點29電場強度電場線 22 2 帶電粒子在電場中做直線運動在只受電場力作用時 粒子在電場中做直線運動 則電場強度的方向必定與粒子運動的方向在一條直線上 或粒子在這個 直線 電場中由靜止釋放 運動方向與受力方向相同則加速 相反則減速 考點29電場強度電場線 23 當考慮粒子重力時 粒子做直線運動 這個電場一般是勻強電場 可能存在以下情況 1 粒子受到的電場力與重力大小相等 方向相反 粒子做勻速直線運動 2 粒子受到的電場力與重力的合力不為零 但合力方向與速度方向在同一條直線上 粒子做變速直線運動 應(yīng)用力的三角形關(guān)系 可進一步求出電場強度或質(zhì)量 如圖所示 帶電粒子沿直線AB運動 則可判定粒子可能受到圖示中實線Eq或虛線E q的電場力的作用 它們與重力的合力方向在直線AB上 考點29電場強度電場線 24 返回專題首頁 考點29電場強度電場線 25 考點30電勢能電勢電勢差 26 電場力對正電荷做正功 電荷電勢能越少 電勢降低 電場力對正電荷做負功 電荷電勢能增加 電勢升高 反之 電場力對負電荷做正功 電勢升高 電場力對負電荷做負功 電勢降低 電勢沿著電場線的方向降低 且降低最快 3 在勻強電場中 電勢差與電場強度的關(guān)系 U Ed d為沿著場強方向兩點間的距離 3 等勢面電場中電勢相等的點構(gòu)成的面叫做等勢面 1 等勢面上各點電勢相等 在等勢面上移動電荷電場力不做功 2 等勢面一定跟電場線垂直 而且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面 3 等勢面越密 說明場強越大 27 考法6電場力做功 電勢 電勢能關(guān)系與計算 1 電場力做功 1 利用W Fxcos 計算電場力做功電荷在勻強電場中移動時 受到電場力F為恒力 利用W Fxcos 計算電場力做功 其中F Eq xcos d W Eqd 2 利用W Ep或W qU計算電場力做功電場力做功時 電勢能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化 在已知電荷的電勢能時 利用W Ep計算電場力做的功比較方便 考點30電勢能電勢電勢差 28 在已知電勢或電勢差時 利用W qU計算電場力做功 公式W qU適用于一切電場 計算時式中各個量可以取絕對值 功的正負則根據(jù)電場力的方向和位移的方向來判斷 也可以將q U的正負號代入公式進行計算 從而根據(jù)W的正負來判斷功的正負 2 電勢能的變化 1 根據(jù)電場力做功判斷 若電場力對電荷做正功 電勢能減少 反之則增加 即WAB Ep 2 若只有電場力做功 電荷的電勢能與動能相互轉(zhuǎn)化 而總和應(yīng)保持不變 即當動能增加時 電勢能減少 考點30電勢能電勢電勢差 29 考法7已知電荷或電場線分布分析電勢 電場力做功等情況 1 掌握特殊電場的等勢面 1 正電荷與負電荷的等勢面 它們是同心圓 越遠離場源電荷 等勢面越疏 正電荷周圍越遠離電荷 電勢越低 負電荷周圍越靠近電荷 電勢越低 2 等量異種電荷周圍的等勢面 是兩簇對稱的曲面 如圖甲所示 在二者的連線上 由正電荷到負電荷電勢逐漸降低 在二者連線的中垂線上 各點電勢相等 考點30電勢能電勢電勢差 30 3 等量同種正電荷周圍的等勢面 是兩簇對稱的曲面 如圖乙所示 在二者的連線上 中點電勢最低 在二者連線的中垂線上 中點電勢最高 由中點到無窮遠處電勢逐漸降低 無窮遠處電勢為零 2 已知電荷或電場線分析電勢高低 1 分析電勢高低的基本原則 根據(jù)電場線的方向 沿著電場線的方向 電勢越來越低 根據(jù)UAB A B WAB q 電場力對正電荷做正功 電勢降低 電場力對正電荷做負功 電勢升高 電場力做正功 電勢降低 電場力做負功 電勢升高 例如 設(shè)無窮遠處電勢為零 分析圖甲和圖乙中兩個電荷連線上中點電勢大小情況 考點30電勢能電勢電勢差 31 分析圖甲 設(shè)想一正電荷在圖甲中心點 讓電荷沿中垂線移動到無窮遠 由于電場力始終與位移垂直 電場力不做功 所以在中垂線上各點電勢相等 若定義無窮遠處電勢為零 那么中垂線上包括中心點的電勢均為零 分析圖乙 設(shè)想一正電荷在圖乙中心點 讓電荷沿中垂線移動到無窮遠處 電場力與正電荷運動方向一致 始終做正功 電勢不斷降低 若定義無窮遠處電勢為零 可以確定中心點的電勢大于零 考法8已知等勢面分布時 分析電場情況 高考中已知等勢面或等勢點的信息要求判斷電場的特性 也是本節(jié)的重要考查方式 這類題除已知等勢面信息外 一般還會已知場源電荷電性或電場力做功等情況 以判斷電勢變化的方向 考點30電勢能電勢電勢差 32 1 分析電場情況的基本原則 電荷從等勢面上一點移到另一點 無論路徑如何 電場力做功為零 從一個等勢面的一點到另一個等勢面的任一點 電場力做功相等 電場線垂直于每個等勢面 電場線方向沿著電勢降低的方向 判斷電勢變化的依據(jù) a正電荷從電勢高處向電勢低處移動 電場力做正功 電勢能減小 反之 則電場力做負功 電勢能增加 負電荷讀者自行分析 b對于正電荷 電勢能大處 電勢高 對于負電荷 電勢能大處 電勢低 考點30電勢能電勢電勢差 33 2 已知等勢面分析電場情況的思路 明確等勢面的形狀特點 勾勒出電場線的大概方向 若已知的是若干個等勢點 還須先大概描出等勢面 要將題中的等勢面與所學的正 負電荷的等勢面或者同號 異號電荷的等勢面做類比 依據(jù)已知的場源電荷電性或電場力做功等情況 確定電勢的高低分布 從而確定電場線的方向 或者依據(jù)已知的電勢高低 確定電場線的方向和場源的電性 考法9勻強電場中電勢差和電場強度關(guān)系的應(yīng)用 勻強電場中電勢差和電場強度關(guān)系需要明確兩點 考點30電勢能電勢電勢差 34 1 電勢在沿電場方向降落得最快 如圖甲中 同樣的電勢差沿AB方向距離比沿AO方向更長 2 電勢與電場強度的數(shù)量關(guān)系中d是沿電場方向的距離 U Ed或U Elcos 公式U Ed主要有以下兩類拓展應(yīng)用 由于公式U Elcos 中U與l成比例 所以 如圖甲中 若已知UAB和UAC 可通過比例關(guān)系找到C點 如此可畫出等勢面 也可通過比例關(guān)系求得UAC 考點30電勢能電勢電勢差 35 考點30電勢能電勢電勢差 36 考法10根據(jù)電場中場強 電勢等物理量的函數(shù)圖像分析電場對粒子的作用 電場中場強 電勢 電勢能密切相關(guān) 透過其中一個物理量能夠捕捉到另一個物理量的信息 進而可知電場對電荷的作用情況 高考趨向于如此考查考生的分析能力 如圖甲所示 在勻強電場中的一條電場線上有A B兩點 其坐標分別為x1 x2 其電勢與坐標的關(guān)系如圖乙所示 分析電荷沿x軸運動的加速度變化 解決此類問題的關(guān)鍵是求出電場強度E隨坐標x變化的信息 考點30電勢能電勢電勢差 37 因為 所以電勢對位移的變化率表示場強 即曲線上某點的斜率表示該點的場強 當 x趨近于0時 就是某點的場強 由圖乙曲線斜率變化可知 隨x的增大場強逐漸減小 于是可知電荷沿x軸運動時 加速度越來越小 同理 由電場力做功與電勢能變化的關(guān)系 Ep F x 即 由此可知Ep x圖線的斜率表示電場力F的大小 而F qE 所以 因此Ep x圖線的斜率也可分析場強的情況 總之 挖掘出場強的變化規(guī)律是解決問題的關(guān)鍵 返回專題首頁 考點30電勢能電勢電勢差 38 考點31電容器 39 40 1 了解靜電計 靜電計是用驗電器改裝的器材 如圖所示 金屬球接平行板電容器一極板 外殼接地 用來測量電勢差 靜電計本身是一個極小的電容器 依據(jù)Q UC Q比較小 測量時不影響所測的電路 U越大 Q越大 靜電計內(nèi)指針張開角度越大 考點31電容器 考法11靜電計測試平行板電容器的變化 靜電計用在研究決定平行板電容器電容因素的實驗當中 高考借此實驗拓展考查學生對平行板電容器特性的掌握 2 注意電路的連接 靜電計需要與所測的電勢差并聯(lián) 一般地 金屬球接電容器一個極板 外殼接地 那么電容器的另一個極板也接地 41 3 決定平行板電容器電容的因素與靜電計指針的變化 當電路連接后 首先要確定的是 加在兩極板間的電路是閉合還是斷開 若閉合則加在兩極板間的電壓是不變的 靜電計的指針不會變化 若斷開 則兩板所帶的電荷量不變 隨著兩極板的結(jié)構(gòu)改變 靜電計指針變化 分析如下 當Q一定時 依據(jù)和 平行板電容器的兩板距離變大或正對面積變小 C變小 U增大 靜電計指針張開角度增大 平行板電容器的兩板距離變小或正對面積變大 C變大 U變小 靜電計指針張開角度減小 考點31電容器 42 考法12平行板電容器與電場 電路及力學的應(yīng)用 平行板電容器連接在電路中 受到電路的控制 平行板電容器兩極板間是勻強電場 可以探究其中場強 電勢以及電荷在其中的運動 所以平行板電容器這一考點一般以綜合問題的形式在高考中出現(xiàn) 我們可從以下幾個方面各個突破 1 通過電容器的變化分析電荷量 電壓 場強變化電容器與電路連接 影響平行板電容器的電容的因素發(fā)生變化時 可能會使電壓 場強或者電荷量發(fā)生變化 求解這類問題時 區(qū)分兩種情形 分別分析 考點31電容器 43 考點31電容器 44 2 如圖所示 電容器充電后斷開開關(guān)S 保持電容器帶電荷量Q恒定 這種情況下 則 注意 在Q不變的情形下 無論d變大還是變小 兩板間勻強電場E不變 E與兩板正對面積成反比 2 通過電容器的變化分析平衡問題充電后的平行板電容器 兩板之間形成了勻強電場 帶電粒子處在電容器中可以在重力 電場力等的共同作用下平衡或加速運動 當影響平行板電容器的電容的因素發(fā)生變化時 會引起電場強度的變化 進而引起帶電粒子所受電場力的變化 求解這類問題時 關(guān)鍵是判斷電容器兩板間場強的變化 依據(jù)前面的分析 可知兩板間Q不變時 E不隨d變化 E與S成反比 兩板間U不變時 E與d成反比 但U可通過電路調(diào)節(jié) 計算時 要注意各個變化因素的比例關(guān)系 考點31電容器 45 3 通過電容器的變化分析電勢和電勢能電容器的電容發(fā)生變化時 可能會引起電壓 場強發(fā)生變化 進而可能會引起某點電勢的變化和電荷在該點電勢能的變化 判斷電容器某點電勢的變化時 一般是通過該點與某一極板的電勢差的變化來判斷 電勢能是電荷和電場所組成的系統(tǒng)所共有的 電場中同一點放上不同的電荷 其電勢能不同 正電荷在電勢高處電勢能大 而負電荷在電勢高處電勢能小 考點31電容器 46 如圖所示 平行板電容器經(jīng)開關(guān)S保持與電源連接 a處固定一帶電荷量很小的正點電荷 現(xiàn)將電容器N板向下移動一小段距離時 由于電壓不變 根據(jù)得場強減小 a點和上極板M的電勢差UMa EdMa 則UMa減小 又根據(jù)UMa M a知 因 M不變 所以 a升高 正電荷的電勢能也就增大 返回專題首頁 考點31電容器 47 考點32帶電粒子在勻強場中的運動 48 49 50 考法13帶電粒子在電場中做直線運動的分析 分析帶電粒子在電場中做直線運動時需注意 1 不忽略重力時 帶電粒子在電場中可能做直線運動 具體分析見考點29考法5 2 帶電粒子在重力場與電場共同作用下的加速運動 此時可以不考慮過程 應(yīng)用動能定理有 3 帶電粒子在交變電場中的直線運動 這個時候要采用力學的分析方法分析粒子的運動 由于電場呈周期性變化 這個運動也呈現(xiàn)周期性 考點32帶電粒子在勻強場中的運動 51 若帶電粒子從靜止開始釋放 并且恰巧在電場一個變化周期剛剛開始時釋放 那么粒子做先加速后減速的直線運動 而不會往返運動 若帶電粒子從靜止釋放 是在電場變化周期中間某時刻釋放 那么以電場變化的下一個時刻為界點 粒子會是做先加速后減速的直線運動 之后會反方向運動 這個反方向運動也是一個先加速后減速的過程 通?？梢酝ㄟ^描繪運動圖像的方法 分析粒子運動情況和運動位移 考點32帶電粒子在勻強場中的運動 52 考法14帶電粒子在電場中做曲線運動的分析與計算 1 帶電粒子垂直于電場方向入射發(fā)生偏轉(zhuǎn)時 偏轉(zhuǎn)位移 偏轉(zhuǎn)角 它們與多個物理量有關(guān) 一般可從以下幾個方面分析 考點32帶電粒子在勻強場中的運動 53 1 偏轉(zhuǎn)電場的特性 U和d 由上述公式可以得出 偏轉(zhuǎn)位移和偏轉(zhuǎn)角的正切與U成正比 與d成反比 即與E成正比 注意 在電路電壓可調(diào)節(jié)時 U與d可能同時變化 所以考慮偏轉(zhuǎn)位移和偏轉(zhuǎn)角的正切與電場強度E的關(guān)系更直接 2 板的特性 板長l與粒子入射初速度v0 這兩個條件決定了運動時間t l v0 從而影響偏轉(zhuǎn)位移和偏轉(zhuǎn)角 注意 偏轉(zhuǎn)位移y與v0的平方成反比 偏轉(zhuǎn)位移y與板長l的平方成正比 有時帶電粒子還未偏轉(zhuǎn)出電場 便打在極板上 此時水平位移不再是板長 得通過偏轉(zhuǎn)位移和相關(guān)已知條件應(yīng)用公式求出水平位移 3 粒子自身特性 q m和動能 可以得出 q m即比荷相同的粒子以同樣的初速度射入同一個偏轉(zhuǎn)電場時 偏轉(zhuǎn)情況相同 還可以得出 當其他條件相同時 偏轉(zhuǎn)位移與偏轉(zhuǎn)角的正切值成正比 與帶電粒子的初動能成反比 考點32帶電粒子在勻強場中的運動 54 2 帶電粒子垂直于電場方向入射發(fā)生偏轉(zhuǎn)時的能量分析 在高考中一般涉及帶電粒子的動能與電勢能 動能增加主要是 Ek qU qEd 既要考慮偏轉(zhuǎn)電場特性 也要考慮電荷自身特性 還要考慮初動能 電勢能 只要帶電粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn) 電勢能均減小 3 帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的相關(guān)計算本考點一般計算不是直接套用公式算偏轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)位移 更常見的有 1 偏轉(zhuǎn)限定條件 例如偏轉(zhuǎn)軌跡或偏轉(zhuǎn)的位移 應(yīng)用公式來求偏轉(zhuǎn)電壓或粒子的特性 2 帶電粒子可能以一個角度不垂直電場的方向進入電場 無論是什么情況 關(guān)鍵是 考點32帶電粒子在勻強場中的運動 55 明確粒子偏轉(zhuǎn)的原理 垂直電場方向做勻速直線運動 在這個方向找出板長與運動時間等相關(guān)物理量 沿電場力方向做勻加速直線運動 斜射入時初速度不為零 這個方向上找出偏轉(zhuǎn)加速度 偏轉(zhuǎn)位移 偏轉(zhuǎn)速度等相關(guān)量 聯(lián)立垂直電場方向上 沿電場力方向上或vy at 可求解 考法15帶電粒子先加速后偏轉(zhuǎn) 帶電粒子進入偏轉(zhuǎn)電場時 速度通常會來自于一個加速電場 因此自然會出現(xiàn)帶電粒子先加速后偏轉(zhuǎn)的綜合問題 分析如下 如圖所示為電子束加速偏轉(zhuǎn)裝置 電極K產(chǎn)生的熱電子 初速度為零 經(jīng)電場加速后 進入兩平行金屬板間 如果兩板間加一偏轉(zhuǎn)電壓 則電子束將偏轉(zhuǎn) 考點32帶電粒子在勻強場中的運動 56 考法16示波器原理與帶電粒子偏轉(zhuǎn)出電場后的計算 示波器是應(yīng)用帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)原理設(shè)計的 但示波器中還需討論粒子偏出后的運動情況 這是本考點中常見的考查問題之一 對示波管的分析有以下兩種情形 考點32帶電粒子在勻強場中的運動 57 1 偏轉(zhuǎn)電極不加電壓 從電子槍射出的電子將沿直線運動 射到熒光屏的中心點形成一個亮斑 2 僅在XX 或YY 加電壓 若所加電壓穩(wěn)定 則電子流被加速 偏轉(zhuǎn)后射到XX 或YY 所在直線上某一點 形成一個亮斑 不在中心 如圖所示 考點32帶電粒子在勻強場中的運動 58 考點33帶電體在電場中的運動與能量變化 考法17用功能原理解帶電體的運動問題 用功和能的觀點解決問題是物理學中的重要思想 在靜電場中 由于電場力做功與路徑無關(guān) 用功和能的觀點解題 也是解決問題基本原理之一 在靜電場中應(yīng)用功和能的觀點解題時應(yīng)注意以下幾點 1 動能定理 功能原理動能定理 合外力對物體做的總功等于物體動能的變化 適用于包括電場力在內(nèi)的任何性質(zhì)力 59 2 計算電場力做功 1 利用W qEl計算電場力做功 E為勻強電場的電場強度 l是這兩點沿電場方向的距離 或?qū)懗蒞 qElcos 所以只能在勻強電場中使用 2 利用WAB qUAB計算電場力做功 利用WAB qUAB計算電場力做的功時 不論電場如何分布 電場力是恒力還是變力 電場力做功的大小都可以用上式計算得到 3 功是能量轉(zhuǎn)化的量度功是能量轉(zhuǎn)化的量度 力不同 所對應(yīng)的能量形式不同 在靜電場中 我們主要判斷電場力做功與電勢能變化的關(guān)系 電荷在電場中運動時 電場力做正功 電勢能減少 轉(zhuǎn)化為動能等機械能 電場力做負功 電勢能增加 動能等機械能減少 考點33帶電體在電場中的運動與能量變化 60 考點33帶電體在電場中的運動與能量變化